1、 工工 程程 光光 學學望遠鏡與轉像系統望遠鏡與轉像系統 望遠鏡的成像原理望遠鏡的成像原理 望遠鏡由物鏡和目鏡組成，光學筒長=0。 倒像，筒長較長，有實像面，可加分劃板測量，用于 觀察要加轉像系統，結構復雜。物鏡框為望遠鏡系統 的孔闌，當出瞳大于眼瞳時，眼瞳為孔闌，當出瞳小 于眼瞳時物鏡框為孔闌。 工工 程程 光光 學學 正像，筒長較短，無實像面，不能用于測量。 眼 瞳為孔闌，物鏡為漸暈光闌，有漸暈。 工工 程程 光光 學學 望遠鏡的放大率望遠鏡的放大率 望遠鏡是目視光學系統，其放大率為視覺放大率： 可見，當物鏡的焦距大于目鏡的焦距時視覺放大。 筒長 當目鏡焦距一定時，視覺放大率大要求物鏡焦距

2、長， 導致筒長增大。 當像方視場角一定時，放大率越大物方視場越小。 D D f f tgw tgw e o eo ffL D是入瞳直徑是入瞳直徑 D是出瞳直徑是出瞳直徑 工工 程程 光光 學學 望遠鏡的分辨率與正常放大率望遠鏡的分辨率與正常放大率 望遠鏡的正常放大率應使望遠鏡能分辨的眼睛也 能分辨。 光學儀器的極限分辨角為 要求 得 即為正常放大率。 此時出瞳 與眼瞳相當。 工工 程程 光光 學學 因為望遠鏡有視覺放大作用，如果眼睛直接觀察時 的瞄準精度為 望遠鏡的瞄準精度望遠鏡的瞄準精度 ，則通過望遠鏡觀察時的瞄準精度為 主觀亮度指眼睛觀察到的像的明亮程度。望遠鏡的 主觀亮度對點光源和擴展光

3、源具有不同的特征。 望遠鏡的主觀亮度望遠鏡的主觀亮度 e t 工工 程程 光光 學學 1.點光源：指引起視網膜上一個細胞感應的光源，這 時感覺到的明亮程度取決于光通量。 設點光源發光強度為 , I l e k觀察距離為 ， 是眼睛 是望遠鏡的透過率。 i k的透過率， 眼睛直接觀察時接收的光通量為 眼睛通過望遠鏡觀察時接收的光通量為 工工 程程 光光 學學 當 ，進入望遠鏡的光通量全部進入眼瞳 當 ，進入望遠鏡的光通量全部進入眼瞳 當 ，進入望遠鏡的光通量不全進入眼瞳 工工 程程 光光 學學 所以，高倍望遠鏡具有增大點光源主觀亮度的作用。 當望遠鏡入瞳一定時，隨倍數增大出瞳逐漸減小，至 出瞳與

4、眼瞳相當時，繼續增大放大倍數不再影響主觀 亮度。 2.擴展光源 眼睛通過望遠鏡觀察擴展光源的主觀亮度取決于網膜 上的照度。 由照度公式 眼睛直接觀察時 工工 程程 光光 學學 用望遠鏡觀察時望遠鏡像的亮度 于是 所以 因為實際的出瞳總不大于眼瞳， 所以 星星作為點光源，主觀亮度增大；天空是擴展光源， 主觀亮度減小。當望遠鏡倍數足夠高時，可能在白 天看見星星。 工工 程程 光光 學學 望遠鏡的光束限制望遠鏡的光束限制 伽利略望遠鏡 眼瞳為孔徑光闌，物鏡為漸暈光闌 50%漸暈成像的物方半視場角為W，則 想一想，伽利略望遠鏡倍數為什么不大？ 視覺放大率越大，視場越小。視覺放大率越大，視場越小。 工工

5、 程程 光光 學學 開普勒望遠鏡 物鏡為孔闌，目鏡如攔光則為漸暈光闌 目鏡直徑由漸暈系數決定，視場光闌直徑為 工工 程程 光光 學學 望遠鏡的物鏡望遠鏡的物鏡 望遠鏡的物鏡屬于長焦距中等孔徑小視場系統，主 要校正軸上點像差，有折射式、反射式、折反射式 三種。折射式有雙膠合物鏡、雙分離物鏡、三片式 物鏡、內調焦物鏡等。當物鏡直徑大于60mm時不 宜膠合。反射式可以做到很大的入瞳直徑，對材料 無嚴格要求，筒長較短，完全無色差，但對表面質 量要求更高，通常用非球面。折反射式以球面或非 球面反射鏡為基礎，再加上用于校正像差的折射元 件，可以做到很高的成像質量。 工工 程程 光光 學學 雙膠合望遠物鏡

6、CASSEGRAIN望遠物鏡 Maksutov望遠物鏡 SCHMIDT望遠物鏡 工工 程程 光光 學學 離軸反射物鏡 離軸三反望遠物鏡 工工 程程 光光 學學 望遠鏡的目鏡望遠鏡的目鏡 屬于短焦距中等孔徑大視場系統。 對于瞄準、測量用望遠鏡，為能使非正常眼亦能觀察， 目鏡應能作視度調節。 設調節量為 ,則 ,其中 為遠點距。 若需要調節 屈光度， 工工 程程 光光 學學 例如目鏡焦距25mm，調節 屈光度， 要求工作距離不小于 。注意工作距離不是焦距！ 望遠鏡的轉像系統望遠鏡的轉像系統 伽利略望遠鏡成正像但放大倍率小，開普勒望遠鏡放 大倍率可以大但成倒像，用于觀察時要加轉像系統。 1.棱鏡轉像

7、系統：要求偶次反射，有利于減小筒長。 2.透鏡轉像系統：適用于筒長較長時 目鏡第一面的頂點到其物方焦平面的距離稱為目鏡的目鏡第一面的頂點到其物方焦平面的距離稱為目鏡的 工作距。工作距。 工工 程程 光光 學學 請看單組透鏡轉像系統，對于1倍單組轉像透鏡， 筒長加長了4倍轉像透鏡的焦距。 工工 程程 光光 學學 雙組透鏡轉像系統使筒長加長更多。如果兩個轉像透 鏡焦距相等，距離為d，則筒長增加了 工工 程程 光光 學學 轉像系統的孔徑光闌設在其內部，對稱結構使垂軸像 差自動為零。 也需要加場鏡使O1與P共軛。 工工 程程 光光 學學 攝影光學系統攝影光學系統 攝影光學系統的焦距、相對孔徑與視場攝影

8、光學系統的焦距、相對孔徑與視場 焦距決定像的大小： 遠處物體 近處物體 大，視場小： 特寫鏡頭，遠攝鏡頭 小，視場大：全景鏡頭，廣角鏡頭 工工 程程 光光 學學 相對孔徑 與像面照度有關 大：強光鏡頭 中等：普通鏡頭 小：弱光鏡頭 工工 程程 光光 學學 視場角 能攝入接收面的視場角，由接收面大小決定 是接收面的對角線長 攝影系統中的光束限制攝影系統中的光束限制 1.孔徑光闌 是特設的可變光闌， 一般在鏡頭內部對稱 面附近。 工工 程程 光光 學學 光圈數 22.845.6811162232 曝光量 光圈優先：取決于被攝物是全景還是特定，根據景 深要求選擇光圈數。 快門優先：取決于被攝物是靜止

9、的還是運動的運 動速度如何。 工工 程程 光光 學學 2.視場光闌 攝影光學系統的視場光闌就是接收面，如底片框或圖 像傳感器成像面。 攝影光學系統的景深 景深指當調焦于某一對象時，前后能成清晰像的 空間深度。 工工 程程 光光 學學 所以，對準距離遠，則景深大； 光圈數大，相對孔徑小，則景深大； 焦距短，則景深大。 幾何焦深 如果調焦不準，在景像平面上得一彌散斑。若將景像 平面前后移動，彌散斑的大小看起來仍為一點。這時 景像平面移動的范圍稱幾何焦深。 F數越大，越允許調焦不準。數越大，越允許調焦不準。 工工 程程 光光 學學 攝影鏡頭及其拍攝效果攝影鏡頭及其拍攝效果 工工 程程 光光 學學 Cooke攝影物鏡 Tessar攝影物鏡 雙高斯攝影物鏡 遠距型攝影物鏡 工工 程程 光光 學學 反遠距攝影物鏡 魚眼物鏡 工工 程程 光光 學學 標準鏡頭的視場角和人眼相當，可以拍出人眼看起 來很自然的照片，而不會在照片上附加任何感覺。 廣角鏡頭具有更大的視場角，善于營造方向線，拍出 的照片具有空間延伸感。由于近大遠小的透視效果， 用于拍攝人物要注意人物的變形。 魚眼鏡頭是廣角鏡頭的極端，它不滿足理想的物像關 系，而是具有很大的負畸變，可以把180度甚至更大 的視場攝入畫面。 遠攝鏡頭具有把距離拉近的效果，并且由于景深小， 可以突出畫面