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应用光学与光学设计基础
1.3.7.7.2 7.7.2 望远系统

7.7.2 望远系统

对望远系统,要求自出瞳中心观察像空间弥散斑的直径时,其视角应不超过极限角值ε(1'或2')。下面将讨论,为使无限远点的弥散斑直径不超过上述极限值,应如何确定对准平面的位置。

首先,在式(7.5)中,令P1→∞,取极限。则由该式可得到无限远点在对准平面上的弥散斑直径值,即:Z1=D。这表明弥散斑直径等于入瞳直径。上述结果对于由平行光线所组成的圆柱光束是很显然的。

当用望远系统观察对准平面时,无限远点弥散斑Z1像的直径张角为

img810

此处|γ|和|Γ|分别为望远系统的角放大率和视放大率的绝对值。

根据成像清晰的条件,应有

img811

由此得到

img812

同样的分析方法,近景平面上一点在对准平面上的弥散斑直径Z2,当用望远镜观察且成像清晰时,亦应满足:Z2/P|Γ|=ε,将式(7.23)中P值代入,则得到

Z2=D

欲求近景平面位置P2,可将上式代入式(7.5)中的Z2,然后将式(7.23)代入,则有

img813

当望远系统被用来观察位于有限距离的对准平面时,严格地讲,此系统已不再是望远系统,但是由于P值与望远物镜的焦距值相比毕竟很大,因此可以认为Γ值近似不变。

由于望远系统是用眼睛来观察的,因此必须考虑眼瞳对光束的限制作用。当眼瞳小于望远系统的出瞳,而成为整个系统的出瞳时,则式(7.23)与式(7.24)中的D值应以眼瞳直径与望远系统的放大率|Γ|的乘积来取代。例如,对8倍的双筒望远镜,若眼瞳直径de= 2mm,则按式(7.24)算出的近景平面距离(即能看清楚的最近距离)为:

img814

用望远镜直接进行观察的实践表明,望远镜的实际成像深度远较由式(7.24)式所算出的成像深度为大,即不需调节目镜就能看清楚的近景要比计算结果近得多。这是由于眼睛具有调节功能,观察者可以用调节眼睛去适应被观察物体的距离。