長焦距大口徑變焦光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計

《長焦距大口徑變焦光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、長焦距大口徑變焦光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計焦距光學(xué)系統(tǒng)主要是相對于固定光學(xué)系統(tǒng)而言的，其焦距能偶在像面位置保持不變的情況下進行一定范圍的調(diào)整，并且其孔徑也基本上保持不變。本文主要通過對變焦光學(xué)系統(tǒng)的概念和特征進行介紹，分析了變焦光學(xué)系統(tǒng)的原理，從而對長焦距大口徑變焦光學(xué)系統(tǒng)在天文望遠鏡中的應(yīng)用進行分析。　　關(guān)鍵詞長焦距；大口徑；變焦光學(xué)系統(tǒng)　　O43A1674-6708（2012）58-0087-02　　隨著物理光學(xué)的發(fā)展，變焦技術(shù)越來越得到普及使用，在天文學(xué)更是應(yīng)用廣泛，尤其是天文望遠鏡?，F(xiàn)代的天文望遠鏡已實現(xiàn)了米級、十米級、百米級口徑，其焦距變化比也實現(xiàn)了上千、上萬的升級，使得天文觀測越來越具體化，細

2、致化。有利的推動著天文學(xué)的發(fā)展?！　?變焦光學(xué)系統(tǒng)概述　　變焦距光學(xué)系統(tǒng)主要是相對于固定光學(xué)系統(tǒng)而言的，其焦距能偶在像面位置保持不變的情況下進行一定范圍的調(diào)整，并且其孔徑也基本上保持不變。變焦光學(xué)系統(tǒng)主要在于它的變焦鏡頭，變焦鏡頭最主要的特點在于它可以隨著使用者的意愿使鏡頭焦距實現(xiàn)變換。跟固定焦距鏡頭不同的是，它是通過旋轉(zhuǎn)或者推拉變焦環(huán)以達到變換鏡頭焦距的效果，而不是通過快速變換鏡頭來達到變換焦距。其在焦距變化的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)無級變換，在這個范圍內(nèi)，任何焦距都可以進行觀察和拍攝。由于焦距的變化，因此變焦光學(xué)系統(tǒng)能夠在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)大小不同的視場角、影像和景物范圍?！　?變焦光學(xué)系統(tǒng)的原理　　變

3、焦距光學(xué)系統(tǒng)主要特征在于其焦距可以進行連續(xù)的變化同時保持像面的穩(wěn)定，從而能保證相同物體在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)焦距不同的清晰像，有利于觀察使用者對物體的觀察分析?！　∽兘构鈱W(xué)系統(tǒng)是由固定焦距透鏡組合而成的，首先我們分析下固定焦距透鏡，固定焦距透鏡在對物平面進行一定的位移時，其相應(yīng)的像平面和像大小也將發(fā)生位移，只有通過在兩個特殊位置進行位移，即“物像交換位置”，其相應(yīng)的像大小變化而像平面不發(fā)生變化，如圖1?！　〈藭r的初始位置放大率將為：；在發(fā)生物像交換之后的放大率為：；這前后兩個位置所得到放大率之間的比值即為變倍比：；因此，在物像交換位置上，其物像之間的共扼距是沒有發(fā)生變化的，只是其變倍率產(chǎn)生了M倍的變

4、化，即為原先的β12，而這兩個放大率之間的位置將隨著變焦倍率的變化而發(fā)生相應(yīng)的位移，如圖2?！　∽兘咕喙鈱W(xué)系統(tǒng)主要是相對于固定光學(xué)系統(tǒng)而言的，其焦距能偶在像面位置保持不變的情況下進行一定范圍的調(diào)整，并且其孔徑也基本上保持不變。變焦光學(xué)系統(tǒng)主要在于它的變焦鏡頭，變焦鏡頭最主要的特點在于它可以隨著使用者的意愿使鏡頭焦距實現(xiàn)變換。跟固定焦距鏡頭不同的是，它是通過旋轉(zhuǎn)或者推拉變焦環(huán)以達到變換鏡頭焦距的效果，而不是通過快速變換鏡頭來達到變換焦距。其在焦距變化的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)無級變換，在這個范圍內(nèi)，任何焦距都可以進行觀察和拍攝。由于焦距的變化，因此變焦光學(xué)系統(tǒng)能夠在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)大小不同的視場角、影像和景

5、物范圍?！　D2中的虛線主要表示像面位置和透鏡位置之間的關(guān)系，按照幾何學(xué)光學(xué)原理，在透鏡處在β等于-1位置時，其物像間的距離是為最短的，在這個時候的共扼距即為：；在倍率等于β的時候，其物象之間的共扼距Lβ為：；在其放大率從-1處逐漸向β位置進行變化時，其像面發(fā)生的位移量將為：；由此公式可得，其倍率為1/β和β時，兩者的位移量是相同的，即變倍比M相同，即“物像交換位置”，由圖2可知，在“物像交換位置”時，位移量是最小的?！　∪绻麑蓚€或者以上的焦距固定透鏡或者焦距固定透鏡組進行組合，如圖3。　　設(shè)第一個透鏡或透鏡組的焦距為F1'，第二個透鏡或透鏡組相對于第一個透鏡或透鏡組的放大比率為β2，其組合

6、焦距F'跟F1'滿足的關(guān)系為：F'=F1'β2。在第二個透鏡或者透鏡組發(fā)生移動時，其β2將發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使得其像的大小也將進行相應(yīng)的改變，致使像面位置產(chǎn)生改變，最終使組合焦距F'也將產(chǎn)生變化?！　∽兘构鈱W(xué)系統(tǒng)是由許多個這樣的透鏡組合而成，其焦距的變化主要是通過這些透鏡位移的變化，使光組間隔發(fā)生變化，從而實現(xiàn)更為精細的變倍比，即：　　變焦距光學(xué)系統(tǒng)主要是相對于固定光學(xué)系統(tǒng)而言的，其焦距能偶在像面位置保持不變的情況下進行一定范圍的調(diào)整，并且其孔徑也基本上保持不變。變焦光學(xué)系統(tǒng)主要在于它的變焦鏡頭，變焦鏡頭最主要的特點在于它可以隨著使用者的意愿使鏡頭焦距實現(xiàn)變換。跟固定焦距鏡頭不同的是，它是通

7、過旋轉(zhuǎn)或者推拉變焦環(huán)以達到變換鏡頭焦距的效果，而不是通過快速變換鏡頭來達到變換焦距。其在焦距變化的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)無級變換，在這個范圍內(nèi)，任何焦距都可以進行觀察和拍攝。由于焦距的變化，因此變焦光學(xué)系統(tǒng)能夠在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)大小不同的視場角、影像和景物范圍。　　同時，為了讓變焦光學(xué)系統(tǒng)中的像面不發(fā)生變化，還應(yīng)該附加一個能夠進行移動的透鏡組，以對像面移動進行補償，即變焦光學(xué)系統(tǒng)中的“補償組”。因而將能夠?qū)?/p>