一种带透镜转像系统的望远镜设计及其DIY制作子课题之二：透镜参数的优化文献综述

 2023-11-10 11:11

文献综述

望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。利用通过透镜的光线折射或光线被凹透镜反射使之进入小孔并汇聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。早期的望远镜是伽利略望远镜和开普勒望远镜, 伽利略望远镜是由一块凸透镜放在前面当物镜,一块凹透镜放在后面当目镜组成的。它的特点是成的像是正像，但视场较小，色差较明显，且不便于放置瞄准叉丝。开普勒望远镜的物镜和目镜都是凸透镜，但物镜较伽利略望远镜平一些，目镜要放在物镜的焦距后面。开普勒望远镜得到的像是实像，并且较伽利略望远镜球差大大减小，而且开普勒望远镜的视场比较大，可以将十字丝安装在物镜成像的地方，但是开普勒望远镜也有不足，他成的像是上下左右完全颠倒的倒像。这两类望远镜直道目前依然被广泛使用。

光学望远镜一般分为观测天文的望远镜和观察地物的望远镜两大类。 对于天文望远镜来说观察宇宙所称的像是正像还是倒像并无太大区别，但是观察地物的望远镜就要求所成的像是正像。像军用的观察敌情的望远镜，潜水艇所用的观察水底景象的潜望镜，普通人们所用的观看远方的望远镜，如果所成的像是倒象，就会使人们观测不方便，这时候就要引入转向方式来使倒向倒立成正像。

转像方式分为棱镜转像和透镜转像，透镜转像结构较为简单，可以设计一个简单的放大倍率为-1的透镜转像系统，如图所示。

转像系统总长为透镜焦距的4倍，因此透镜转像式望远镜的筒长较长。棱镜转像式较为复杂，它是使两个直角棱镜的折射棱相互垂直。一个将影像的左右颠倒过来，另一个将影像的上下颠倒过来，这样就得到了正立的像。持此之外它还有着折叠光路的作用，可以缩小物镜与目镜间的距离，使望远镜镜筒的长度大大缩短，质量也大幅度减轻。

由于棱镜转像较为复杂，同时透镜转像研究的人很少，所以我和导师商量后决定研究带透镜转像系统的望远镜。

我准备做什么: 透镜转像系统包括单透镜转像系统和双透镜转像系统，双透镜转像系统和单透镜转像系统一样，都是为了把物镜所成的倒像转为正像，但应用双透镜转像系统能大大改善整个系统的相差校正。而且，双透镜转向系统中两转像透镜间的光速是平行的，转像透镜间的间隔不影响其放大率，便于光学系统的校装。所以我们决定采用双透镜转向系统。

上图是一个带有场镜和双透镜转像系统的望远镜系统。在设计带透镜转像系统的望远镜时，要设定好一系列光学参数，包括视觉放大率，视场角，出瞳直径，筒长，出瞳率等。

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