望远镜系统结构设计-光学
设计目的：运用应用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜的外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或原理设计。了解光学设计中的PW法基本原理。
设计内容：
一、望远镜外形尺寸设计
㈠ 望远镜的基本原理：望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间内具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。
㈡ 开普勒望远镜原理：
折射望远镜，是用透镜作物镜原文请找腾讯752018766优.文-论'文.网http://www.youerw.com的望远镜。分为两种类型：由凹透镜作目镜的称伽利略望远镜；由凸透镜作目镜的称开普勒望远镜。
原理由两个凸透镜构成。由于两者之间有一个实像，可方便的安装分划板（安装在目镜焦平面处），并且性能优良，所以目前军用望远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。
开普勒望远镜原理简图：㈢ 望远镜系统相关概念及公式：
入瞳：和出瞳相对应，把孔径光阑在物空间的共轭像称为“入瞳”，入瞳的位置和直径代表了入射光束的位置和口径。
出瞳：光学系统的孔径光阑在光学系统像空间所成的像称为系统的“出瞳”。出瞳的位置（由出瞳距离表示）和直径（由出瞳直径表示）代表了出射光束的位置和口径。
入瞳和出瞳对整个系统来说是物和像的关系。
视场光阑：限制成像范围的光阑。
垂轴放大率：共轭面像高和物高之比。
公式：
轴向放大率：像点与对应的物点沿轴移动量之比。
公式：
角放大率：折射前后的一对光线与光轴夹角u’和u之间的比值。
公式：
其中： ——物镜的像方焦距；
——目镜的像方焦距；
——物体的像对眼视角；
——物体对眼的视角；
D ——入瞳直径；
d ——出瞳直径。
㈣ 望远镜系统视放大率定义及意义
视放大率的定义：用仪器原文请找腾讯752018766优.文-论'文.网http://www.youerw.com 观察时网膜上的像高与人眼直接观察时网膜上的像高之比，表示了该仪器的放大作用，用Γ表示。
对于望远镜系统，由于物体在无限远处，同一目标对人眼的张角ω眼 和对仪器的张角ω（望远镜的物方视场角）完全可以认为是相等的，即ω=ω眼。物体通过整个系统成像后，对人眼的张角就等于仪器的像方视场角 ，即 =ω仪。按照定义，所以有：
根据无限远物的理想像高公式和无限远像的物高公式，对于物镜和目镜分布有：
并且有 ，得到 即为望远镜系统的视放大率公式。可以看出，视放大率在数值上等于物镜焦距与目镜焦距之比，只要物镜焦距大于目镜焦距，就能扩大视角了，起到了望远的作用。要提高视放大率，就必须加大物镜的焦距或减小目镜的焦距。当物镜和目镜都为正焦距的光学系统时， 如开普勒望远镜，则放大率Γ为负值，系统成倒立的像；而物镜的焦距为正，目镜焦距为负时， 如伽俐略望远镜，则放大率Γ为正值，系统成正立的像。
㈤ 望远镜系统的极限分辨角问题
望远镜系统的极限分辨角是指刚刚能被望远镜分辩开的两发光点之间的角距。
设望远镜物镜的圆形通光孔直径 ，若有两个误点恰好能为望远镜所能分辨开，则根据瑞利判据，这两个物点对望远镜张角 为：
这也就是望远镜的最小分辨角公式。该式表明，望远镜物镜的直径D越大，分辨本领越高。
对望远镜而言，被分辨的物体在无限远，所以分辨率（分辨角）就以能被分开的两物点对望远物镜的张角 表示，极限分辨角就是望远镜能够分开的最小张角。
㈥ 望远镜参数计算
已知参数：
① 物镜与目镜之间的距离L=315mm
② 望远镜放大镜的倍数Γ=
② 物方视场角2ω=3°20′
望远镜外形尺寸参数计算：
①目镜的视场角 ：
②望远镜的分辨率 ：
由望远镜分辨率与视放大率关系式：1704