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《長(zhǎng)焦距大口徑變焦光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、長(zhǎng)焦距大口徑變焦光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)焦距光學(xué)系統(tǒng)主要是相對(duì)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(jìn)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(guò)對(duì)變焦光學(xué)系統(tǒng)的概念和特征進(jìn)行介紹，分析了變焦光學(xué)系統(tǒng)的原理，從而對(duì)長(zhǎng)焦距大口徑變焦光學(xué)系統(tǒng)在天文望遠(yuǎn)鏡中的應(yīng)用進(jìn)行分析。 關(guān)鍵詞長(zhǎng)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(lái)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(yuǎn)鏡?，F(xiàn)代的天文望遠(yuǎn)鏡已實(shí)現(xiàn)了米級(jí)、十米級(jí)、百米級(jí)口徑，其焦距變化比也實(shí)現(xiàn)了上千、上萬(wàn)的升級(jí)，使得天文觀測(cè)越來(lái)越具體化，細(xì)
2、致化。有利的推動(dòng)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(duì)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(jìn)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(diǎn)在于它可以隨著使用者的意愿使鏡頭焦距實(shí)現(xiàn)變換。跟固定焦距鏡頭不同的是，它是通過(guò)旋轉(zhuǎn)或者推拉變焦環(huán)以達(dá)到變換鏡頭焦距的效果，而不是通過(guò)快速變換鏡頭來(lái)達(dá)到變換焦距。其在焦距變化的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變換，在這個(gè)范圍內(nèi)，任何焦距都可以進(jìn)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(shí)現(xiàn)大小不同的視場(chǎng)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(jìn)行連續(xù)的變化同時(shí)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(shí)現(xiàn)焦距不同的清晰像，有利于觀察使用者對(duì)物體的觀察分析。 變焦光學(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(duì)物平面進(jìn)行一定的位移時(shí)，其相應(yīng)的像平面和像大小也將發(fā)生位移，只有通過(guò)在兩個(gè)特殊位置進(jìn)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(shí)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(gè)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(méi)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(gè)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(duì)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(jìn)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(diǎn)在于它可以隨著使用者的意愿使鏡頭焦距實(shí)現(xiàn)變換。跟固定焦距鏡頭不同的是，它是通過(guò)旋轉(zhuǎn)或者推拉變焦環(huán)以達(dá)到變換鏡頭焦距的效果，而不是通過(guò)快速變換鏡頭來(lái)達(dá)到變換焦距。其在焦距變化的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變換，在這個(gè)范圍內(nèi)，任何焦距都可以進(jìn)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(shí)現(xiàn)大小不同的視場(chǎng)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(shí)，其物像間的距離是為最短的，在這個(gè)時(shí)候的共扼距即為：；在倍率等于β的時(shí)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(jìn)行變化時(shí)，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(shí)，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(shí)，位移量是最小的。 如果將兩個(gè)或者以上的焦距固定透鏡或者焦距固定透鏡組進(jìn)行組合，如圖3?！ ≡O(shè)第一個(gè)透鏡或透鏡組的焦距為F1'，第二個(gè)透鏡或透鏡組相對(duì)于第一個(gè)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(gè)透鏡或者透鏡組發(fā)生移動(dòng)時(shí)，其β2將發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使得其像的大小也將進(jìn)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(gè)這樣的透鏡組合而成，其焦距的變化主要是通過(guò)這些透鏡位移的變化，使光組間隔發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)的變倍比，即： 變焦距光學(xué)系統(tǒng)主要是相對(duì)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(jìn)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(diǎn)在于它可以隨著使用者的意愿使鏡頭焦距實(shí)現(xiàn)變換。跟固定焦距鏡頭不同的是，它是通
7、過(guò)旋轉(zhuǎn)或者推拉變焦環(huán)以達(dá)到變換鏡頭焦距的效果，而不是通過(guò)快速變換鏡頭來(lái)達(dá)到變換焦距。其在焦距變化的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變換，在這個(gè)范圍內(nèi)，任何焦距都可以進(jìn)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(shí)現(xiàn)大小不同的視場(chǎng)角、影像和景物范圍?！ ⊥瑫r(shí)，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(gè)能夠進(jìn)行移動(dòng)的透鏡組，以對(duì)像面移動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，即變焦光學(xué)系統(tǒng)中的“補(bǔ)償組”。因而將能夠?qū)?/p>
