一般說,望遠鏡物鏡的視場較小,例如大地測量儀(yi) 器中的望遠鏡,視場僅(jin) 1~2度;天文望遠鏡的視場則是以分計的;而一般低倍率的觀察用望遠鏡,視場也隻在10 度以下。但物鏡的焦距和相對孔徑相對較大,這是為(wei) 保證分辨率和主觀亮度所必需的,可認為(wei) 是長焦距、小視場中等孔徑係統。因此,望遠鏡物鏡隻需對軸上點校正色差、球差和對近軸點校正彗差,軸外像差可不予考慮,其結構相對比較簡單,一般有折射式望遠鏡物鏡、反射式望遠鏡物鏡、折反射式望遠鏡物鏡,這篇文章主要介紹反射式與(yu) 折反射式望遠鏡物鏡。
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反射式與(yu) 折反射式望遠鏡物鏡
一般說,望遠鏡物鏡的視場較小,例如大地測量儀(yi) 器中的望遠鏡,視場僅(jin) 1~2度;天文望遠鏡的視場則是以分計的;而一般低倍率的觀察用望遠鏡,視場也隻在10 度以下。但物鏡的焦距和相對孔徑相對較大,這是為(wei) 保證分辨率和主觀亮度所必需的,可認為(wei) 是長焦距、小視場中等孔徑係統。因此,望遠鏡物鏡隻需對軸上點校正色差、球差和對近軸點校正彗差,軸外像差可不予考慮,其結構相對比較簡單,一般有折射式望遠鏡物鏡、反射式望遠鏡物鏡、折反射式望遠鏡物鏡,這篇文章主要介紹反射式與(yu) 折反射式望遠鏡物鏡。
一、 反射式望遠鏡物鏡
反射式物鏡主要用於(yu) 天文望遠鏡中,因天文望遠鏡需要很大的口徑,而大口徑的折射物鏡無論在材料的熔製、透鏡的加工和安裝上都很困難。因此,口徑大於(yu) 1米時都用反射式。
反射式物鏡完全沒有色差,可用於(yu) 很寬的波段。但反射麵的加工要求要較折射麵高得多,表麵的局部誤差和變形對像質的影響也大。比較有名的反射式物鏡是雙反射麵係統,它有如下二種型式:
1. 卡塞格林係統
如下圖1所示,稱主鏡的di一個(ge) 大反射麵是拋物麵;稱副鏡的第二個(ge) 小反射麵是雙曲麵。是主鏡的焦點,又是副鏡的虛焦點,因而滿足等光程條件,軸上點成像是完善的。該係統對物體(ti) 成倒像,焦距長而筒長短。
圖1
2.格利果裏係統
如下圖2所示,由拋物麵主鏡和橢球麵副鏡組成。拋物麵的焦點與(yu) 橢球麵的di一焦點重合,對於(yu) 軸上點也滿足等光程,成像也是完善的。該係統對物體(ti) 成正像,筒長比同焦距的卡塞格林係統長些。
圖2
以上二種反射物鏡雖對軸上點完善成像,但近軸點卻有彗差,使視場隻能很小。若適當降低對軸上點的像質要求,采用雙球麵係統,可同時兼顧球差和彗差,既使加工方便,又能使視場內(nei) 有均勻的像質。
二、 折反射式望遠鏡物鏡
以球麵反射鏡為(wei) 基礎,再加入用於(yu) 校正像差的折射元件,可避免困難的大型非球麵加工,又能獲得良好的像質。這就是折反射物鏡。比較有名的有如下幾種:
1. 施密特物鏡
如下圖3所示,它在球麵反射鏡的球心處置一施密特校正板。施密特校正板的一麵是平麵,另一麵是輕度變形的非球麵,使光束的中心部分略有會(hui) 聚,而外圍部分略有發散。由於(yu) 校正板位於(yu) 球心且作為(wei) 物鏡的入瞳,軸外點不會(hui) 產(chan) 生彗差和像散,僅(jin) 有匹茲(zi) 凡像麵彎曲。校正板近於(yu) 平板,對色差的影響也是很小的。
圖3
2. 馬克蘇托夫物鏡
如下圖4所示,由球麵反射鏡與(yu) 略具負光焦度的彎月形透鏡構成,後者滿足馬克蘇托夫提出的消色差條件,即。適當選擇彎月形透鏡的參數和它相對於(yu) 反射鏡的位置,可同時校正好球差與(yu) 彗差。若將這種消色差彎月形透鏡置於(yu) 卡氏係統的平行光束中,可把二個(ge) 反射鏡改成球麵而獲得良好的像質。
圖4
將無光焦度雙透鏡與(yu) 球麵卡氏係統相結合,可構成像質更好的折反射物鏡,有下圖5
和下圖6兩(liang) 種結構。這種雙透鏡由焦距相等、玻璃相同、間隔甚小的正、負透鏡組成,總光焦度為(wei) 0且消色差。當分別改變二透鏡的彎曲形狀時,則可抵消球麵係統的球差和彗差。
圖5
圖6
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