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§4.2典型光学系统外形尺寸计算 一、开普勒望远镜外形尺寸计算
开普勒望远镜成像原理 -3-
§4.2典型光学系统外形尺寸计算
一、开普勒望远镜外形尺寸计算
已知条件：视觉放大率Γ、视场角2ω、出瞳直径 D′，筒长L和目镜焦距 f、2 出瞳距 lz 三个条件中任选 一个。
1. 物镜和目镜焦距的计算
f1

L 1
f
2

1
L
2. 确认入瞳直径和物镜通光孔径
D D D1 D 物镜框作为孔径光阑
3. 选择物镜和目镜结构
根据物镜的 f1、D / f1和2来选择物镜结构。
根据 tan tan 计算出目镜视场角。
1）已知筒长L
L f1 f2
f1 f 2

f1

L 1
f
2

1
L
2）给定目镜焦距 f2 f1 -f2
3）给定出瞳距 lz
tan tan
lF 2
lz

xz 2
xz
实际工作中直接 从光学设计手册 中选择目镜
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§4.2典型光学系统外形尺寸计算 一、开普勒望远镜外形尺寸计算
2. 确定入瞳直径D和选择物镜结构
D D 计算出相对孔径：D / f1 根据 f1 D / f1 和2选择物镜的结构。
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§4.2典型光学系统外形尺寸计算
一、开普勒望远镜外形尺寸计算
3. 确定物镜、视场光阑和目镜的通光孔径
1）物镜通光孔径 D1 2lz tan 2m1 2m1 KD
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1. 计算场镜的焦距 f2
2 11 lz1 3 1d为转像透镜之间的间隔。
2. 计算各光祖的通光孔径
（1） 物镜的通光孔径 D1 2lz tan 2m1 2m1 KD
（2） 场镜的通光孔径D2=视场光阑孔径
§4.2典型光学系统外形尺寸计算 三、具有透镜转像系统的望远镜系统外形尺寸计算
已知条件：视觉放大率Γ、视场角2ω、出瞳直径 D′、筒长L、出瞳距l'z 、渐晕系数K。
（1） 计算目镜的焦距，选择目镜结构; （2） 计算物镜的焦距，选择物镜结构; （3） 计算视场光阑孔径D2; （4） 计算转向系统的焦距f'3，f'4; （5） 计算转向透镜间距d。
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§4.2典型光学系统外形尺寸计算 二、伽利略望远镜外形尺寸计算
伽利略望远镜成像原理 伽利略望远镜常用在大地测量和航空测量仪器中。 结构简单、筒长短、正像和光能损失少。
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§4.2典型光学系统外形尺寸计算
二、伽利略望远镜外形尺寸计算
1. 物镜和目镜焦距的计算
f1 -f2
为了得到尽可能短的筒长和良好的成像质量，应 按物镜能承担的最大相对孔径来选择物镜的焦距， 相对孔径一般不超过1:4~1:3，一般选择单负透镜作 为目镜。
l

z

L
100%渐晕最大视场角 5. 视场角的计算
tan 2

D1 D
2
l

z

L
D2

2l

z
tan


KD
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实验：设计设计一款望远镜
已知：
放大倍率：8倍 出瞳距：12mm 出瞳直径：12mm 视场角：4
要求：满足望远镜像差公差要求
提示：计算出望远镜的外形尺寸，在zemax的 LEN中查找合适的物镜和目镜进行拼接，再优化。 /support/resource-center/knowledgebase
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ppt课件
光学系统的外形尺寸计算
根据使用要求确定光学系统整体结构尺寸的设计过程 称为光学系统的外形尺寸计算。
系统的组成
外形尺寸计算
各光组的焦距 各光组的相对位置和横向尺寸
外形尺寸计算的基本要求
系统的孔径、视场、分辨率、出瞳的直径和位置；
几何尺寸，即光学系统的轴向和径向尺寸，整体结构 的布局；
成像质量、视场和孔径的权重。
要求正像和较短的筒长时，一般要用棱镜转向系统， 在计算外形尺寸时，应将棱镜展开成玻璃平行平板，再变 换成等效空气板，根据通光孔径计算棱镜尺寸。
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§4.2典型光学系统外形尺寸计算
四、具有棱镜转像系统的望远镜系统外形尺寸计算
已知条件：视觉放大率Γ、视场角2ω、出瞳直径D′、 筒长L。
1. 计算物镜和目镜的焦距
tan5

tan4

hz 4
/
f

4
目镜的通光孔径
D3 2lz tan 2
f1 lF2
lz f1tan 2m1lF2
f1
f1
接目镜的通光孔径
D4 2lz tan 2m
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§4.2典型光学系统外形尺寸计算 四、具有棱镜转像系统的望远镜系统外形尺寸计算
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§4.2典型光学系统外形尺寸计算
三、具有透镜转像系统的望远镜系统外形尺寸计算
要求正像和较长的筒长时，一般要用透镜转向系 统，在实际中应用最多的是=-1，中间为平行光的两 组双胶合透镜系统。优点：像质好，装调容易。
物镜焦距：f'1 目镜焦距：f'5
转像透镜焦距：f'3，f'4 筒长：L
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2）视场光阑通光孔径 D2 -2 f1tan
3）目镜通光孔径
场镜通光孔径
D3 2lz tan 2
f1 lF2
lz f1tan 2m1lF2
f1
f1
接目镜孔径的确定 D4 2lz tan 2m 2m D
目镜调节



5
f

2
2
1000
（3） 转像透镜的通光孔径D3，D4视场光阑孔径 （4） 目镜的通光孔径
D5

2 hz 4


f

4

lF 5
tan5

KD3
f

4
lF 5
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把物镜和第一组转像透镜看成是一个望远系统
tan4 1 tan f1 tan
f

3
主光线高度
hz4 hz3 d tan4 / 2
2. 确定入瞳直径D D D
3. 确定入瞳距lz lz L lz
伽利略望远镜的入瞳总是在系统的右边。
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§4.2典型光学系统外形尺寸计算
二、伽利略望远镜外形尺寸计算
4. 视场角的计算
无渐晕
tan 1

D1 D
2 lz
L
50%渐晕
tan 0

2
D1