天文望遠(yuǎn)鏡的目鏡種類與結(jié)構(gòu)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上天文望遠(yuǎn)鏡的目鏡種類與結(jié)構(gòu)1， 惠更斯目鏡 荷蘭科學(xué)家惠更斯于1703年設(shè)計(jì)，有兩片平凸透鏡組成，前面為場鏡，后面為接目鏡，他們的凸面都朝向物鏡一端，場鏡的焦距一般是接目鏡的2-3倍，鏡片間距是它們焦距之和的一半?；莞鼓跨R視場約為25-40度。過去，惠更斯目鏡是小型折射鏡的首選，但隨著望遠(yuǎn)鏡光力的增大，其視場小，反差低，色差，球差場曲明顯的缺點(diǎn)逐漸暴露出來，所以目前這種結(jié)構(gòu)一般為顯微鏡的目鏡采用。焦距: 8mm 25mm, 出瞳距離510 mm，視場2540度  接目鏡的放大倍率 k=250mm/f mm2，冉斯登目鏡 于1783年設(shè)計(jì)成功，也是兩片兩組結(jié)

2、構(gòu)，由凸面相對(duì)，焦距相同的兩個(gè)平凸透鏡組成。間距為兩者焦距和的2/3-3/4，其色差略大，場曲顯著減小，視場約為30-45度，目前已很少采用。焦距: 4mm 30mm, 出瞳距離0 5 mm，視場2540度3,凱爾納目鏡 是在冉斯登目鏡的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，出現(xiàn)于1849年，主要改進(jìn)是將單片的接目鏡改為雙膠合消色差透鏡，大大改善了對(duì)色差和邊緣像質(zhì)的改善，視場達(dá)到40-50度，低倍時(shí)有著舒適的出瞳距離，所以目前在一些中低倍望遠(yuǎn)鏡中廣泛應(yīng)用，但是在高倍時(shí)表現(xiàn)欠佳。另外，凱爾納目鏡的場鏡靠近焦平面，這樣場鏡上的灰塵便容易成像，影響觀測，所以要特別注意清潔。美國一家公司在凱爾納目鏡的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，研制

3、出了RKE目鏡，其邊緣像質(zhì)要好于經(jīng)典結(jié)構(gòu)。焦距: 6mm 25mm, 出瞳距離514 mm，視場4052度4，普羅素目鏡 又稱為對(duì)稱目鏡。由完全相同的兩組雙膠合消色差透鏡組成，其參數(shù)表現(xiàn)與OL目鏡相當(dāng)，但具有更大的出瞳距離和視場，造價(jià)更低，而且適用于所有的放大倍率， 是目前應(yīng)用最為廣泛的目鏡，曾派生出多種改進(jìn)型。焦距: 3mm 55mm, 出瞳距離546 mm，視場4252度5，阿貝無畸變目鏡(簡稱OR目鏡) 1880年由德國蔡司公司創(chuàng)始人之一的阿貝設(shè)計(jì)，為四片兩組結(jié)構(gòu)，其中場鏡為三膠合透鏡，接目鏡為平凸透鏡，該目鏡成功的控制了色差和球差，并把鬼像和場曲降低到難以察覺的程度，它還具有40-50

4、度的平坦視場和足夠的出瞳距離，在各倍率都有良好表現(xiàn)，一直被廣泛采用。焦距: 4mm 34mm, 出瞳距離527 mm，視場4045度6，愛勒弗廣角目鏡 1917年研制成功，是專門為需要大視場的軍用望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)，是其后所有廣角目鏡的鼻祖，結(jié)構(gòu)為5片三組，視場高達(dá)60-75度。非常適合觀測深空天體，由于邊緣存在像散，所以不太適合高倍設(shè)計(jì)，其在低倍時(shí)的表現(xiàn)是非常出色的。焦距: 16mm 40mm, 出瞳距離515 mm，視場6070 度7，Nagler目鏡 一種于1979年由美國人設(shè)計(jì)的高檔目鏡，有著82度的驚人視場，優(yōu)質(zhì)的邊緣像質(zhì)和舒適的出瞳距離，以及復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和高昂的價(jià)格，和超過一公斤的重量。焦距

5、: 5mm 30mm, 出瞳距離1018 mm，視場7080度目鏡在目視光學(xué)儀器中用于觀察物體被物鏡所成像的透鏡組稱為目鏡。目鏡的作用與放大鏡相當(dāng)，但作為儀器的組成部分，它所能接受的光束已被物鏡的像方光束所限定，因此眼睛瞳孔的位置也隨之限定，一定要置于儀器出射光瞳處，才能看到全部視場。儀器的出射光瞳一般位于目鏡像方焦點(diǎn)以外與之很靠近的地方，目鏡最后一面至出射光瞳的距離稱為出瞳距離，或稱鏡目距，它大致等于目鏡的像方頂焦距，是選用目鏡時(shí)的一個(gè)重要參量，這個(gè)數(shù)值應(yīng)大于68毫米。明視距離250mm,設(shè)目鏡的焦距為，則放大率為,放大率一般在520倍之間，故焦距最多也不過幾十毫米，屬于中短焦距一類透鏡組。

6、此外，目鏡的相對(duì)孔徑較小而視場較大，所以球差和軸向色差一般不是關(guān)鍵問題，而應(yīng)著重于校正軸外像差，主要是垂軸色差、彗差和像散（見像散和像面彎曲）。由于眼睛有調(diào)節(jié)功能，對(duì)像面彎曲可以放寬要求。 最簡單和常用的兩種目鏡是惠更斯目鏡和冉斯登目鏡，它們都是由兩片平凸透鏡組成的。惠更斯目鏡，其兩透鏡的凸面均朝向物鏡,如圖5a兩透鏡間的距離 等于焦距平均值，即這是為消除垂軸色差必須滿足的條件；但由于目鏡物方焦點(diǎn)F不能位于目鏡外面，無法在物方焦面上設(shè)置分劃板，因此惠更斯目鏡只用于觀察系統(tǒng)，如生物顯微鏡。冉斯登目鏡，其兩塊透鏡凸面相對(duì)，如圖5b兩透鏡間的距離比消色差條件,所要求的小得多,其優(yōu)點(diǎn)是目鏡物方焦點(diǎn)位于

7、目鏡外面，可以在焦面上設(shè)置分劃板，使目鏡適用于瞄準(zhǔn)、測量等系統(tǒng)；缺點(diǎn)是垂軸色差的校正不像惠更斯目鏡那樣好，但其他像差的校正并不比惠更斯目鏡差。上述兩種目鏡，視場可以到23050。其他較常用的目鏡有圖6 幾種常用的目鏡 所示的幾種形式：開爾納目鏡，它是在冉斯登目鏡的基礎(chǔ)上，把接目鏡改為雙膠合組組成，以達(dá)到校正垂軸色差的目的，視場可達(dá)45；普羅素目鏡,對(duì)稱型目鏡，由兩個(gè)消色差的膠合組組成，其間隔大或小都不影響垂軸色差的校正，因而可以無限靠近，故鏡目距可大到焦距的75,視場約為4045；阿貝無畸變目鏡,因畸變比一般目鏡小而得名；鏡目距甚大,可達(dá)焦距的80,適合于作高倍率目鏡，視場約為45；愛爾弗目鏡

8、，是一種大視場目鏡，視場角可達(dá)6070。顯微鏡物鏡顯微鏡物鏡是顯微鏡中對(duì)微細(xì)物體成首次放大像的透鏡組。顯微鏡用于觀察、研究或攝影記錄極微小的物體及其結(jié)構(gòu)，因此首要的問題是要對(duì)物體的微細(xì)結(jié)構(gòu)有足夠的分辨能力。顯微鏡的分辨本領(lǐng)由物鏡決定，有如下關(guān)系式中，物方媒質(zhì)折射率與光束孔徑角正弦sin 之乘積稱為物鏡的數(shù)值孔徑，記作，它是顯微物鏡的一個(gè)最重要的性能參量；為波長；是顯微物鏡剛能分辨開的物面上兩點(diǎn)間最小距離,越小,分辨本領(lǐng)越高。所以,顯微鏡物鏡為達(dá)到高的分辨本領(lǐng)，必須有盡可能大的數(shù)值孔徑,顯微鏡的總放大率是物鏡垂軸放大率（簡稱物鏡倍率）和目鏡放大率的乘積,它與物鏡的數(shù)值孔徑之間應(yīng)有恰當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系。

9、裝有小數(shù)值孔徑物鏡的顯微鏡，即使放大率很大也無濟(jì)于事，因?yàn)槲镧R分辨本領(lǐng)低，屬無效放大；而裝有大數(shù)值孔徑物鏡的顯微鏡，若總放大率過低，則物體細(xì)節(jié)不能被眼睛所分辨而發(fā)揮不了物鏡的高分辨作用。顯微鏡總放大率與物鏡數(shù)值孔徑之間的恰當(dāng)關(guān)系應(yīng)為5001000。根據(jù)各種不同標(biāo)本的觀察需要，顯微鏡需配備一套具有不同數(shù)值孔徑和倍率的物鏡。物鏡的倍率自然也是與數(shù)值孔徑相匹配的，通常將二者標(biāo)志于物鏡的鏡筒上，例如40×0.65表示倍率為40倍，數(shù)值孔徑為0.65的物鏡。顯微鏡物鏡的視場一般講是比較小的，是一個(gè)大孔徑小視場的透鏡組，至少應(yīng)該校正好球差、軸向色差和滿足正弦條件按此要求設(shè)計(jì)的物鏡稱為消色差物鏡圖

10、7消色差顯微鏡物鏡 所示是這種物鏡的基本類型。a是低倍物鏡，5,0.1；b是中倍物鏡，10，0.25；c是高倍物鏡,40,0.65,d是浸液物鏡,100,1.25。消色差物鏡的主要不足之處是二級(jí)光譜對(duì)整個(gè)視場像質(zhì)的影響和像散及像面彎曲對(duì)視場外圍部分像質(zhì)的影響。在消色差物鏡的基礎(chǔ)上校正二級(jí)光譜、使三種色光消去軸向色差的物鏡稱為復(fù)消色差物鏡，這種物鏡需依賴于特種光學(xué)材料才能設(shè)計(jì)制造出來。改善視場外圍像質(zhì)，即采用彎月形厚透鏡以進(jìn)一步校正好像散和像面彎曲的物鏡稱為平場消色差物鏡，這種物鏡是顯微攝影和顯微投影所需要的。如果既校正二級(jí)光譜又改善視場外圍像質(zhì)，則得到平場復(fù)消色差物鏡，這是一種質(zhì)量十分完美的顯

11、微鏡物鏡。與消色差物鏡相比，復(fù)消色差物鏡和平場消色差物鏡的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多，而平場復(fù)消色差物鏡的結(jié)構(gòu)則更為復(fù)雜。望遠(yuǎn)鏡物鏡望遠(yuǎn)鏡物鏡是望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中把無限遠(yuǎn)物體成像于其焦平面上的一個(gè)透鏡組。在無透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的簡單望遠(yuǎn)鏡中，物鏡的這一像面與目鏡的物方焦平面重合，眼睛通過目鏡觀察這一物體的中間像。望遠(yuǎn)鏡物鏡的主要性能參量是焦距、相對(duì)孔徑和視場角。望遠(yuǎn)鏡的放大率是物鏡焦距與目鏡焦距 之比，而望遠(yuǎn)鏡的鏡筒長度是與之和，故物鏡的焦距是決定望遠(yuǎn)鏡放大率和筒長的一個(gè)重要參量。物鏡相對(duì)孔徑/是望遠(yuǎn)鏡入射光瞳直徑與物鏡焦距之比，一般不大于1:3。望遠(yuǎn)鏡物鏡半視場角與目鏡半視場角之間的關(guān)系為tgtg/，目鏡視場角2一

12、般為4050，設(shè)望遠(yuǎn)鏡放大率為 46，則物鏡視場角2不大于10。所以一般講,望遠(yuǎn)鏡物鏡是屬于中等孔徑和小視場一類的透鏡組，只要對(duì)其校正軸向色差、球差和滿足正弦條件即可。由于相對(duì)孔徑不大，用單個(gè)鏡組就能承擔(dān)光線的偏角而不致于有大的剩余帶球差。常用的結(jié)構(gòu)形式有雙膠合組、雙分離組和三分離組，如圖 8常用的望遠(yuǎn)鏡物鏡。雙分離組可使剩余帶球差很小,甚至能對(duì)兩個(gè)孔徑帶消球差,可以做到比雙膠合組大的相對(duì)孔徑；三分離組能使球差的色變化有所改善。攝影和投影物鏡攝影物鏡是將空間物體成像于感光膠片或其他接收器上的透鏡組；那些將一個(gè)物平面上的圖形、文字成像于各種感光材料上的透鏡組，諸如制版鏡頭、復(fù)印鏡頭等也屬攝影物鏡

13、之列。投影物鏡則是把小的工件或攝制在膠片上的文字、圖像，以較大的倍率在各種屏幕或感光紙上成像的透鏡組，如投影儀鏡頭、電影放映鏡頭和放大機(jī)鏡頭等。從光學(xué)結(jié)構(gòu)上看，與攝影物鏡屬于同一類型。攝影物鏡因需適用于對(duì)不同亮度的物體有時(shí)甚至是照明十分微弱的物體的拍攝,要求有很大的相對(duì)孔徑,并且要求是連續(xù)可調(diào)的。攝影物鏡的視場也很大，就標(biāo)準(zhǔn)鏡頭而言，約為4050，而廣角鏡頭則更大。所以攝影物鏡屬大孔徑大視場一類的透鏡組，各種像差都需要校正；但由于普通感光膠片本身的分辨率不高，對(duì)物鏡像差校正的要求要比顯微鏡物鏡和望遠(yuǎn)鏡物鏡這一類小像差系統(tǒng)低得多，是屬于大像差系統(tǒng)，這是攝影物鏡能這到高性能指標(biāo)的原因之一。當(dāng)然，對(duì)

14、不同用途的攝影物鏡，像質(zhì)要求也有很大差別，其相對(duì)孔徑或視場往往隨像質(zhì)要求的提高而有所削減。攝影和投影物鏡由于各種像差都要校正，一般具有比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu),圖9常用攝影物鏡所示是一些最常用的結(jié)構(gòu)型式。圖9a常用攝影物鏡是由兩個(gè)膠合組組成的珀茲伐型物鏡，它有利于校正軸上寬光束像差，可達(dá)較大相對(duì)孔徑(1:2),但因結(jié)構(gòu)形式是兩個(gè)分離的正透鏡組，像面彎曲得不到校正，使視場受到限制，只能小于25,最適合作電影放映物鏡。圖9b常用攝影物鏡是三片式物鏡,它是能同時(shí)校正七種像差的最簡單形式,相對(duì)孔徑和視場分別為1:4.51:3.5和4050，成像質(zhì)量一般，適用于低檔照相機(jī)或投影儀。圖9c常用攝影物鏡是忒薩型物鏡，與三片式物鏡相比成像質(zhì)量有所提高，相對(duì)孔徑為1:3.51:2.8，應(yīng)用比較廣泛。圖9d常用攝影物鏡 是雙高斯型物鏡，在相對(duì)孔徑為1:2和視場為45時(shí)，可以有很好的成像質(zhì)量,在中、高檔照相機(jī)中應(yīng)用較廣。在此基礎(chǔ)上加以復(fù)雜化，可以得到性能和質(zhì)量更高的物鏡。圖9e常用攝影物鏡是遠(yuǎn)攝型物鏡，適于做長焦距物鏡。它由分離得很開的正、負(fù)兩個(gè)鏡組組成，可使其像方主面位于物鏡之前，因此焦距雖長而筒長卻可較短。圖9f常用攝影物鏡是