多国合作研发下一代巨型光学红外天文望远镜

多国合作研发下一代巨型光学/红外天文望远镜

-我国的机遇与抉择

一、揭示宇宙奥秘的利器

望远镜用于天文观测，极大地扩展了人类的视野，并深刻地改变了整个人类的宇宙观。望远镜技术上的突破，带来了一次又一次天文学的重大发现和人类对宇宙认识能力的提高。

进入新世纪以来，宇宙起源及其结构形成、暗物质和暗能量的本质、寻找太阳系外行星生命系统等前沿课题已成为当代自然科学最重要的基本问题，天文观测又一次成为引导人类知识体系发生深刻变革的突破口。为此，需要集成当代光、机、电等领域最高科学技术成就、研发最先进的技术装备。建造新一代、30米级的巨型光学/红外望远镜已成为国际天文学界的共识。

目前，处于天文科技领域领先地位的美欧科研机构，几经论证遴选，形成了三个不同的技术概念方案，分别进入立项和设计实施阶段，它们是美国的巨型麦哲伦望远镜（The Giant Magellan Telescope, 简称GMT），三十米望远镜(Thirty Meter Telescope，简称TMT)和欧洲巨型望远镜（European Extremely Large Telescope,简称E-ELT）。

二、国家战略发展的必然要求

30米级望远镜的建造是一项复杂的系统工程，涉及到天文学、

光学、机电一体化、精密制造、测量和控制等多学科领域，美欧所提出的这三项设计方案，其技术可行性完全建立在已成功建成并运行管理的多台10米级设备的基础之上。联系到我国的具体情况，由于尚无研发10米级大型光学望远镜的技术储备，即使独立同步提出30米级望远镜的概念设计方案，其建设也面临巨大的投资风险，难以避免成为“跟踪型”设备的命运。

大型天文望远镜高昂的建造、管理及运行费用往往难以由一个国家或机构来承担。对30米级巨型望远镜来说，其尖端科技、投资规模以及苛刻的观测台址条件也必然导致国际合作策略，即使美国这样的超级大国也无法举一国之力实现，事实上GMT、TMT和E-ELT这些巨型望远镜均为大型国际合作项目。

我国改革开放近三十年来国力的增强为国际社会所钦佩，我国天文研究和技术水平也有长足的发展，LAMOST和FAST大科学工程受到普遍关注。因此这三个项目主动与我国天文界联系，希望我国成为世界级巨型望远镜的合作伙伴，这也是我国难得的历史机遇。

客观的分析我国在光学设计和制造加工等方面的优势技术领域，如薄镜面磨制（国家天文台南京天文光学技术研究所）、自适应光学（成都光电技术研究所）、机械加工与工艺技术（长春光学精密机械与物理研究所）和红外波段探测器（上海技术物理研究所）等，如果国家能够决策投入相当于目前一个大科学工程的经费体量，如10亿人民币左右，则在这些技术领域，可以组织好一只充分体现我国科技发展水平的“国家队”，以“实物”研发贡献的形式，作为平等的伙

伴，参与国际巨型望远镜的设计和建造。这是一项能够惠及我国多领域科技战略发展的重大抉择！

三、参与巨型望远镜国际合作的意义

参与30米级巨型光学/红外望远镜建设，在科学产出、技术提高、人才培养、掌握优秀管理经验等诸方面均利于实现我国天文研究和技术装备建设的跨越式发展，满足国家对发展最先进技术系统的战略需求；通过引进、吸收、消化和再创新，有利于促进和带动我国相关高技术领域的发展。具体来说，其意义体现在一下几个方面：在学科发展方面，将使我国摆脱由于缺乏大型观测设备对我国天文研究向更高层次发展的制约，在“制高点”上与国际先进水平站在同一起跑线上竞争，在当代天文学和理论物理重要前沿领域（如暗物质和暗能量）取得突破性观测和研究进展。由于30米级望远镜将会在本世纪领先至少三十年，这还将为我国几代天文学家持续成长、跻身国际研究前沿创造有利条件。

在技术发展方面，只要以平等伙伴的形式参与国际巨型望远镜的设计和建造，就可能针对那些焏待解决的、限制我国天文设备研制发展的瓶颈问题（如精密终端设备、探测器件等），在参与国际合作过程中重点学习这些先进核心技术，获得宝贵经验，为我国研发大型光机电一体化尖端装备积累技术和人才储备。

在技术应用方面，作为当今最先进的精密光学机械电子技术的集成，基于30米级巨型望远镜天文观测需求的科技创新和技术改造还

将被广泛应用于载人航天、军事探测和医疗设备等高精尖领域。例如，为实现激光导星自适应光学系统，所研发的激光发射望远镜可以作为激光雷达的关键组件，在国防建设（如军事目标的识别、分辨和跟踪，三维军事地理信息系统及定位数据，航天器交会对接等）和国民经济（如资源勘探、农业开发、水利工程、交通通讯、防震减灾等）各个方面发挥重要应用；基于主动光学位相共轭的成像装置适用于计算机人机交换，机器人视觉，集成电路光刻以及光通讯网络等领域；参与红外探测器的研制，有利于突破信息封锁和技术壁垒，在高精度巡航导弹、导弹的预警与拦截、夜视导航与侦察、卫星气象预报、资源遥感勘察、医学成像诊断等关乎国计民生的战略领域取得突破性进展，打破西方发达国家的技术垄断。

在目前国际政治、经济形势下，世界格局正处于从一极向多极过渡的时期，美国也悄然完成从“硬实力”到“巧实力”的战略转变，亚太地区必然成为国际政治力量与我国“软实力”博弈的焦点。目前，已决定参与30米级巨型望远镜国际合作项目的国家既包括美国、德国、英国等传统经济、科技发达西方国家，也包括日本、澳大利亚、韩国等亚太近邻。参与该项重大国际合作项目，与我国作为“区域大国”的政治、经济地位是相称的。自然科学研究，厚积薄发, 巨型望远镜项目将全世界技术、资金、台址资源进行最优化整合与配置，成为负责任的利益攸关者和建设性合作者，参与国际合作，为世界文明进步、为全人类谋福祉，也是我国作为大国的责任。投资于包括天文学在内的基础研究，可以充分体现党中央、国务院把教育、科技置于

优先发展的战略地位，有效抵制、反驳西方敌对势力“妖魔化中国”的论调，这是与我国实现和平崛起、跻身“世界强国”的战略目标相一致的。

四、推进工作的进展情况

2008年5月，中国科学院基础科学局、国家自然科学基金委员会数理科学部和中国天文学会联合成立了“天体物理发展战略专家委员会”，负责遴选、推荐“十二五”大科学装置，制定中国天文学中长期发展目标和远景规划。“天体物理发展战略专家委员会”在听取了下属工作组的调研报告、并广泛听取国内外专家的意见后，经过讨论，认为无论从科学层面、技术层面和运行管理层面考虑，参与30米级巨型光学/红外望远镜项目国际合作均不失为一种迅速缩小我国与国际先进水平差距、乃至取得国际领先地位的有效途径，并于2008年7月将“参与巨型光学/红外望远镜国际合作”列为我国在“十二五”启动的天文大科学装置的两个推荐项目之一。

2008年12月，由中国科学院国家天文台、长春光学精密机械与物理研究所和成都光电技术研究所的领导和专家成立了“三十米巨型望远镜国际合作工作推进委员会”，负责对GMT、TMT和E-ELT 三个项目进行深入接触和考察研究，对我国加入这些项目的可行性、方式方法以及可获得的技术、管理经验、平等权利等进行多方面论证探讨。

2009年1月，中国天文代表团访问美国，先后与主持GMT项

目的卡内基天文台和主持TMT项目的加州理工学院及加州大学举行了座谈，深入了解和交换了双边合作意向。在此过程中，会见了著名美籍华裔科学家，加州大学圣芭芭拉分校校长杨祖佑教授（Henry Yang），他目前担任着TMT项目的董事会主席职务。他对中国参与TMT项目给予了巨大的期望，因为他深切体会到美国天文学发展在社会影响方面的作用与效益，认为经济不断发展的中国，参与国际大科学工程项目，对中美双方来说，是一项“双赢”的策略。

2009年2月，“天体物理发展战略专家委员会”审议了《关于中国参与下一代巨型光学/红外天文望远镜国际合作项目的评估报告》，对GMT、TMT和E-ELT三个项目进行了对比分析，包括科学目标、技术特点和风险、科学和技术的参与程度、投资份额、我国参与的权利与义务、其它优惠条件以及我国参与的整体风险分析。鉴于TMT在概念设计、技术准备和资金筹划等方面进程更为科学、明确和成熟，参与的投资风险最低，“天体物理发展战略专家委员会”一致同意推荐TMT作为我国参与下一代巨型光学/红外天文望远镜的首选项目，同时建议由中国科学院国家天文台牵头，联合国内有关单位，立即与TMT项目理事会进行正式谈判，进一步具体细化合作内容；并立即着手起草合作意向书。意向书要保证我国获得最大国家利益，承担最低风险，起草过程要充分听取各方面意见。委员会强调，参与下一代巨型光学/红外望远镜国际合作是关系到我国21世纪天文学发展的重大战略决策，是本世纪一次不可错过的机会，对我国天文学以及其他相关科学与技术的发展具有深远的影响！我们要团结一

致，以集中力量办大事的精神，争取一切资源，克服包括科研体制在内的各种困难，去实现这一目标!

综上所述，参与30米级巨型望远镜国际合作是一次跨越式全面提升我国科学和技术水平乃至大国地位的难得机遇，具有长远战略意义。30米级巨型望远镜项目在合作时机上十分紧迫，机会稍纵即逝，尽早介入有利于获得的更大的主动权、决策权、发言权，更多的核心技术研究参与机会，以及更高的投资效益。为抓住这一重要机遇，实现以全球最先进科技资源为依托，我们呼吁国家有关部门尽早批准开展这一项目的国际合作。

中国科学院国家天文台

2009-3-3

望远镜光路设计

至今没有一个光学系统是完美的。为了平坦且清晰的成像，往往必须把光学系统设计的十分复杂。如此一来，不但透光度变差，还得付出很高的制造成本。因此简单的镜片组而且能保有高品质成像的光学系统是光学设计的努力目标。一个好的光学系统都出自设计者的巧思。它能在最简单的镜片组合下产生最佳的成像品质。不过在许多设计中，往往会遇到球面像差与彗形像差难以取舍的窘境（天文望远镜光学与机械）。当你能同时处理这些像差的时候，系统却又发生严重的色差。最后好不容易解决了所有的色像差，却又发生成像的变形。因此光学系统的设计在在考验设计者的经验与智力。希望透过以下的天文望远镜的演进，让你了解前人的成果。折射式望远镜系统由于白光经过透镜会有色散的现象（Dipersion），因此使得光学系统除了球面像差与彗形像差之外又多了影像不清晰的光源。由上图可知，蓝光的折射率较大，其次为绿光，最后为红光，因此不同颜色的入射光产生，却有不同的聚焦点。好的光学系统除了成像品质之外，还必须考虑消色差的效果。基本上，我们在处理可见光的光路分析时，是用蓝色的F line(486.13nm)、红色的C line(656.27nm)与绿色的e line(546.07nm) 作为分析的主要光源。要查看镜片的色差情形，可以用色散数值V( Dispersion Number or Abbe number)。V越大表示镜片的色散的情况越小。 V＝(ne－1) / ( nF－nC) 对於一个D= 5公分，f=20公分的两片镜片组合，我们可以由下图的光路分析了解他们各自聚焦的一致性。其实这就是球面像差的检测工作！ D＝5公分f=20公分第一片镜片R1＝18公分R2＝－19公分中心厚度＝0.84公分间隙0.1公分第二片镜片R3＝－19公分R4＝－22公分中心厚度＝0.98公分

红外线望远镜和普通望远镜的区别

红外线望远镜和普通望远镜的区别严格说红外线望远镜，其实一种红外夜视设备，晚上观看的一种夜视仪，不是望远镜的，而他们两者之间的不同也是在于倍率，普通望远镜的倍率都是在10倍与20倍之间，以及更高，而夜视仪的倍率是在10倍以下的，最高倍率的军用红外线望远镜价格昂贵，所以市面上10倍的军用红外线望远镜稀有，但还是有几款在市面上出现，军用红外线望远镜主要特点是高清，耐用，而且隐蔽性非常强。在选择夜视仪时，选择具有军队背景的夜视仪，是一个比较好的选择。如果想要追求更高的，就是高倍的军用红外线望远镜。8 倍的或者10倍的，这种倍率都是军用红外线望远镜首选。由于美军长期与奥尔法ORPHA合作，目前以美军装备的大多数长远距离的、高倍夜视仪S680其实就是目前民用的奥尔法S350 8X80的前身，这款二代夜视仪，在美军中数量巨大，据说有将近10万台，是一款双目单筒超长远夜视镜，现转到民用时，是史上二代夜视仪里面所观察的最远的一款夜视镜，80超大口径，8倍放大倍率，是二代+夜视镜里面倍数最大，口径最大、观看距离最远的二代双目单筒夜视镜，微光距离可看到800-1000米。外接红外发射器，分辩率达到72线，观测更为清晰。视野也很宽阔。有感光器，具有电子式的强光保护，S350 8X80具有非常远的观测距离和细腻的观测效果，是奥尔法里面比较顶级的双目单筒夜视镜军用红外线望远镜和普通望远镜的区别望远镜是直接利用透镜将物体的视角放大在视网膜成像的光学仪器，不使用电源，不能在全黑或微光的环境下观看；而使用的倍率都是在10倍或者20倍以上的，夜视仪是利用以像增强器为核心器件的夜间外瞄准具，其工作时不用红外探照灯照明目标，而利用微弱光照下目标所反射光线通过像增强器在荧光屏上增强为人眼可感受的可见图像来观察和瞄准目标，清晰度不如望远镜，但是适合在全黑或星光月光的环境下观看，是晚上使用的好工具。军用红外线望远镜的品牌：夜视仪的品牌目前市面上主要就三个品牌，从品牌的知名角度说，在夜间观察的首选工具上都是非常出名的品牌，奥尔法ORPHA、美国爱吉、美国博士能、猫头鹰、育空河，另外还有一些国内的品牌，以及一些

第一章光学天文望远镜基础

空间望远镜中的定位陀螺仪（作者保留版权）空间望远镜是上个世纪八十年代的设计，它所采用的是经典的定位陀螺仪。现代陀螺仪主要是指激光光纤陀螺仪和集成电路式的硅片陀螺仪。但是为了更好地了解现代陀螺仪的原理和设计，我们很有必要对经典的陀螺仪的原理和设计作一些简单的介绍，这就是这个系列的主要任务。以后有时间，我还会对现代陀螺仪进行详细介绍。图１飞行器中的坐标系的关系在飞行器的运动过程中，飞行器有一个自身的坐标系b b b z y x 。另外在空间还有一个相对的固定坐标系e e e Z Y X 。这两个坐标系的原点是相同的，它就是飞行器本身的位置。在这两个坐标系中e e OY X 平面和飞行器所在的水平面重合，e Z 轴与水平面垂直，指向地心，e X 轴指向当地正北，e e Oy x 平面和飞行器自身的平面重合，e x 轴指向飞行器的正前方，e z 指向和飞行器相垂直的下方。飞行器自身的坐标系和固定坐标系的关系可以用三个欧拉角来描述，它们分别是飞行器的机身的翻滚角（e X 轴的转角，英文中叫

roll ），飞行器前后的俯仰角θ（e Y 轴的转角，英文中叫pitch ），和飞行器的方位角ψ（e Z 轴的转角，英文中叫yaw ）。从固定坐标系到飞行器坐标系的变换为简单的欧拉变换 ]][][[ψθφ。如果飞行器相对于b x ，b y 和b z 轴的角速度分别是P ，Q 和R ，则它们之间的关系为： θψφ sin -=P φθψφθ sin cos cos += Q φθψφθ cos cos sin += R (1.1) 上面的公式可以用来求解欧拉角的变化率，因此： θφθφφ tan cos tan sin R Q P ++= φφθ sin cos R Q -= θ φθφψcos cos cos sin R Q += (1.2) 上面的三个公式非常重要，通过这三个公式可以求出欧拉角的速率，这时如果它们的初始值知道，则可以通过积分求出它们的瞬时值。图２无约束陀螺仪的原理图经典的陀螺仪一共有两个大类：无约束陀螺仪和约束式的速率陀螺仪，前者又叫做姿态陀螺仪，后者也叫做速率陀螺仪，前者测量角度，后者测量角速度。姿态陀螺仪的基本原理就是角动量守恒，在没有外力矩的情况下，高速旋转的转子的角动量的大小和

光学课程设计——望远镜系统-精品

光学课程设计——望远镜系统-精品 2020-12-12 【关键字】情况、方法、条件、空间、领域、质量、传统、认识、问题、焦点、系统、有效、现代、良好、优良、透明、保持、了解、研究、特点、位置、关键、网络、理想、地位、基础、需要、环境、工程、负担、方式、作用、结构、关系、分析、调节、形成、满足、保证、维护、指导、强化、取决于、方向、适应、实现、减轻、中心、重要性望远镜系统结构设计指导教师：张翔专业：光信息科学与技术班级：光信息08级1班姓名：学号：目录第一部分设计背景 (1) 第二部分设计目的及意义 (1) 第三部分望远镜介绍 (1) 3.1望远镜定义 (1) 3.2望远镜分类及相应工作原理 (2) 第四部分望远镜系统设计 (3) 4.1开普勒望远镜 (3) 4.2望远镜系统常用参数 (4) 4.3外形尺寸计算 (6) 4.4伽利略望远镜 (8) 4.5物镜组的选取 (9) 4.6望远镜像差类型及主要结构 (10) 4.7双胶物镜与双分离物镜分析 (12) 4.8内调焦望远物镜分析 (14) 4.9目镜组的选取 (14) 4.10目镜主要像差及分析 (17)

4.11棱镜转像系统 (17) 4.12转折形式望远镜系统 (18) 4.13光学系统初始结构参数计算方法 (18) 4.14应用光学系统中的光栅 (20) 第五部分设计总结 (21) 第六部分参考文献 (21) 一．设计背景在现在科学技术中，以典型精密仪器透镜、反射镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电系统的应用越来越广泛。如：天文、空间望远镜；地基空间目标探测与识别；激光大气传输、惯性约束聚变装置等等。其中我国以高功率激光科研和激光核聚变研究为目的的光电系统——“神光二号”，颇具代表。“神光二号”对于未来的能源危机和我国的军事领域有着重要意义。二．设计目的及意义运用应用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或远离设计。了解光学设计中的PW法基本原理。三．望远镜介绍 3.1 望远镜定义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。根据望远镜原理一般分为三种。一种通过收集电磁波来观察遥远物体的仪器。在日常生活中，望远镜主要指光学望远镜。但是在现代天文学中，天文望远镜包括了射电望远镜，红外望远镜，X射线和伽吗射线望远镜。近年来天文望远镜的概念又进一步地延伸到了引力波，宇宙射线和暗物质的领域。或者再经过一个放大目镜进行观察。日常生活中的光学望远镜又称“千里镜”。它主要包括业余天文望远镜，观剧望远镜和军用双筒望远镜。【望远镜基本工作示意图】 3.2 望远镜分类及相应工作原理 1．折射式望远镜是用透镜作物镜的望远镜。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。因单透镜物镜色差和球差都相当严重，现代的折射望远镜常用两块或两块以上的透镜组作物镜。其中以双透镜物镜应用最普遍。它由相距很近的一块冕牌玻璃制

天文技术(可见光和红外)专业学科进展报告

天文技术（可见光和红外）专业学科进展报告 ?国际上8－10米地面光学/红外望远镜自20世纪90年代以来，世界上已有14架8~10m级光学/红外天文望远镜相继建成并用于天文观测，这些望远镜分别是：由美国Lick天文台、加州理工学院(California Institute of Technology)、夏威夷大学(University of Hawaii)和美国宇航局(NASA)共同研制的2架10m拼镜面望远镜KeckⅠ和KeckⅡ，这两架望远镜分别在1994年2月和1996年10月安装在夏威夷的Mauna Kea。由美国、英国、加拿大、阿根廷、智利和巴西6个国家共同投资兴建的2架单镜面8.2m望远镜Gemini，其中1架(Gemini North)已于1999 年初安装在夏威夷的Mauna Kea，另1架(Gemini South)将在2001年3月底安装在智利的Cerro Pachon。由美国McDonald天文台、宾夕法尼亚州立大学、斯坦福大学和德国慕尼黑Ludwig-Maximilians大学、戈丁根Georg-August大学联合研制的1架9.2m望远镜HET，1997年10月安装在美国德克萨斯州的Fort Davis山，1999年10月开始试观测。欧洲南方天文台(ESO)的4架8米望远镜VLT，1998-2000年间安装在智利的La Paranal观测站。日本国立天文台联合夏威夷大学研制的1架8.2m望远镜Subaru，1998年12月安装在夏威夷的Mauna Kea。此外，还有3个计划共4架8~10m级望远镜在2000-2005年间投入运行，它们是：美国亚利桑那大学、德国马普天文研究所、意大利Acetri天文台、美国俄亥俄州立大学联合研制1架8.4m 大双筒望远镜LBT，西班牙1架仿Keck 10m望远镜GTC(Gran Telescopio Canarias)和南非1架仿HET 10m望远镜SALT(Southern African Large Telescope)。在望远镜的研制方面发展了许多新技术，涉及光学、力学、计算机、自动控制和精密机械等领域。这些技术使望远镜的制造突破了镜面口径的局限，并且降低造价和简化望远镜结构。特别是主动光学技术的应用，使望远镜的设计思想有了一个飞跃。其中，欧洲南方天文台的VLT，美、英、加合作的GEMINI，日本的SUBARU的主镜采用了薄镜面主动光学技术；美国的Keck I、Keck II和HET望远镜的主镜采用了拼接镜面主动光学技术。 ?国际30-50米地面光学/红外极大望远镜计划(EL T) 使用这些8-10米口径的望远镜和哈勃空间望远镜，一些早期宇宙的事件已被观测到；又与其他一些望远镜一起发现了二百多颗太阳系外的类木行星。这些观测结果强烈地激励了全世界的天文学家和民众，希望能观测到更多早期宇宙的事件，包括第一代照亮黑暗宇宙的星系和恒星，即看到现代宇宙的黎明，研究恒星的形式，观测银河系和其他星系的近核区，探索近邻恒星周围的类地行星，发现大批亚恒星和Kuiper带中的天体，因此需要建造更大口径的光学/红外望远镜。空间观测有地面观测不可比拟的优越性。但在同一个技术发展的阶段，地面望远镜可以有更大的口径，能配置更大的光谱仪，获得更高的光谱分辨率，在某些波段（一些红外窗口）

自制天文望远镜(天文爱好者必看)

*自制天文望远镜* 第一章望远镜基本原理黄隆 1.1 天文望远镜光学原理望远镜由物镜和目镜组成，接近景物的凸形透镜或凹形反射镜叫做物镜，靠近眼睛那块叫做目镜。远景物的光源视作平行光，根据光学原埋，平行光经过透镜或球面凹形反射镜便会聚焦在一点上，这就是焦点。焦点与物镜距离就是焦距。再利用一块比物镜焦距短的凸透镜或目镜就可以把成像放大，这时观察者觉得远处景物被拉近，看得特别清楚。折射镜是由一组透镜组成，反射式则包括一块镀了反光金属面的凹形球面镜和把光源作90 度反射的平面镜。两者的吸光率大致相同。折射和反射镜各有优点，现分别讨论。 O=物镜 E=目镜 f =焦点 fo=物镜焦距 fe=目镜焦距 D=物镜口径 d =斜镜 1.2 折射和反射望远镜的选择折射望远镜的优点 1.影像稳定

折射式望远镜镜筒密封，避免了空气对流现象。 2.彗像差矫正利用不同的透镜组合来矫正彗像差(Coma)。 3.保养主镜密封，不会被污浊空气侵蚀，基本上不用保养。折射望远镜的缺点 1.色差不同波长光波成像在焦点附近，所以望远镜出现彩色光环围绕成像。矫正色差时要增加一块不同折射率的透镜，但矫正大口径镜就不容易。 2.镜筒长为了消除色差，设计望远镜时就要把焦距尽量增长，约主镜口径的十五倍，以六吋口径计算，便是七呎半长，而且用起来又不方便，业余制镜者要造一座这样长而稳定度高的脚架很是困难的一回事。 3.价钱贵光线要穿过透镜关系，所以要采用清晰度高，质地优良的玻璃，这样价钱就贵许多。全部完成后的价钱也比同一口径的反射镜贵数倍至十数倍。反射望远镜的优点

1.消色差任何可见光均聚焦于一点。 2.镜筒短通常镜筒长度只有主镜直径八倍，所以比折射镜筒约短两倍。短的镜筒操作力便，又容易制造稳定性高的脚架。 3.价钱便宜光线只在主镜表面反射，制镜者可以购买较经济的普通玻璃去制造反射镜的主要部份。反射望远镜缺点 1.遮光对角镜放置在主镜前，把部份入射光线遮掉，而对角镜支架又产生绕射，三支架或四支架的便形成六条或四条由光星发射出来的光线。可以利用焦比八至十的设计减低遮光率。 2.影像不稳定开放式的镜筒往往产生对流现象，很难完满地解决问题。所以在高倍看行星表面精细部份时便显出不容易了。 3.主镜变形温度变化和机械因素，使主镜变形，焦点也跟改变，形成球面差，球面差就是主镜旁边缘和近光轴的平行光线聚焦于不同地方，但小口径镜不成问题。 4.保养镀上主镜表面的铝或银，受空气污染影响，要半年再镀一次。不过一块良好的真空电镀镜面可维持数年之久。折射望远镜由二块透镜组成，总共要磨四边光学面，反射望远镜只需要磨一边光学面，所以制造反射式望远镜花费较少时间。技术精良的话，一副自制的六吋口径反射望远镜质素随时超过市面出售的三吋折射望远镜。

新手入门天文望远镜使用小常识

新手入门——天文望远镜使用小常识一、如何调试寻星镜 1、白天，先将主镜筒对准远处的一个目标（约500米远），如烟囱、空调室外机等。装上低倍率目镜（如20MM目镜）寻找目标。将镜筒大致对准目标后，调节焦距系统直到目标清晰，并使之处于主镜中心点，然后将脚架全部锁紧。 2、小心调整寻星镜上的三个螺丝，将主镜看到的目标调到寻星镜的十字架中心。 3、更换高倍率目镜（如10MM目镜），重复上述的步骤。调试时，主镜里的目标始终控制在寻星镜的十字架中心。＊寻星镜调准后，千万不要动它。观测月亮，尽量选择在“弯月”，这时能更清晰的看到环形山、月海等。二、赤道仪的简介和调整（一）赤道仪简介赤道仪有三个轴： 1、地平轴。垂直于地平面，下端与三脚架台连接，上端与极轴连接，有地平高度刻度盘。绕地平轴旋转可调整望远镜的地平方位角。 2、极轴（赤经轴）。一端与地平轴相连，上下扳动极轴可调整地平高度角。另一端与赤纬轴成90o角连接，装有时角度盘，用于望远镜指向的时角（赤经）调整。

3、赤纬轴。与极轴成90o相连，上端与主镜筒成90o相连，以保证镜筒与极轴平行。下端连接平衡锤，装有赤纬度盘，用于望远镜指向的赤纬度调整。（二）赤道仪的调整极轴调整。使望远镜极轴和地球自转轴平行，指向北天极。 1、主镜与赤道仪、三角架连接好，把将有“N”标志的一条腿摆在正北方。调整三角架高度，使三角架台水平。 2、松开极轴（赤经轴）螺钉，把主镜旋转到左边或右边。松开平衡锤螺钉，移动平衡锤，使望远镜与锤平衡。把望远镜旋回上方，制紧螺钉。 3、松开地平螺钉，转动赤道仪，使极轴（望远镜）指向北方（指南针定向），制紧螺钉。 4、松开极轴与地平轴连接螺钉，上下扳动极轴，使指针对准观测地点的地理纬度，制紧螺钉。 5、松开赤纬轴螺钉，转动望远镜使其与极轴平行（亦即与当地经线圈平行），制紧螺钉。 6、从望远镜（或调好光轴的寻星镜）中观看北极星是否在视场中央，如有偏差，则需对极轴的地平方位角，地平高度角作精细调整，直至北极星在视场中央不再移动。 7、拧动时角刻度盘，零时（0h）对准指针；拧动赤纬刻度盘，90o对准指针。至此，望远镜就与地球自转轴、观测点子午面完全平行。

天文望远镜的光学形式与优缺点简介

望远镜的光学形式与优缺点简介望远镜的光学形式分为折射式、反射式、折反射式等三种。折射望远镜折射镜的镜片结构是由二片到三片所组合的消色差设计。优点：焦距长、视野较大、解析力强、拍摄出的星点锐利，星像明亮，最适合于做天体测量方面的工作、观测月球、行星、双星表现出色，较大口径的产品易于地面观景、非常适合做月面及行星的扩大摄影。影像清晰锐利，高对比度、较好的消色差设计、极好的APO高消色差、好的镜片几乎无色差、使用寿命很长，但须注意不要让镜片发霉、易于设置和使用、保养容易，很少或不需要维护、底片比例尺大、对镜筒弯曲不敏感、简单和可靠的设计、密封的镜筒避免了空气扰动图像并保护光学镜片、物镜永久固定式安装，无需校正。缺点：价格高昂。大口径规格比较昂贵、较重、长度和体积比同等口径和焦距的牛顿反射或折反望远镜更大、存在一些色彩畸变(消色差双胶合透镜)、有残余的色差，从而降低了分辨率、优质折射镜的物镜是2片双分离消色差物镜或3片复消色差物镜。不过，消色差或复消色差并不能完全消除色差，所谓消色差物镜只是对白光中7种色光的2种色光（红和兰光）消除色差，而复消色差物镜除了对2种色光

消色差之外，还对第3种色光（黄光）消除了剩余色差。短焦的折射镜有周边像差的现象，但这些缺点现已可解决。口径无法做太大，增大口径的成本因素限制了商业产品的最大尺寸，经济的设计大多为中小口径产品、巨大的光学玻璃浇制也十分困难，对紫外、红外波段的辐射吸收很厉害、到1897年叶凯士望远镜建成，折射望远镜的发展达到了顶点，此后的这一百年中再也没有更大的折射望远镜出现。这主要是因为从技术上无法铸造出大块完美无缺的玻璃做透镜，并且，由于重力使大尺寸透镜的变形会非常明显，因而丧失明锐的焦点。反射式望远镜：优点：口径较大，影像明亮。成本低，没有色差，可做较大的口径，适合做星云、星团的摄影。没有色差，能在广泛的可见光范围内记录天体发出的信息，且相对于折射望远镜比较容易制作。缺点：口径越大，视场越小，光轴需常调整，反射镜面镀膜易氧化，物镜需要定期镀膜（三至五年），否则星星愈看愈暗，保养较为繁复。反射镜的慧差和像散较大，使得视野边缘像质变差，周边像差使星象肥大。彗形像差，这已被克服。常用的反射镜有牛顿式和卡塞格林式2种。牛顿反射望远镜光学系统简单、价格便宜，球面反射镜在后端，目镜在前端侧面；牛顿反射望远镜采用一面凹面镜作为主要物镜，光进入镜筒的底端，然后折回开口处的第二反射镜，再次改变方向进入目镜焦平面。目镜为便于观察，被安置靠近望远镜镜筒顶部的侧方。牛顿反射望远镜用

望远镜系统结构设计

光学课程设计望远镜结构系统设计姓名:曾茂桃班级:光通信082 学号:2008031126 指导老师:张翔

摘要该报告运用应用光学知识，了解望远镜的历史,在工作原理的基础上，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。并应用光学设计软件对系统误差、成像质量进行理论分析。初级像差理论与像差的校正和平衡方法，像质评价与像差公差，光学系统结构参数的求解方法。望远物镜设计的特点、双胶合物镜结构参数的求解和光学特性。目镜设计的特点、常用目镜的型式和像差分析等都有了一个明确的简要的介绍。关键字：望远镜物镜目镜放大率分辨率内调焦望远镜 PW法光栅

目录一概述…………………………………………………………页二望远镜尺寸设计与分析…………………………………页2.1 望远镜的简述…………………………………………………………页2.2 望远镜的主要特性分析………………………………………………页三分物镜组与目镜组的选………………………………………………页 3.1望远镜物镜需要消除的像差类型及主要结构形式…………………页3.2双胶物镜和双分离物镜………………………………………………页 3.3内调焦望远镜…………………………………………………………页四.目镜组的主要种类及其结构：………………………….. 页 4.1惠更斯目镜……………………………………………………………页4.2冉斯登目镜……………………………………………………………页 4.3Porro、Roof棱镜结构及其特点…………………………………页五.望远镜像差设计PW法………………………………….. 页 5.2物体在有限距离时的P,W的规化……………………………………页5.5用C ,表示的初级像差系数………………………………………页 P, W 六.光学系统中的光栅分析……………………………………页

光学课程设计 ——望远镜系统

望远镜系统结构设计指导教师：张翔专业：光信息科学与技术班级：光信息08级1班姓名：学号： 20080320 光学课程设计

目录第一部分设计背景 (1) 第二部分设计目的及意义 (1) 第三部分望远镜介绍 (1) 3.1望远镜定义 (1) 3.2望远镜分类及相应工作原理 (2) 第四部分望远镜系统设计 (3) 4.1开普勒望远镜 (3) 4.2望远镜系统常用参数 (4) 4.3外形尺寸计算 (6) 4.4伽利略望远镜 (8) 4.5物镜组的选取 (9) 4.6望远镜像差类型及主要结构 (10) 4.7双胶物镜与双分离物镜分析 (12) 4.8内调焦望远物镜分析 (14) 4.9目镜组的选取 (14) 4.10目镜主要像差及分析 (17) 4.11棱镜转像系统 (17) 4.12转折形式望远镜系统 (18) 4.13光学系统初始结构参数计算方法 (18) 4.14应用光学系统中的光栅 (20) 第五部分设计总结 (21) 第六部分参考文献 (21)

一．设计背景在现在科学技术中，以典型精密仪器透镜、反射镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电系统的应用越来越广泛。如：天文、空间望远镜；地基空间目标探测与识别；激光大气传输、惯性约束聚变装置等等。其中我国以高功率激光科研和激光核聚变研究为目的的光电系统——“神光二号”，颇具代表。“神光二号”对于未来的能源危机和我国的军事领域有着重要意义。二．设计目的及意义运用应用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或远离设计。了解光学设计中的PW法基本原理。三．望远镜介绍 3.1 望远镜定义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。根据望远镜原理一般分为三种。一种通过收集电磁波来观察遥远物体的仪器。在日常生活中，望远镜主要指光学望远镜。但是在现代天文学中，天文望远镜包括了射电望远镜，红外望远镜，X射线和伽吗射线望远镜。近年来天文望远镜的概念又进一步地延伸到了引力波，宇宙射线和暗物质的领域。或者再经过一个放大目镜进行观察。日常生活中的光学望远镜又称“千里镜”。它主要包括业余天文望远镜，观剧望远镜和军用双筒望远镜。【望远镜基本工作示意图】

天文望远镜基础知识介绍

天文望远镜基础知识科普一、望远镜基本原理与天文望远镜望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器，是通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而使人看到远处的物体，并且显得大而近的一种仪器。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。天文望远镜是望远镜的一种，是观测天体的重要工具，可以毫不夸大地说，没有望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。随着望远镜在各方面性能的改进和提高，天文学也正经历着巨大的飞跃，迅速推进着人类对宇宙的认识。二、天文望远镜的结构下面是天文望远镜的结构图，不是说每一款望远镜都是这样的。有的天文望远镜没有寻星镜，有的在镜筒上还安装了中垂来调节平衡。还有会赠送很多其他的天文配件，比如太阳滤镜、增倍镜（巴洛镜）、更多倍数的目镜。天文望远镜重要部位的作用： 1.主镜筒：观测星星的主要部件。 2. 寻星镜：快速寻找星星。主镜筒通常都以数十倍以上的倍率观测星体。在找星星时，如果使用数十倍来找，因为视野小，要用主镜筒将星星找出来，可没那麼简单，因此我们就使用一支只有放大数倍的小望远镜，利用它具有较大视野的功能，先将要观测的星星位置找出来，如此就可以在主镜筒，以中低倍率直接观测到该星星。 3. 目镜：人肉眼直接观看的必要部件。目镜起放大作用。通常一部望远镜都要配备低、中和高倍率三种目镜。 4.天顶镜：把光线全反射成90°的角，便于观察。 5. 三脚架：固定望远镜观察时保持稳定。

三、天文望远镜的性能指标评价一架望远镜的好坏首先看它的光学性能，然后看它的机械性能的指向精度和跟踪精度是否优良。光学性能主要有以下几个指标： 1．口径：物镜的有效口径，在理论上决定望远镜的性能。口径越大，聚光本领越强，分辨率越高，可用放大倍数越大。 2．集光力：聚光本领，望远镜接收光量与肉眼接收光量的比值。人的瞳孔在完全开放时，直径约7mm。70mm口径的望远镜，集光力是70/7=10倍。 3．分辨率：望远镜分辨影像细节的能力。分辨率主要和口径有关。 4．放大倍数：物镜焦距与目镜焦距的比值，如开拓者60/700天文望远镜，使用H10mm目镜，放大倍数=物镜焦距700mm/目镜焦距10mm=70倍；放大倍数变大，看到的影像也越大。 5．视场：望远镜成像的天空区域在观测者眼中所张的角度，也称视场角。放大倍数越大，视场越小。 6．极限星等：是望远镜所能观测到最暗的星等，主要和口径、焦比有关。正常视力的人，在黑暗、空气透明的场合最暗可看到6等星，而70mm口径望远镜的集光力是肉眼的100倍，能看到比6等星再暗五个星等的11等星。因此，衡量望远镜的重要参量是口径。四、天文望远镜的分类（一）光学望远镜 1609年，伽利略制造出第一架望远镜，至今已有近四百年的历史，其间经历了重大的飞跃，根据物镜的种类可以分为三种： 1.折射望远镜：物镜为凸透镜，位于镜筒的前端，来自天体的光线经物镜折射后成像在焦面上，故称为折射望远镜。优点---使用方便，镜体轻巧，便于

教您天文望远镜基础知识入门知识讲解

教您天文望远镜基础知识入门一、望远镜种类（一）折射式望远镜折射式望远镜的构造如下图：折射式望远镜由两个透镜组成：固定在镜筒前端的是物镜（其口径大小直接决定望远镜的性能）；在镜筒尾端可以调换的是目镜。

上图为星特朗AstroMaster系列 90EQ 优点：视野较大、星像明亮，使用和维护比较方便，反差及锐利度较同口径的反射镜佳，摄影及高倍行星观测，效果都相当不错。缺点：有色像差(色差)问题，会降低分辨率。（二）反射式望远镜反射式望远镜的构造如下图：

上图为牛顿式反射式望远镜。

上图为星特朗AstroMaster系列130EQ 优点：无色差、强光力和大视场，非常适合深空天体的目视观测。缺点：彗差和像散较大，视野边缘像质变差，操作不太容易, 维护相对复杂。（三）折反射式望远镜折反射式望远镜的构造如下图：

上图为星特朗Omni XLT 127

综合了折射镜和反射镜的优点：视野大、像质好、镜筒短、携带方便。有施密特-卡塞格林式和马克苏托夫-卡塞格林2种。三种类型望远镜优缺点对比：（1）折射式：通常小型（口径80毫米以下）折射望远镜具有便携优势，结构简单可靠性高，可以在旅行时随身携带。在拍摄要求不高的情况完全可以满足摄影需求，而且与相机连接简单可以作为长焦镜头使用。（2）反射式：大口径反射虽然不便携，但比其他类型望远镜有很多优势。首先，造价低廉，很多爱好者可以自己磨制。其次，大口径成像效果更好，利于高倍观测，而且焦比较小，适合观测和拍摄深空天体。（3）折反式：折反同时具备折射式望远镜的便携和反射式望远镜的成像优势，但价格较贵。三种望远镜优缺点对比：折射式优点：结构简单，便携，成像锐度好，缺点：镜筒封闭维护保养容易有色差、球差，口径大的价格相对较贵光学结构：物镜——目镜结构反射式优点：口径大，成像亮度高，无色差，价格相对便宜缺点：不便携，有球差，镜筒开放维护保养相对困难光学结构：反射镜——副镜——目镜结构折反式优点：便携，成像质量较好，镜筒封闭维护保养容易，

应用光学课程设计-15倍双目望远镜

应用光学课程设计报告 ———15倍双目望远镜姓名：班级学号：指导教师：光电工程学院 2016年01月04日

一、望远镜系统的原理 (3) 二、课程设计的内容及要求 (3) 三、光学元件尺寸计算及数据处理总结 (4) （一）、目镜的计算 (4) （二）、物镜的结构形式及外形尺寸计算 (7) （三）、计算分划板 (7) （四）、计算棱镜 (8) （五）、像差计算 (9) （六）、建立数据文件 (15)

一、望远镜系统的原理亥普勒望远镜的原理示意如下图1所示：图 1 图中可见亥普勒望远镜是由正光焦度的物镜与正光焦度的目镜构成，与显微镜不同的是望远镜的光学间隔为0，平行光入射平行光射出。其系统的视觉放大倍率为： '//D D f f e o -=''-=Γ 式中，0f '为物镜的焦距；e f '为目镜的焦距；D 为入瞳直径；'D 为出瞳直径。在此成像过程中，有一个实像面位于分划面上，可以实现相应的瞄准或测量。由于亥普勒望远镜成倒像不利于观察，故而需在系统中加入一个由透镜或棱镜构成的转像系统。军用望远镜的转像系统多是用两个互相垂直放置的 180-II D 棱镜（即保罗棱镜）组成。伽利略望远镜是由正光焦度的物镜和负光焦度的目镜组成，其视觉放大率大于1，形成的是正立的像，无需加转像系统，也无法安装分划板，应用较少。二、课程设计的内容及要求 1、根据已知的一些技术要求，进行外型尺寸计算； 1）目镜的选取及计算； 2）物镜的结构型式及外型尺寸计算； 3）分划板的外型尺寸计算； 4）棱镜的类型选取及外型尺寸计算； 2、像差计算 1）求取棱镜的初级像差； 2）求取物镜的初级像差； 3）根据物镜的像差求出双胶合物镜的结构参数。

大型光学望远镜

大型光学望远镜凯克望远镜（Keck Ⅰ，Keck Ⅱ）凯克望远镜是当前世界上已投入工作的口径最大的光学望远镜之一，Keck Ⅰ和Keck Ⅱ分别在1991年和1996年建成，它们配置完全一样，而且都放置在夏威夷的莫纳克亚，用于干涉观测。它的名字源于为它捐赠建造经费的企业家凯克（W.M.Keck）。它们的口径都是10米，由36块六角镜面拼接组成，每块镜面口径均为1.8米，而厚度仅为10厘米，通过主动光学支撑系统，使镜面保持极高的精度。焦面设备有三个：近红外照相机、高分辨率CCD探测器和高色散光谱仪。 “凯克这样的大望远镜，可以让我们沿着时间的长河探寻宇宙的起源，甚至能让我们一直向回看，看到宇宙最初诞生的时刻。” 欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）欧洲南方天文台自1986年开始研制由4台8米口径望远镜组成一台等效口径为16米的光学望远镜。这4台8米望远镜排列在一条直线上，它们均采用地平装置，主镜采用主动光学系统支撑，指向精度为1秒，跟踪精度为0.05秒，镜筒重量为100吨，叉臂重量不到120吨。这4台望远镜可以组成一个干涉阵，做两两干涉观测，也可以单独使用每一台望远镜。大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST） LAMOST是中国于2008年10月建成的一架有效通光口径为4米、焦距为20米、视场达20平方度的中星仪式的反射施密特望远镜。它把主动光学技术应用在反射施密特系统，在跟踪天体运动中作实时球差改正，实现大口径和大视场兼备的功能。LAMOST的球面主镜和反射镜均采用拼接技术，并且采用多目标光 6

纤的光谱技术，光纤数可达4 000根，而一般望远镜只有600根。LAMOST将极限星等推到20.5等，比SDSS计划（美国斯隆数字巡天计划）高2等左右。该望远镜已于2010年4月17日被正式冠名为“郭守敬望远镜”。 6

天文望远镜基础知识介绍

望远镜的光学系统分类及常见类型

望远镜的光学系统分类及常见类型本篇来自云南北方光学网站望远镜的光学系统，广义上基本上分为折射式，反射式，折反射式，运动望远镜几乎都是折射式，天文望远镜则各种系统都很常见。在实际应用中，由于运动望远镜几乎都是折射式望远镜，并且为了有效降低系统长度和便于携带，大多数运动望远镜都有棱镜系统，按照国际流行的分类方法，运动望远镜的实际分类是按照棱镜系统划分，而天文望远镜，观察镜则按照广义的光学系统分类。本站望远镜的光学系统沿用目前国际流行的分类方法，共分为六种典型结构：折射式普罗棱镜式屋脊棱镜式复合棱镜式牛顿反射式折反射式以下是各种光学系统原理及特点的简单解释：一、运动望远镜的光学系统运动望远镜几乎都是折射式，除了某些特殊产品，为了有效降低系统长度和便于携带，大多数运动望远镜都有棱镜系统，较常见的有屋脊，普罗棱镜。屋脊望远镜采用屋脊棱镜，优点是体积紧凑，便于日常携带使用，缺点是棱镜形状复杂，成本较高。屋脊望远镜优点: ●重量轻，体积紧凑，便于日常携带使用 ●外形美观

屋脊望远镜缺点 ●棱镜复杂，加工成本高，同等口径价格高 ●大口径规格体积优势不再明显普罗望远镜采用直角棱镜，优点是棱镜简单，较低成本即可达到较佳效果，缺点是体积相对比较大。普罗望远镜优点: ●结构简单，成本低 ●同等价格一般光学性能较好普罗望远镜缺点 ●同等口径产品体积重量相对屋脊大 ●体积不能做得很小二、天文望远镜的光学系统折射望远镜折射望远镜采用透镜作为主镜，光线通过镜头和镜筒折射汇聚于一点，称为"焦平面"。长期以来，折射望远镜的薄壁长管结构外观，和百年前伽利略时代无太大区别，但现代的优质光学玻璃、多层镀膜技术使您可以体会伽利略从未梦想过的精彩天空。对于希望简便的机械设计、高可靠性、方便使用的人来说，折射式望远镜是很受欢迎的设计。因为焦距由镜管的长度决定，通常超过4英寸口径的折射望远镜将变的非常笨重和昂贵，这在一定程度上限制了折射望远镜的经济口径，但对于更喜欢操作的易用性和通用性的初学者，折射望远镜仍然是是一个很好的选择。因为具有宽广的视野，高对比度和良好的清晰度，折射望远镜同时也是受欢迎的热门选择。折射望远镜优点: ●易于设置和使用 ●简单和可靠的设计 ●很少或不需要维护 ●观测月球、行星、双星表现出色，尤其是较大口径的产品 ●易于地面观景 ●不需要第二反射镜或中心遮挡，具有高对比度 ●具有较好的消色差设计，和极好的APO高消色差、萤石设计规格

天文望远镜的光学性能

天文望远镜的光学性能在天文观测的对象中，有的天体有视面，有的没有可分辨的视面；有的天体光极强，有的又特微弱；有的是自己发光，有的是反射光。观测者应根据观测目的，选用不同的望远镜，或采用不同的方法进行观测；一般说来，普及性的天文观测多属于综合性的，要考虑"一镜多用"。选择天文望远镜时，一定要充分了解它的基本光学性能。评价一架望远镜的好坏，首先要看它的光学性能，其次看它的机械性能（指向精度与跟踪精度）是否优良。光学望远镜的光学性能一般用下列指标来衡量： 1.有效口径（D）--指物镜的有效直径，常用D来表示；指望远镜的通光直径，即望远镜入射光瞳直径。望远镜的口径愈大，聚光本领就愈强，愈能观测到更暗弱的天体，它反映了望远镜观测天体的能力，因此，爱好者在经济条件许可的情况下，应选择较大口径的望远镜。 2.焦距（F）望远镜的焦距主要是指物镜的焦距。物镜焦距F是天体摄影时底片比例尺的主要标志。对于同一天体而言，焦距越长，天体在焦平面上成的像就越大。 3.相对口径（A）相对口径又称光力，它是望远镜的有效口径D与焦距F之比，它的倒数叫焦比（F/D）。有效口径越大对观测行星、彗星、星系、星云等延伸天体是非常有利的，因为它们的成像照度与望远镜的口径平方成正比；而流星等所谓线形天体的成像照度与相对口径A和有效口径D的积成正比。故此，作天体摄影时，应注意选择合适的有效口径A或焦比。一般说来，折射望远镜的相对口径都比较小，通常在1/15～1/20，而反射望远镜的相对口径都比较大，通常在1/3.5～1/5。 4.视场（ω）能够被望远镜良好成像的区域所对应的天空角直径称望远镜的视场。望远镜的视场与放大率成反比，放大率越大，视场越小。不同的口径、不同的焦距、不同的光学系统与质量（像差），决定了望远镜的视场的大小(CCD的像数尺寸有时也会约束视场的大小)；一般科普用反射望远镜的视场小于1度，而施密特望远镜消像差比较好，故它的视场可达几十度。 5.放大率（M）--指目视望远镜的物理量，即角度的放大率。目视望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距之比，也等于物镜入射光瞳与出射光瞳之比。因此，只要变换不同的目镜就能改变望远镜的放大倍数，但由于受物镜分辨本领，大气视宁静度及出瞳直径不能过小等因素的影响，望远镜的放大倍率也不是可以无限制的增大；一般情况应控制在物镜口径毫米数的1-2倍（最大不要超过300倍）。不少人提到天文望远镜时，首先考虑的就是放大倍率。其实，天文望远镜和显微镜不一样，地面天文观测的效果如何，除仪器的优劣外，还受地球大气的明晰度和宁静度的影响，受观测地的环境等诸因素的制约。而且，一架天文望远镜有几个不同焦距的目镜，也就是有几个不同的放大倍率可用。观测时，绝不是以最大倍率为最佳，而应以观测目标最清晰为准。

天文望远镜各种类目镜的详细介绍与图解

目鏡的作用是把望遠鏡主鏡的影像放大，雖然一塊透鏡也可以造成目鏡，但為了達至最佳效果，大多數的目鏡都是由二塊或者多至七塊透鏡組成。目鏡主要由兩組透鏡合成，對著主鏡，接收著主鏡光束的透鏡稱為視場透鏡(field lens)，接近眼睛的

透鏡是目透鏡(eye lens)。正目鏡和負目鏡目鏡可分為正目鏡和負目鏡，正目鏡表示望遠鏡成形的實像 ( real image ) 在目鏡之外；負目鏡則表示望遠鏡的的虛像 ( virtual image ) 出現於目鏡內。所以正目鏡可當普通放大鏡用，把擺放在目鏡前的物體放大，負目鏡則不可以。 a.出射瞳孔 ( Exit pupil )

由主鏡射進來目鏡的光束，再離開目鏡的目透鏡成為細小光束的橫切直徑，就是出射瞳孔，或稱作藍斯登環 ( Ramsden disk ) 。出射瞳孔愈大，影像愈光亮。出射瞳孔最好能夠配合人的瞳孔在晚間的寬度，約 5mm 至 9mm，這樣在黑夜觀看暗星体最恰當。應該要說清楚一點，出射瞳孔是要比我們的瞳孔細一些，否則進入不到眼睛的多餘光，便給浪費了. 出射瞳孔

出射瞳孔的直徑由入射瞳孔光束的大小所限制，入射瞳孔即望遠鏡的口徑，它們的關係在第一章中己列出。至於量度出射瞳孔的直徑，我們可以用一張白紙或磨砂玻璃放在目鏡後，量度最清晰的光環。得到它的直徑後，我們還可以用下列公式求出不知目鏡焦距的值。例: 望遠鏡直徑 8 吋，焦距 56 吋，由望遠鏡系統量度到的出射瞳孔直徑是 1/14 吋，求自製目鏡的焦距。

出射瞳孔直徑和觀察用途倍率出射瞳孔直徑每吋放大倍數觀察對象十分低倍4~7 mm3~6 x寬視野深空星體。低倍2~4 mm6~12 x常用倍率，找尋星星和觀看深空星體。中倍1~2 mm12~25 x 月亮，行星，細小深空星體，寬視角雙星。高倍0.7~1.0 mm25~35 x 月亮，在大氣穩定下觀看行星，雙星，星團。十分高倍0.5~0.7 mm35~50 x大氣穩定下觀看行星和窄視角雙星。 b.目視距離 ( Eye relief )