望遠(yuǎn)系統(tǒng)及其物鏡的光學(xué)成像特性

正文

望遠(yuǎn)系統(tǒng)及其物鏡的光學(xué)成像特性

1.望遠(yuǎn)系統(tǒng)的工作原理

望遠(yuǎn)系統(tǒng)是用來(lái)觀測(cè)遠(yuǎn)距離物體的光學(xué)系統(tǒng)论熙，由物鏡和目鏡組成。

其特點(diǎn)是：物鏡的焦距大于目鏡的焦距摄狱，且光學(xué)間隔 Δ=0脓诡。從無(wú)限遠(yuǎn)物體 AB 發(fā)出的平行光線經(jīng)望運(yùn)物鏡后无午，在物鏡的像方焦平面上成一個(gè)實(shí)像 A'B'，它正好位于目鏡的物方焦平面上祝谚，經(jīng)目鏡成像在無(wú)限遠(yuǎn)處宪迟，供人眼觀察。該系統(tǒng)中交惯，物鏡框是孔徑光闌次泽，設(shè)在一次實(shí)像面處的分劃板是視場(chǎng)光闌，目鏡往往是漸暈光闌席爽，其大小影響軸外點(diǎn)成像的漸暈系數(shù)意荤。

若圖像接收器不是人眼，而是光電器件（如 ccd 及 cmos 器件等）只锻，則可將它置于實(shí)像平面 A'B' 處玖像。

望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視覺(jué)放大率 Γ 定義為：物體經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)系統(tǒng)所成的像對(duì)人眼張角的正切 ，與人眼直接觀察物體時(shí)物體對(duì)人眼張角的正切  之比炬藤。

2. 望遠(yuǎn)物鏡的光學(xué)成像特性

望遠(yuǎn)物鏡的光學(xué)參數(shù)由焦距 f′御铃、相對(duì)孔徑 D/f′ 和視場(chǎng)角2ω。來(lái)表示沈矿。這些參數(shù)決定了望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分辨率、像面照度咬腋、成像質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸羹膳。因此，根據(jù)使用要求根竿，正確確定參數(shù)并合理選擇物鏡是十分重要的陵像。

(1) 物鏡的分辨率 ψ

望遠(yuǎn)物鏡的分辨率用極限分辨角 ψ 來(lái)表示。把剛好能被分辨開(kāi)的兩點(diǎn)對(duì)物鏡人瞳中心的張角稱(chēng)為極限分辨角寇壳。其公式為：

式中醒颖，D 為望遠(yuǎn)系統(tǒng)入瞳的直徑。

若光電成像器件的線分辨率為 δ'壳炎，則它與物鏡極限分辨角 ψ 之間應(yīng)滿足下式

式中泞歉，f' 為望遠(yuǎn)物鏡的焦距。

當(dāng)物鏡的分辨角一定時(shí)匿辩，加大物鏡的焦距有利于滿足成像器件分辨率的要求腰耙。但加大焦距，會(huì)引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸的增大铲球。

(2) 視場(chǎng)角 2ω

望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視場(chǎng)用視場(chǎng)角表征挺庞，即物體的邊緣對(duì)人瞳中心的張角2來(lái)表示的。視場(chǎng)角可用下式來(lái)計(jì)算

式中稼病，f1' 是物鏡的焦距选侨；2y' 是圖像傳感器光敏區(qū)尺寸的大小掖鱼。圖像傳感器光敏區(qū)尺寸的大小限制了望遠(yuǎn)系統(tǒng)物方視場(chǎng)角的大小。

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