單筒望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p>　　題目：?jiǎn)瓮餐h(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　系 別： </p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　

2、學(xué) 生： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　年 月</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　

3、　系別 專(zhuān)業(yè) 班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目： 單筒望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　2.題目背景和意義：作為一名儀器方向的學(xué)生，應(yīng)全面掌握光學(xué)儀器的設(shè)計(jì)。單筒望遠(yuǎn)鏡又是最典型的一款光學(xué)儀器，從結(jié)構(gòu)到光

4、學(xué)設(shè)計(jì)都較簡(jiǎn)單而典型。本課題的主要內(nèi)容是訓(xùn)練學(xué)生如何設(shè)計(jì)一個(gè)單筒的光學(xué)儀器，包括總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，物鏡、目鏡選擇等。已適應(yīng)日后工作的需要。</p><p>　　3.設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容(理工科含技術(shù)指標(biāo))： (1)設(shè)計(jì)一個(gè)單筒刻卜勒望遠(yuǎn)鏡 (2)放大率8倍，視場(chǎng)角5度，帶轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，5個(gè)可調(diào)視度，并能防脫 (3)根據(jù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各功能部件的結(jié)構(gòu) (4)外型尺寸合理 (5)用CAD出工程圖，不少于20張。<

5、/p><p>　　4.設(shè)計(jì)的基本要求及進(jìn)度安排(含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn))：測(cè)量原理正確、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正確、工藝可行。設(shè)計(jì)地點(diǎn)在校內(nèi)。 </p><p>　　第1～3周 熟悉任務(wù)書(shū)，查詢和閱讀相關(guān)資料，方案論證，制定總體方案。

6、 </p><p>　　第4～6周 熟悉并掌握基于CAD設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的方法。 </p><p>　　第7～10周 望遠(yuǎn)鏡光路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

7、 </p><p>　　第11～15周 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 </p><p>　　第16～17周 書(shū)寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。

8、 </p><p>　　第18周 修改、完善畢業(yè)設(shè)計(jì)論文并打印；準(zhǔn)備答辯。 </p><p>　　5.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的工作量要求

9、 </p><p>　　① 實(shí)驗(yàn)(時(shí)數(shù))*或?qū)嵙?xí)(天數(shù))： </p><p>　?、?圖紙(幅面和張數(shù))*： 不少于20張 (A4) </p><p&g

10、t;　?、?其他要求： 撰寫(xiě)15000字論文 </p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　學(xué)生簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任審批：

11、 年 月 日</p><p>　　說(shuō)明：1本表一式二份，一份由學(xué)生裝訂入冊(cè)，一份教師自留。</p><p>　　2 帶*項(xiàng)可根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選填。</p><p><b>　　單筒望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘 要</b><

12、;/p><p>　　本文設(shè)計(jì)的是刻卜勒式的單筒望遠(yuǎn)鏡。單筒望遠(yuǎn)鏡的主要結(jié)構(gòu)有物鏡系統(tǒng)、轉(zhuǎn)像棱鏡系統(tǒng)、分劃板以及目鏡系統(tǒng)這幾個(gè)部分。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本文設(shè)計(jì)出了具有8倍放大倍率、5度的視場(chǎng)角、5個(gè)可調(diào)視度，并且?guī)в修D(zhuǎn)像系統(tǒng)以及合理的防脫裝置。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)望遠(yuǎn)鏡的成像原理完成了物鏡焦距、目鏡焦距、入瞳直徑、視場(chǎng)光闌通光口徑、分劃板直徑、目鏡通光口徑、棱鏡通光口徑、出瞳口徑、

13、像方視場(chǎng)角、系統(tǒng)總長(zhǎng)度等基本光學(xué)尺寸的設(shè)計(jì)，并根據(jù)相關(guān)尺寸完成了光學(xué)元件的選型及各部件固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)以上內(nèi)容的確定進(jìn)一步完成了望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　最后，結(jié)合上述設(shè)計(jì)內(nèi)容利用Auto CAD制圖軟件繪制出其裝配圖和零件圖，包括單筒望遠(yuǎn)鏡的總體結(jié)構(gòu)圖、物鏡部分、棱鏡部分、分劃板部分及目鏡部分等各個(gè)部分單獨(dú)的裝配結(jié)構(gòu)圖，并進(jìn)一步完成了各部分裝配所需要的零件圖及相應(yīng)的說(shuō)明。</p>

14、;<p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)瓮餐h(yuǎn)鏡；光路原理；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　Single Binoculars Structure Design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design is inscribed prevert the single binoculars, t

15、ype. The main structure single binoculars a telescope system, turn like prism system, partition board and eyepiece system this several parts. According to the design requirements, this paper designed a has eight times ma

16、gnification, 5 degree view Angle, five adjustable visual degrees, and turn like system and reasonable with the resistance from device. </p><p>　　In the design process according to the principle of imaging te

17、lescope finished the telescope focal length, the eyepiece focal length, diameter, view the pupil caliber, the optical aperture diameter, eyepiece tong help board caliber, the prism the optical light caliber, caliber, the

18、 pupil like square view Angle, the system total length of basic optical size designed, and according to relevant size completed the selection and optical component fixed structure design of components, and then based o&l

19、t;/p><p>　　Finally, a combination of these design content using Auto CAD mapping software plot its drawings and parts graph, including single binoculars structure, the overall objective part, prism part, partit

20、ion board part and to the eyepiece parts for each part separate assembly charts, and further finished parts assembly needed parts graph and the corresponding explanation.</p><p>　　Key Words: single binocular

21、s; light path principle; structure design</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1課題研究的背景及意義1</p><p>　　1.1.1 課題研究的背景1</p&g

22、t;<p>　　1.1.2 課題研究的意義1</p><p>　　1.2現(xiàn)狀及展望1</p><p>　　1.2.1 現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.2 展望趨勢(shì)3</p><p>　　1.3論文的組織結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2 望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)原理5</p><p&g

23、t;　　2.1望遠(yuǎn)鏡工作原理5</p><p>　　2.2轉(zhuǎn)像棱鏡系統(tǒng)5</p><p>　　3 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)及元件的選型7</p><p><b>　　3.1技術(shù)要求7</b></p><p>　　3.2系統(tǒng)光學(xué)參數(shù)的理論計(jì)算7</p><p>　　3.2.1 通過(guò)“未加入棱鏡”的

24、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)計(jì)算出主要的參數(shù)7</p><p>　　3.2.2 通過(guò)加入棱鏡后的望遠(yuǎn)系統(tǒng)得到剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)9</p><p>　　3.3望遠(yuǎn)鏡元件的選型11</p><p>　　3.3.1 物鏡的選型11</p><p>　　3.3.2 目鏡的選型12</p><p>　　3.3.3 分劃板的設(shè)計(jì)13<

25、/p><p>　　3.3.4 轉(zhuǎn)像棱鏡的選型13</p><p>　　3.4目鏡視度的計(jì)算16</p><p>　　4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1望遠(yuǎn)鏡總體結(jié)構(gòu)18</p><p>　　4.2各部件的結(jié)構(gòu)圖18</p><p>　　4.2.1 物鏡組結(jié)構(gòu)圖18</p

26、><p>　　4.2.2 棱鏡組結(jié)構(gòu)圖21</p><p>　　4.2.3 目鏡組結(jié)構(gòu)圖24</p><p><b>　　5 結(jié)論31</b></p><p><b>　　5.1總結(jié)31</b></p><p><b>　　5.2體會(huì)31</b>

27、</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明34</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明35</p><p><b>　　附圖36</b

28、></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1課題研究的背景及意義</p><p>　　1.1.1 課題研究的背景</p><p>　　長(zhǎng)久以來(lái)，人們仰望天空，看見(jiàn)日月星辰東升西落，有過(guò)天圓地方、地心說(shuō)、日心說(shuō)等宇宙模型。從前，人們只能用肉眼對(duì)星空進(jìn)行觀察，觀測(cè)范圍非常局限，所得的數(shù)

29、據(jù)資料也就非常有限。光學(xué)望遠(yuǎn)鏡從誕生至今將近400年，出現(xiàn)了折射望遠(yuǎn)鏡、反射望遠(yuǎn)鏡、折反射式望遠(yuǎn)鏡和空間望遠(yuǎn)鏡等多種類(lèi)型的望遠(yuǎn)鏡，不斷推動(dòng)著天文學(xué)和物理學(xué)的發(fā)展。</p><p>　　作為一名光學(xué)專(zhuān)業(yè)、儀器方向的學(xué)生，應(yīng)全面掌握光學(xué)儀器的設(shè)計(jì)。應(yīng)用光學(xué)是光學(xué)專(zhuān)業(yè)的重要課程，通過(guò)應(yīng)用光學(xué)課程的學(xué)習(xí)，對(duì)望遠(yuǎn)系統(tǒng)及望遠(yuǎn)鏡的基本理論知識(shí)及結(jié)構(gòu)已經(jīng)清楚了解。單筒望遠(yuǎn)鏡是其中最典型的一款光學(xué)儀器，從光學(xué)原理的設(shè)計(jì)到機(jī)械結(jié)構(gòu)都

30、比較簡(jiǎn)單而且典型，現(xiàn)在也已經(jīng)具備了簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)的能力。應(yīng)該運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立完成其光路、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.1.2 課題研究的意義</p><p>　　望遠(yuǎn)鏡是一種用于觀測(cè)遠(yuǎn)距離物體的目視光學(xué)儀器，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡可以把遠(yuǎn)物很小的張角按一定倍率放大，使本來(lái)無(wú)法用肉眼看清或分辨的物體清晰可辨。</p><p>　　它是一種很重要的觀測(cè)設(shè)備，應(yīng)用廣泛。可以

31、通過(guò)理解、應(yīng)用前人的經(jīng)典設(shè)計(jì)，完成簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括成像原理，整體構(gòu)造。從而清楚地了解望遠(yuǎn)鏡的基本結(jié)構(gòu)，進(jìn)而深入到人們對(duì)宇宙、天象的觀測(cè)途徑及其具體探測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)自身對(duì)光學(xué)儀器設(shè)計(jì)乃至光學(xué)探測(cè)研究的興趣。</p><p>　　通過(guò)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)課題任務(wù)以及撰寫(xiě)論文等諸環(huán)節(jié)，著重能夠培養(yǎng)大學(xué)生的綜合分析和解決問(wèn)題的能力及獨(dú)立工作能力、組織管理和社交能力；同時(shí)，對(duì)大學(xué)生的思想品德，工作態(tài)度及作風(fēng)等

32、諸方面都會(huì)有很大的影響。對(duì)于增強(qiáng)事業(yè)心和責(zé)任感，提高畢業(yè)生的全面素質(zhì)具有重要意義。</p><p><b>　　1.2現(xiàn)狀及展望</b></p><p><b>　　1.2.1 現(xiàn)狀</b></p><p>　　光學(xué)望遠(yuǎn)鏡從誕生至今，出現(xiàn)了折射望遠(yuǎn)鏡、反射望遠(yuǎn)鏡、折反射式望遠(yuǎn)鏡和空間望遠(yuǎn)鏡等幾種望遠(yuǎn)鏡，不斷推動(dòng)著天文學(xué)和物

33、理學(xué)的發(fā)展，并且早已經(jīng)廣泛使用在生活的各個(gè)方面。</p><p><b>　　a. 折射望遠(yuǎn)鏡</b></p><p>　　1608年，荷蘭眼鏡商人李波爾賽制造了人類(lèi)歷史上第一架望遠(yuǎn)鏡。1609年，伽利略(Galleo，G．1564~1642)根據(jù)“折光理論的深邃研究”，用平凸透鏡作為物鏡，凹透鏡作為目鏡制作了一架望遠(yuǎn)鏡。這種光學(xué)系統(tǒng)稱(chēng)為伽利略式望遠(yuǎn)鏡。伽利略把望遠(yuǎn)鏡

34、對(duì)準(zhǔn)天空，得出了一系列重要的發(fā)現(xiàn)（如1610年初發(fā)現(xiàn)的木星的四顆主要衛(wèi)星），開(kāi)創(chuàng)了天文學(xué)史上的第一個(gè)黃金時(shí)代。1611年，德國(guó)天文學(xué)家刻卜勒(Kepter，J．1571~1630)用兩片雙凸透鏡分別作為物鏡和目鏡制出了另一種望遠(yuǎn)鏡，天文望遠(yuǎn)鏡采用的就是刻卜勒式望遠(yuǎn)鏡?，F(xiàn)在的折射望遠(yuǎn)鏡還是這兩種形式。1757年，杜隆通過(guò)研究玻璃和水的折射和色散，建立了消色差透鏡的理論基礎(chǔ)。接下來(lái)的一段時(shí)間里，折射鏡得到了不斷的改良，制出了許多大口徑消色差

35、望遠(yuǎn)鏡。然而，折射鏡總是有殘余的色差，對(duì)紫外、紅外波段的輻射吸收很厲害，大塊完整的玻璃難以鑄造，重力容易使大尺寸透鏡產(chǎn)生形變，折射鏡有著許多的不足。</p><p><b>　　b. 反射望遠(yuǎn)鏡 </b></p><p>　　1668年，牛頓(Newton，I．1642~1727)用2.5厘米直徑的金屬，磨制成一塊凹面反射鏡，并在主鏡的焦點(diǎn)前面放置了一個(gè)與主鏡成45&

36、#176;角的反射鏡，使經(jīng)主鏡反射后的會(huì)聚光經(jīng)反射鏡以90°角反射出鏡筒后到達(dá)目鏡，制成了反射望遠(yuǎn)鏡。1918年末，口徑為254厘米的胡克望遠(yuǎn)鏡(Hooker telescope)投入使用，它第一次揭示了銀河系的真實(shí)大小和我們?cè)谄渲兴幍奈恢?，更為重要的是，哈?Hubble，E．P．1889~1953)的宇宙膨脹理論就是用胡克望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的結(jié)果。相對(duì)于折射鏡，反射鏡沒(méi)有色差，容易制作；但它也存在固有的不足：如口徑越大，視場(chǎng)越小

37、，物鏡需要定期鍍膜等。</p><p>　　c. 折反射式望遠(yuǎn)鏡</p><p>　　隨后又出現(xiàn)了能兼顧折射和反射兩種望遠(yuǎn)鏡優(yōu)點(diǎn)的折反射式望遠(yuǎn)鏡，非常適合業(yè)余的天文觀測(cè)和天文攝影，并且得到了廣大天文愛(ài)好者的喜愛(ài)。它的特點(diǎn)是相對(duì)口徑很大(甚至可大于1)，光力強(qiáng)，視場(chǎng)廣闊，像質(zhì)優(yōu)良。適于巡天攝影和觀測(cè)星云、彗星、流星等天體。</p><p><b>　　d.

38、空間望遠(yuǎn)鏡 </b></p><p>　　自七十年代以來(lái)，在望遠(yuǎn)鏡的制造方面有了許多新技術(shù)，涉及光學(xué)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和精密機(jī)械等領(lǐng)域，使望遠(yuǎn)鏡的制造突破了鏡面口徑的局限。 然而，由于地球大氣對(duì)電磁波的吸收作用，地面觀測(cè)具有嚴(yán)重的局限性。物理學(xué)在不斷地發(fā)展，直到人造衛(wèi)星上天，航天技術(shù)逐漸成熟，空間天文學(xué)才興起。1990年4月24日，由美國(guó)國(guó)家航空與航天局(NASA)和歐洲空間局(ESRO)聯(lián)合研

39、制的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡(HST)的發(fā)射成功，是天文學(xué)走向空間時(shí)代的一個(gè)里程碑。空間觀測(cè)與地面觀測(cè)相比，有極大的優(yōu)勢(shì)：沒(méi)有了大氣層的干擾，恒星不再閃爍。分辨率比起地面的大型望遠(yuǎn)鏡提高了幾十倍。靈敏度的提高，使可觀測(cè)的天體迅速增加?？臻g沒(méi)有重力，儀器就不會(huì)因自重而變形。頻率覆蓋范圍也大大地變寬，全波段天文觀測(cè)成為可能，對(duì)于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，可以接收到寬得多的波段。就哈勃空間望遠(yuǎn)鏡而言，主望遠(yuǎn)鏡是口徑為2.4米的反射望遠(yuǎn)鏡，還攜帶了廣角行星照相機(jī)，暗弱

40、天體照相機(jī)，暗弱天體光譜儀，高分辨率光譜儀，高速光度計(jì)，成像光譜儀，近紅外照相機(jī)，多目標(biāo)攝譜儀，高級(jí)普查攝像儀，高新巡天照相機(jī)等精密儀器，觀測(cè)范圍早已突破了可見(jiàn)光波段，向紅外和紫外兩端延伸。其功能之</p><p>　　目前為止，我國(guó)已經(jīng)完成了LAMOST（大視野多光纖攝譜儀計(jì)劃），可以說(shuō)代表了我國(guó)望遠(yuǎn)鏡的最高成就。LAMOST是一架反射施密特望遠(yuǎn)鏡，是目前世界上最大的大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡，焦面上設(shè)置4000根光纖，成為

41、目前世界上獲取光譜能力最強(qiáng)的儀器。</p><p>　　1.2.2 展望趨勢(shì)</p><p>　　望遠(yuǎn)鏡的研究和使用到了今天這個(gè)地步，已經(jīng)取得了非常大的成果，小至旅游外出的基本望遠(yuǎn)，大到為人類(lèi)對(duì)天體觀測(cè)及研究做出了最大的貢獻(xiàn)。望遠(yuǎn)鏡在以后的生活中將會(huì)發(fā)揮更大的作用。</p><p><b>　　a. 大型化</b></p><

42、;p>　　建造現(xiàn)代大型望遠(yuǎn)鏡的目的是提高集光能力和分辨能力，以觀測(cè)更暗天體和分辨細(xì)節(jié)。提高集光能力就要增大物鏡的口徑。無(wú)論是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡還是射電望遠(yuǎn)鏡，都在朝著大型化的趨勢(shì)發(fā)展。許多在研或者預(yù)研究的大型望遠(yuǎn)鏡正在各個(gè)國(guó)家開(kāi)展。</p><p><b>　　b. 太空化</b></p><p>　　地球上，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡會(huì)受到大氣污染的影響，射電望遠(yuǎn)鏡會(huì)受到尋呼機(jī)、手機(jī)

43、等電磁波發(fā)射臺(tái)站的干擾。因此科學(xué)家把越來(lái)越多的天文望遠(yuǎn)鏡送上了太空。九十年代哈勃望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射標(biāo)志著望遠(yuǎn)鏡太空化時(shí)代的到來(lái)?，F(xiàn)在科學(xué)家們的想法是在月球上建造天文望遠(yuǎn)鏡。</p><p>　　c. 與其它學(xué)科的關(guān)聯(lián)越來(lái)越大</p><p>　　現(xiàn)代天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展使工藝和技術(shù)發(fā)展到了極點(diǎn)。當(dāng)代的許多技術(shù)如電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)、核輻射技術(shù)等都被應(yīng)用到天文望遠(yuǎn)鏡中來(lái)。傳統(tǒng)的望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了更

44、新?lián)Q代，以多鏡面的拼合并結(jié)合主動(dòng)光學(xué)和自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)，制造出突破單面鏡極限的大口徑望遠(yuǎn)鏡射電干涉儀和綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡的問(wèn)世，大大提高了分辨率，實(shí)現(xiàn)了射電成像。</p><p>　　d. 國(guó)際間的合作加強(qiáng)</p><p>　　尤其是以美國(guó)國(guó)家宇航局和歐洲宇航局及南方天文臺(tái)為首的國(guó)際間合作越來(lái)越多。許多重大項(xiàng)目都需要國(guó)際間的攜手合作，探測(cè)精度越來(lái)越高。由于光電器件的飛速發(fā)展，系統(tǒng)探測(cè)的靈敏度

45、、信噪比等綜合性能得到了極大的提高。</p><p>　　而作為開(kāi)啟宇宙“第一撇”的刻卜勒太空望遠(yuǎn)鏡，其探索宇宙的偉大任務(wù)的順利完成，將為科學(xué)家們解答地球是否獨(dú)一無(wú)二的問(wèn)題。說(shuō)明這不僅僅是一項(xiàng)科學(xué)任務(wù)，更是具有跨時(shí)代意義的計(jì)劃，并將在以后的發(fā)展過(guò)程中承擔(dān)更為艱巨的任務(wù)，科學(xué)家們將會(huì)投入更多的精力不斷研究、創(chuàng)新。未來(lái)，望遠(yuǎn)鏡將建得更大，飛得更高，功能更強(qiáng)，不斷將人類(lèi)的視野和思維向外延伸。</p>&l

46、t;p>　　為了觀測(cè)到更加遙遠(yuǎn)空間中的精微天文現(xiàn)象，比如和地球類(lèi)似大小行星引發(fā)的恒星速度擺動(dòng)，人們還在不斷修建更大、更強(qiáng)的望遠(yuǎn)鏡。</p><p>　　1.3論文的組織結(jié)構(gòu)</p><p>　　本論文的組織結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　第一章：主要介紹了課題設(shè)計(jì)的背景及意義、望遠(yuǎn)鏡發(fā)展的歷史及現(xiàn)狀，并對(duì)望遠(yuǎn)鏡的未來(lái)的發(fā)展前景做了簡(jiǎn)單的介紹。</p>

47、;<p>　　第二章：介紹了望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)的基本原理和成像的重要組成部分——棱鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的原理。</p><p>　　第三章：根據(jù)設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡的技術(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，完成了光學(xué)尺寸的計(jì)算以及物鏡、目鏡、棱鏡的選型。</p><p>　　第四章：描述望遠(yuǎn)鏡各部分的結(jié)構(gòu)及各部件之間的裝配原理及作用，并完成了望遠(yuǎn)鏡的總裝配圖及各部分的零件圖。</p><p>　　

48、第五章：介紹了在完成了單筒望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后的心得體會(huì)。</p><p>　　2 望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)原理</p><p>　　2.1望遠(yuǎn)鏡工作原理</p><p>　　如圖2.1所示，刻卜勒望遠(yuǎn)鏡由兩個(gè)凸透鏡構(gòu)成：用一個(gè)長(zhǎng)焦距的凸透鏡作物鏡（放大倍數(shù)?。靡粋€(gè)短焦距凸透鏡作目鏡（放大倍數(shù)大）。物鏡框作為孔徑光闌，同時(shí)也是入射光瞳；視場(chǎng)光闌設(shè)在目鏡的物面處；分劃板設(shè)置在物鏡

49、焦平面上；出射光瞳位于目鏡像方焦點(diǎn)外不遠(yuǎn)處（可與眼瞳重合）觀察者在此觀察成像情況。</p><p>　　刻卜勒望遠(yuǎn)鏡的物鏡像方焦點(diǎn)與目鏡的物方焦點(diǎn)重合，光學(xué)間隔為零，平行光射入望遠(yuǎn)系統(tǒng)后仍以平行光出射。</p><p>　　從無(wú)窮遠(yuǎn)處射來(lái)的光線近似于平行光，進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡后，在像方焦面上成一個(gè)倒立的、縮小的實(shí)像；該像又作為目鏡的物，經(jīng)目鏡放大成像在無(wú)窮遠(yuǎn)處。因此，用它觀察物體時(shí)，正常人的眼睛無(wú)

50、須調(diào)節(jié)，觀察時(shí)亦不易疲勞。</p><p>　　刻卜勒望遠(yuǎn)鏡光路圖如下：</p><p>　　圖2.1 刻卜勒望遠(yuǎn)鏡原理圖</p><p><b>　　2.2轉(zhuǎn)像棱鏡系統(tǒng)</b></p><p>　　轉(zhuǎn)像棱鏡部分是望遠(yuǎn)鏡成像原理的核心之一。由于通過(guò)目鏡所成的像為一倒立的虛像，要想觀測(cè)到正立的像就需要在物鏡后面加上正像系統(tǒng)

51、。</p><p>　　如圖2.2所示，正像系統(tǒng)可采用普羅I棱鏡正像系統(tǒng)——2個(gè)相互垂直的等腰直角棱鏡，利用全反射原理，把光路折曲。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是在正像的同時(shí)將光軸兩次折疊，從而大大減小了望遠(yuǎn)鏡的體積和重量。</p><p>　　普羅I棱鏡光路圖如下：</p><p>　　圖2.2 普羅I棱鏡光路圖</p><p>　　3 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)

52、及元件的選型</p><p><b>　　3.1技術(shù)要求</b></p><p>　　要求設(shè)計(jì)一個(gè)單筒刻卜勒望遠(yuǎn)鏡：放大率為8倍，視場(chǎng)角2為5度，帶轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，5個(gè)可調(diào)視度，并且能夠防脫。</p><p>　　3.2系統(tǒng)光學(xué)參數(shù)的理論計(jì)算</p><p>　　3.2.1 通過(guò)“未加入棱鏡”的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)計(jì)算出主要的參數(shù)<

53、;/p><p>　　望遠(yuǎn)鏡光路原理圖如下所示[1]：</p><p>　　圖3.1 望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)原理圖</p><p>　　參數(shù)設(shè)定：物鏡到目鏡的光路為180mm，出瞳直徑為2mm。</p><p>　　已知：= 8，2= 5°。</p><p>　　由此設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算以下參數(shù)：</p><p&g

54、t;　　a. 物鏡焦距f ’0以及目鏡焦距 </p><p>　　f ´0 +f ´e =180 </p><p>　　= - f ´0/f ´e =﹣8 (3.1)</p><p><b>　　得</b></p>

55、;<p>　　物鏡焦距f ´0 = 160 mm</p><p>　　目鏡焦距f ´e = 20 mm</p><p><b>　　b. 入瞳直徑D</b></p><p><b>　　根據(jù)放大倍數(shù)：</b></p><p><b>　　(3.2)<

56、/b></p><p><b>　　有 = 2mm</b></p><p>　　則 D = 2= 16 mm</p><p>　　c. 視場(chǎng)光闌通光口徑</p><p>　　在Rt 三角形O1O2A中（見(jiàn)圖3.1），由幾何關(guān)系得</p><p><b>　　(3.3)<

57、;/b></p><p><b>　　得 </b></p><p>　　所以視場(chǎng)光闌通光口徑：</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　d. 分劃板直徑DF</p><p>　　DF = 2

58、 (3.4)</p><p><b>　　得 </b></p><p>　　DF = 2×6.9858 = 13.9716 mm</p><p><b>　　e. 目鏡通光口徑</b></p><p>　　在三角形O3O1B中，由圖3.1的幾何關(guān)系得到<

59、/p><p>　　目 (3.5)</p><p><b>　　故 目</b></p><p><b>　　2目mm</b></p><p><b>　　f. 像方視場(chǎng)角</b></p><

60、p><b>　　由</b></p><p><b>　　(3.6)</b></p><p><b>　　得 </b></p><p><b>　　從而 </b></p><p><b>　　則 </b></p>

61、<p><b>　　g. 入瞳距</b></p><p>　　由于入瞳位置與物鏡重合，所以</p><p><b>　　(3.7)</b></p><p><b>　　h. 出瞳距 </b></p><p>　　在三角形O3O4B中，由幾何關(guān)系得</p>

62、<p>　　目/′ (3.8)</p><p><b>　　得 </b></p><p><b>　　i. 系統(tǒng)總長(zhǎng)度</b></p><p><b>　　(3.9)</b></p>&l

63、t;p><b>　　得 </b></p><p>　　3.2.2 通過(guò)加入棱鏡后的望遠(yuǎn)系統(tǒng)得到剩余的結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　為了方便后文計(jì)算過(guò)程中關(guān)系量的運(yùn)用，先進(jìn)行棱鏡通光口徑的計(jì)算[2]。由于分劃板的通光口徑小于物鏡通光口徑，所以可以由下圖計(jì)算棱鏡的通光口徑：</p><p>　　圖3.2 棱鏡通光口徑計(jì)算幾何圖</p

64、><p>　　注：d 表示直角棱鏡的等效空氣板厚度；</p><p>　　e 為前一面棱鏡到分劃板距離。</p><p>　　由圖3.2及圖3.3可知：</p><p>　　D棱鏡 = DF +2(d+e)a (3.10)</p><p><b>

65、;　　其中</b></p><p>　　a = (8﹣6.9858)/160 = 0.00634</p><p>　　由于a值很小，所以棱鏡通光口徑可取分劃板通光口徑的近似值</p><p><b>　　即 </b></p><p>　　D棱鏡 ≈13.9716mm</p><p>

66、　　棱鏡通光口徑的計(jì)算完成，下面進(jìn)行加入棱鏡后的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)剩余參數(shù)的計(jì)算。加入棱鏡后的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的示意圖如下所示[3]：</p><p>　　圖3.3 望遠(yuǎn)鏡光路圖(加入棱鏡后)</p><p>　　注：x表示物鏡到第一塊直角棱鏡的距離；</p><p>　　a表示最后一面棱鏡到分劃板的距離（設(shè)定a=14mm）；</p><p>　　c表示兩

67、塊直角棱鏡間的距離（棱鏡采用K9玻璃，兩棱鏡間隔2~5mm，此處選取2mm）；</p><p>　　d 表示直角棱鏡的等效空氣板厚度；</p><p>　　D棱鏡表示棱鏡的通光口徑。</p><p>　　（折射率n=1.5163）</p><p>　　a. 由圖3.3中的幾何關(guān)系，可知</p><p><b>

68、;　　(3.11)</b></p><p>　　由公式3.10所得結(jié)果已知D棱鏡 =13.9716mm</p><p><b>　　從而 </b></p><p>　　L棱鏡 =2D棱鏡 =27.9432mm</p><p><b>　　由 </b></p><p

69、>　　d =L棱鏡/n (3.12)</p><p><b>　　得 </b></p><p><b>　　所以可以求得 </b></p><p><b>　　像點(diǎn)軸向位移長(zhǎng)度</b></p&g

70、t;<p>　　l = L棱鏡 (1﹣1/n) (3.13)</p><p>　　得 l = L棱鏡(1﹣1/n) = 27.9432﹣18.4285 = 9.5147mm</p><p>　　b. 實(shí)際系統(tǒng)拉直后的總長(zhǎng)度</p><p>　　=L+l

71、 (3.14)</p><p>　　得 = L+2l = 202.5013+2×9.5147 = 221.5307mm</p><p>　　c. 兩棱鏡中折轉(zhuǎn)光路的長(zhǎng)度 </p><p>　　y = 2 L棱鏡

72、 (3.15)</p><p>　　得 y = 2×27.9432 = 55.886mm</p><p>　　d. 實(shí)際系統(tǒng)總長(zhǎng)度</p><p>　　= (3.16)</p><p>　　得 =≈16

73、2mm</p><p>　　3.3望遠(yuǎn)鏡元件的選型</p><p>　　3.3.1 物鏡的選型</p><p>　　望遠(yuǎn)鏡物鏡的常用類(lèi)型包括：雙膠合物鏡、雙分離物鏡、雙單（單雙）物鏡、三分離物鏡、攝遠(yuǎn)物鏡以及對(duì)稱(chēng)式物鏡。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求以及3.2節(jié)中的計(jì)算結(jié)果，可以整理出物鏡的光學(xué)特性參數(shù)為：</p>&l

74、t;p>　　通光口徑D = 16 mm；</p><p>　　焦距 f0´ = 160 mm；</p><p>　　視場(chǎng) 2ω=5°；</p><p>　　入瞳位置與目鏡重合 lz = 0；</p><p>　　從而我們可以得到相對(duì)孔徑：D/f0´=16/180 = 0.0889。</

75、p><p>　　可見(jiàn)相對(duì)孔徑很小，視場(chǎng)2ω=5°也不大，并且對(duì)物鏡系統(tǒng)的長(zhǎng)度沒(méi)有特殊的要求，對(duì)照光學(xué)儀器設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)），最終決定選取結(jié)構(gòu)滿足要求的“雙膠合物鏡”。此外，膠合物鏡工藝簡(jiǎn)單，且光能損失少[4]。其示意圖如下所示：</p><p>　　圖3.4 雙膠合物鏡</p><p>　　選取最接近設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.1所示：</p>&l

76、t;p>　　表3.1 雙膠合物鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　3.3.2 目鏡的選型</p><p>　　常用目鏡的類(lèi)型包括：簡(jiǎn)單目鏡（冉斯登、惠更斯目鏡）、凱涅耳目鏡、對(duì)稱(chēng)式目鏡、無(wú)畸變目鏡以及廣角目鏡。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求以及3.2節(jié)中的計(jì)算結(jié)果，可以整理出目鏡的光學(xué)特性參數(shù)為：</p><p>　　目鏡放大率

77、 Γ = 12.5 </p><p>　　出瞳直徑 D´= 2 mm；</p><p>　　焦距 = 20 mm；</p><p>　　視場(chǎng) ； </p><p>　　出瞳距 lz´= 22.5013 mm。</p><p>　　由于其視場(chǎng)2w´ 較大，

78、并且2w´=38.512o，其視場(chǎng)取值范圍在400左右[5]。對(duì)照光學(xué)儀器設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)），最終決定選取結(jié)構(gòu)最符合設(shè)計(jì)要求的編號(hào)為2-10的對(duì)稱(chēng)式目鏡。</p><p>　　目鏡示意圖如下所示：</p><p>　　圖3.5 對(duì)稱(chēng)式目鏡</p><p>　　目鏡其結(jié)構(gòu)形式如下表所示： </p><p>　　表3.2 目鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)&

79、lt;/p><p>　　3.3.3 分劃板的設(shè)計(jì)</p><p>　　分劃板是上面刻有十字線或者刻度的平面平板，它可以用于光學(xué)儀器的瞄準(zhǔn)或者測(cè)量角度和測(cè)量距離等等。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)和測(cè)量，物鏡和目鏡之間裝有分劃板。通過(guò)調(diào)節(jié)目鏡可改變目鏡和分劃板的距離，使十字叉絲與目鏡的前焦面重合[6]。在這次望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中它的作用是瞄準(zhǔn)、測(cè)量距離，位于物鏡焦平面處，物鏡所成的像經(jīng)過(guò)棱鏡后落在分劃板上，然后再經(jīng)過(guò)

80、目鏡完成對(duì)物像的放大。</p><p>　　十字絲分劃板示意圖如下：</p><p>　　圖3.6 十字絲分劃板示意圖</p><p>　　如圖3.6所示，望遠(yuǎn)鏡的十字絲分劃板，在同一平面帶有視距刻度線，橫絲和縱絲相互垂直。分劃板的直徑為16mm，厚度5mm，視距分劃以被測(cè)目標(biāo)高度為2m進(jìn)行設(shè)計(jì)[7]。測(cè)量范圍由400m到2000m，當(dāng)在1000m內(nèi)，視距分劃每小格

81、格值50m，每大格格值為100m；在1000m到2000m，每小格格值為100m，每大格格值為500m。</p><p><b>　　其距離計(jì)算公式為</b></p><p>　　L=L1×H/2 (m) (3.17)</p><p>　　注

82、：式中L-----觀察者至目標(biāo)實(shí)際距離(m)；</p><p>　　L1-----觀察者至測(cè)量目標(biāo)的距離(m)(按照目標(biāo)高度為2m的視距分劃和方法進(jìn)行測(cè)量)；</p><p>　　H-----目標(biāo)高度(m)。</p><p>　　3.3.4 轉(zhuǎn)像棱鏡的選型</p><p>　　a. 選用普羅I型轉(zhuǎn)向棱鏡系統(tǒng)的兩個(gè)原因</p>&

83、lt;p>　　(1) 由望遠(yuǎn)鏡的放大率公式</p><p><b>　　Γ = -/ </b></p><p>　　又因?yàn)榭滩防胀h(yuǎn)鏡的和都為正值時(shí)，Γ為負(fù)值[8]。</p><p>　　也就是說(shuō)不加轉(zhuǎn)向棱鏡時(shí)，該望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)成倒立的像，給觀察和瞄準(zhǔn)帶來(lái)極大不變。普羅I型棱鏡具有轉(zhuǎn)像的作用，所以選用它來(lái)把倒立的像“正”過(guò)來(lái)。</p&g

84、t;<p>　　(2) 普羅Ⅰ型棱鏡自身原理及結(jié)構(gòu)</p><p>　　普羅I型棱鏡主截面相互垂直，利用全反射原理，正像的同時(shí)將光軸兩次折疊[9]。x沿著光軸方向，第一個(gè)棱鏡使y方向相反，第二個(gè)棱鏡使z′方向相反，最終使得y″與y反向，z″與z反向，物像相反[10]。從而把物鏡系統(tǒng)的倒像變成正像。</p><p>　　這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是不僅可以用來(lái)減小系統(tǒng)尺寸，而且還大大減小了

85、望遠(yuǎn)鏡的體積和重量。</p><p>　　b. 普羅Ⅰ型棱鏡的展開(kāi)</p><p><b>　　(1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　由兩塊二次反射直角棱鏡組成，它們的主截面互相垂直。</p><p>　　普羅I棱鏡結(jié)構(gòu)如下所示：</p><p>　　圖3.7 普羅I型棱鏡</p&g

86、t;<p>　　(2) 普羅Ⅰ型棱鏡的展開(kāi)成等效玻璃板</p><p>　　展開(kāi)成等效玻璃板的合理性：構(gòu)成普羅I型棱鏡的直角棱鏡所起作用相當(dāng)于平面鏡，主要是折轉(zhuǎn)光路和轉(zhuǎn)像的作用，如果不考慮反射面的作用，光線在兩折射面間的行為與一個(gè)平行平板等效。等效成玻璃板后，可以大大簡(jiǎn)化實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的計(jì)算[11]。</p><p>　　展開(kāi)方法：在棱鏡的主截面內(nèi)，按反射面的順序連續(xù)翻轉(zhuǎn)180

87、°，以反射面與主截面的交線為軸，依次按反射面順序做鏡像，便可得到棱鏡的等效平行平板。</p><p>　　棱鏡展開(kāi)圖如下所示：</p><p>　　圖3.8 棱鏡展開(kāi)圖</p><p>　　(3) 玻璃板再等效成空氣板</p><p>　　等效成空氣板的合理性：玻璃板在近軸區(qū)內(nèi)以細(xì)光束成像，不管物體位置如何，其像均可認(rèn)為是由物體移動(dòng)

88、一個(gè)軸向位移而得到的，利用這個(gè)特點(diǎn)可以把平行平板簡(jiǎn)化為等效空氣平板[12]。</p><p>　　等效空氣板的作用：將平行平板等效成空氣板后，只需計(jì)算出無(wú)玻璃板時(shí)的像面位置，再沿軸向移動(dòng)一個(gè)軸向位移，就可得到有玻璃板時(shí)的實(shí)際像面的位置，避免了直接折轉(zhuǎn)光路進(jìn)行計(jì)算，給光學(xué)系統(tǒng)的外形尺寸的計(jì)算，帶來(lái)極大好處。</p><p>　　普羅I型棱鏡等效空氣板的計(jì)算如下：</p><

89、;p>　　圖3.9 等效空氣板</p><p><b>　　等效空氣板厚度：</b></p><p>　　d = L棱鏡 / n =18.4285mm； (3.18)</p><p><b>　　像點(diǎn)后移距離：</b></p><p&g

90、t;　　l = L棱鏡 (1-1/ n) = 9.5147mm； (3.19)</p><p>　　結(jié)合前面計(jì)算需要，上面公式中的數(shù)值已經(jīng)在3.22節(jié)中完成。</p><p>　　3.4目鏡視度的計(jì)算</p><p>　　為了使目鏡適應(yīng)于近視眼和遠(yuǎn)視眼的需要，目鏡要有視度調(diào)節(jié)的能力。對(duì)于正常眼而言，分劃板的位

91、置應(yīng)在目鏡的物方焦平面處，而對(duì)于近視眼和遠(yuǎn)視眼來(lái)說(shuō)，由于人眼視差的存在，必須使目鏡的物方焦平面與分劃板的相對(duì)位置有一定量的移動(dòng)，以便看清楚分劃板像[13]。當(dāng)觀察者為近視眼時(shí)，目鏡要向分劃板方向移動(dòng)，當(dāng)觀察者是遠(yuǎn)視眼時(shí)，目鏡要向遠(yuǎn)離分劃板方向移動(dòng)。</p><p>　　如下圖3.10所示，目鏡的前焦點(diǎn)F2相對(duì)物鏡的后焦點(diǎn)F′1向左移動(dòng)，故取負(fù)值[14]。這時(shí)被物鏡所成的中間像點(diǎn)A′相對(duì)目鏡的前焦點(diǎn)F2的距離= -

92、。用r表示人眼的遠(yuǎn)點(diǎn)距離，Ar表示遠(yuǎn)點(diǎn)位置，′表示Ar點(diǎn)到目鏡后焦點(diǎn)F′2的距離，c表示由目鏡后焦點(diǎn)到人眼的距離，則有′= r+c。對(duì)目鏡應(yīng)用牛頓公式</p><p>　　´= -´ (3.20)</p><p><b>　　則得到</b></p&g

93、t;<p>　　= (3.21)</p><p>　　目鏡視度調(diào)節(jié)示意圖如下：</p><p>　　圖3.10 目鏡視度調(diào)節(jié)示意圖</p><p>　　為了使近視眼看清楚目鏡所成的像，必須把像由無(wú)窮遠(yuǎn)調(diào)到近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)Ar上[15]。因?yàn)槿搜鄣恼{(diào)節(jié)視度為N=1

94、000/r，所以r =1000/N。</p><p><b>　　將其代入上式，則得</b></p><p>　　= (3.22)</p><p>　　因?yàn)閮x器的出瞳在目鏡的后焦點(diǎn)附近，即|c|<<|r|，故可把c忽略不計(jì)[16]，最后得</p&

95、gt;<p>　　= (3.23)</p><p>　　根據(jù)要求視度應(yīng)對(duì)非正常眼調(diào)節(jié)N= ±5個(gè)折光度，故上式為</p><p><b>　　= ± </b></p><p>　　其中，f2′為目鏡的焦距，f2′ =2

96、0mm。</p><p>　　計(jì)算得 =2mm。</p><p><b>　　4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1望遠(yuǎn)鏡總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　望遠(yuǎn)鏡由物鏡系統(tǒng)、棱鏡系統(tǒng)、分劃板、目鏡系統(tǒng)四部分構(gòu)成，各部分之間由帶有螺紋的鏡筒鏈接起來(lái)，同時(shí)還有螺釘用來(lái)緊固部分部件[17]。望遠(yuǎn)鏡總體結(jié)構(gòu)圖如下所示

97、：</p><p>　　圖4.1 望遠(yuǎn)鏡的總體裝配圖</p><p>　　如圖4.1所示，圖中1部分是物鏡組，2部分是鏡筒，3部分是棱鏡組，4是目鏡組。</p><p>　　此單筒望遠(yuǎn)鏡的總體外形尺寸為186X45X45mm。為了使用、攜帶方便，整個(gè)望遠(yuǎn)鏡的材料以各部件功能的不同分別采用45鋼(GB699-89)、GB93-87型鋼、GB97.1-85、I-2型橡膠

98、等材質(zhì)，螺紋選GB73-85-M1.2型，螺釘選用GB75-85M1.6型。</p><p>　　4.2各部件的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　4.2.1 物鏡組結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　a. 物鏡裝配圖</b></p><p>　　物鏡系統(tǒng)這部分的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。首先將物鏡裝入物鏡座內(nèi)，再在其左側(cè)安上一個(gè)壓圈，與

99、物鏡座之間利用螺紋實(shí)現(xiàn)鏈接，以此來(lái)固定膠合物鏡[18]。物鏡組在物鏡座內(nèi)，而物鏡座外圈是帶有外螺紋的圓筒，與物鏡外筒內(nèi)側(cè)的內(nèi)螺紋相鏈接，這樣就將整個(gè)鏡座安裝在外鏡身上了，這就是物鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　如圖4.2所示，1部位是物鏡壓圈，2部件是物鏡，3部件是物鏡座。圖中靠近鏡座邊緣的細(xì)線表示鏡座與外境筒鏈接的螺紋。</p><p>　　物鏡組裝配成型的外形尺寸：長(zhǎng)度26mm，直

100、徑為22mm。</p><p>　　物鏡系統(tǒng)的裝配圖如下所示：</p><p>　　圖4.2 物鏡系統(tǒng)裝配圖</p><p><b>　　b. 物鏡零件圖</b></p><p><b>　　(1) 物鏡壓圈</b></p><p>　　物鏡壓圈示意圖如下所示：</p&

101、gt;<p><b>　　圖4.3 物鏡壓圈</b></p><p>　　如圖4.3所示，壓圈選用GB93-87型鋼，內(nèi)徑、外徑分別是16mm、18mm，螺紋為M1.2，后度為2mm。壓圈安裝在膠合物鏡左側(cè)以固定膠合物鏡防止膠合物鏡脫落，還可以以此加長(zhǎng)膠合物鏡與物鏡外境筒最左邊緣的距離，防止物鏡容易被人手觸摸或者與外無(wú)接觸給透鏡表面帶來(lái)的磨損[19]。</p>&

102、lt;p><b>　　(2) 物鏡</b></p><p>　　根據(jù)3.3.1節(jié)中的內(nèi)容，物鏡選擇的是工藝簡(jiǎn)單，且光能損失較少的膠合物鏡。</p><p>　　物鏡的示意圖如下所示：</p><p><b>　　圖4.4 膠合物鏡</b></p><p>　　如圖4.4所示，物鏡為膠合物鏡，采

103、用K9玻璃，總厚度為8mm。</p><p>　　(3) 物鏡座（物鏡內(nèi)筒）</p><p>　　物鏡筒示意圖如下所示：</p><p>　　圖4.5 物鏡座（物鏡內(nèi)筒）</p><p>　　如圖4.5所示，物鏡座選用的是45鋼(GB699-89)，長(zhǎng)度為26mm，內(nèi)徑、外徑尺寸分別為18mm，22mm，其余部分如圖所示。物鏡座是物鏡組的固定

104、裝置，它既要完成物鏡的固定，同時(shí)也是物鏡和外境筒的連接部件，圖中靠近物鏡座外圍邊界的細(xì)線就表示的是與外境筒鏈接的螺紋。它不但要牢固固定物鏡，同時(shí)還要允許物鏡的入射光線在一定范圍內(nèi)，同時(shí)也不宜將物鏡卡得太緊，否則物鏡會(huì)產(chǎn)生形變，影響成像質(zhì)量。</p><p><b>　　(4) 物鏡筒</b></p><p>　　物鏡筒示意圖如下所示：</p><p

105、><b>　　圖4.6 物鏡外筒</b></p><p>　　如圖4.6所示，物鏡外筒選用的是45鋼(GB699-89)，總長(zhǎng)度為112mm，鏡筒直徑為28mm。物鏡外筒是物鏡系統(tǒng)的支撐體，起著連接其它部件的作用。鏡筒的內(nèi)徑一般比物鏡直徑大2mm左右，以方便物鏡的安裝和調(diào)節(jié)。物鏡外筒左側(cè)部分內(nèi)側(cè)帶有螺紋，是與物鏡座裝配的鏈接螺紋；右側(cè)長(zhǎng)度為20mm的部分是與棱鏡部分相連接的鏈接內(nèi)螺。&

106、lt;/p><p>　　4.2.2 棱鏡組結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　a. 棱鏡的裝配圖</b></p><p>　　棱鏡部分是望遠(yuǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)像結(jié)構(gòu)，根據(jù)它的光學(xué)尺寸要能準(zhǔn)確地安裝。普羅棱鏡還有另外一個(gè)特性，由于光路產(chǎn)生了“Z”形的轉(zhuǎn)折，普羅棱鏡望遠(yuǎn)鏡的外觀也往往會(huì)變成此形狀。</p><p>　　棱鏡裝配圖如下圖所示

107、：</p><p>　　圖4.7 棱鏡裝配圖</p><p>　　如圖4.7所示，1部件是棱鏡筒，2部件是固定棱鏡的彈簧鋼片，3部件是棱鏡，4部件是棱鏡筒的固定壓蓋。棱鏡部分裝配圖總長(zhǎng)度為53mm，最長(zhǎng)直徑為40mm。</p><p>　　棱鏡安裝在棱鏡筒內(nèi)，再將彈簧鋼片卡入槽口緊固棱鏡，棱鏡筒和鏡筒之間需要一定的松動(dòng)范圍。此外，使用彈簧鋼片固定棱鏡不僅牢固，并且當(dāng)

108、溫度變化時(shí)棱鏡不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，而應(yīng)力會(huì)破壞儀器的裝配和使用[20]。彈簧鋼片固定好棱鏡后，再用壓蓋蓋住整個(gè)棱鏡座，再用螺釘固定到鏡筒上防止壓蓋脫落，這樣就完成了棱鏡系統(tǒng)的固定。</p><p><b>　　b. 棱鏡的零件圖</b></p><p><b>　　(1) 棱鏡筒</b></p><p>　　棱鏡筒示意圖如下所示

109、：</p><p><b>　　圖4.8 棱鏡筒</b></p><p>　　如圖4.8所示，棱鏡外筒選用的是45鋼(GB699-89)，總長(zhǎng)為51mm，最長(zhǎng)直徑為40mm，其余部分尺寸如圖中所示。棱鏡外筒不僅完成棱鏡座的安裝，還要與物鏡系統(tǒng)及目鏡系統(tǒng)準(zhǔn)確連接。外筒左邊部分的內(nèi)部有與物鏡筒連接的外螺紋，右邊則是與目鏡組鏡筒連接的內(nèi)螺紋構(gòu)造。</p>&l

110、t;p><b>　　(2) 彈簧鋼片</b></p><p>　　彈簧鋼片示意圖如下所示：</p><p><b>　　圖4.9 彈簧鋼片</b></p><p>　　如圖4.9所示，彈簧鋼片選用的是45鋼(GB97.1-85)，它的長(zhǎng)度為14mm，厚度為1mm。用彈簧鋼片卡入槽口緊固棱鏡，使用彈簧鋼片固定棱鏡不僅牢

111、固，并且當(dāng)溫度變化時(shí)棱鏡不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，而應(yīng)力會(huì)破壞儀器的裝配和使用。</p><p><b>　　(3) 棱鏡</b></p><p>　　棱鏡示意圖如下所示：</p><p><b>　　圖4.10 棱鏡</b></p><p>　　如圖4.10所示，普羅I棱鏡為等腰直角棱鏡，材料采用K9玻璃，它

112、的長(zhǎng)度為14mm，12mm。</p><p><b>　　(4) 棱鏡筒壓蓋</b></p><p>　　棱鏡筒壓蓋示意圖如下所示：</p><p>　　圖4.11 棱鏡筒壓蓋</p><p>　　如圖4.11所示，棱鏡的壓蓋選用45鋼(GB97.1-85)，直徑為23mm，后度為4mm。棱鏡壓蓋用在棱鏡的固定彈簧鋼片外

113、，起到穩(wěn)固彈簧鋼片及棱鏡座的作用。當(dāng)棱鏡壓蓋安裝好后，再用螺釘將壓蓋固定在棱鏡筒上，進(jìn)一步穩(wěn)固棱鏡組。</p><p>　　4.2.3 目鏡組結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　a. 目鏡組裝配圖</b></p><p>　　目鏡裝配圖如下所示:</p><p>　　圖4.12 目鏡組裝配</p><

114、p>　　如圖4.12所示，1部位是分劃板壓圈，2部件是分劃板，3部件是分劃板壓環(huán)，4部件是分劃板座，5部件是目鏡壓圈，6部位是目鏡，7是目鏡座，8是目鏡座壓圈，9是目鏡組外筒，10是護(hù)眼罩，11為視差調(diào)節(jié)鼓輪。</p><p>　　裝配圖左側(cè)是分劃板的安裝，分劃板安裝在分劃板座內(nèi)，左右兩側(cè)用壓環(huán)固定。由于便于視差的調(diào)節(jié)，分劃板座在鏡筒內(nèi)懸掛，另一邊用鋼絲與鏡筒相連。利用調(diào)節(jié)鼓輪和連接桿相連，可以通過(guò)調(diào)節(jié)鼓輪

115、使分劃板左右移動(dòng)，鋼絲有一定的彈性，即可以支撐分劃板座，又可以方便分劃板左右移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)視差調(diào)節(jié)[21]。裝配圖右側(cè)是目鏡的安裝，目鏡安裝到鏡座內(nèi)后，在左側(cè)用壓圈固定。為了防止目鏡座脫落，在鏡座的右側(cè)再用一個(gè)壓圈將整個(gè)鏡座固定，然后把整個(gè)鏡座用壓圈固定再安裝到外境筒內(nèi)，再在其右側(cè)加上護(hù)眼罩，整個(gè)目鏡的裝配就完成了。</p><p>　　外形尺寸：長(zhǎng)度51mm，直徑為32mm。</p><p&

116、gt;<b>　　b. 目鏡組零件圖</b></p><p><b>　　(1) 分劃板壓圈</b></p><p>　　如圖4.13所示，分劃板壓圈選用的是GB93-78型鋼，其內(nèi)外徑為分別為14mm，16mm，厚度為2mm。分劃板壓圈是結(jié)合壓環(huán)一起固定分劃板的，利用自身外圍的螺紋與鏡筒鏈接。</p><p>　　分劃板

117、壓圈示意圖如下所示：</p><p>　　圖4.13 分劃板壓圈</p><p><b>　　(2) 分劃板</b></p><p>　　分劃板示意圖如下所示：</p><p><b>　　圖4.14 分劃板</b></p><p>　　分劃板是刻著視距的圓形玻璃板，材料選用

118、K9玻璃，直徑為16mm,厚度為5mm。</p><p>　　如圖4.14所示，望遠(yuǎn)鏡的十字絲分劃板，在同一平面帶有視距刻度線，橫絲和縱絲是相互垂直的。分劃板的直徑為16mm，厚度5mm，視距分劃以被測(cè)目標(biāo)高度為2m進(jìn)行設(shè)計(jì)[7]。測(cè)量范圍由400m到2000m，當(dāng)在1000m內(nèi)，視距分劃每小格格值50m，每大格格值為100m；在1000m到2000m，每小格格值為100m，每大格的格值為500m。</p&

119、gt;<p><b>　　(3) 分劃板壓環(huán)</b></p><p>　　分劃板壓環(huán)示意圖如下所示：</p><p>　　圖4.15 分劃板壓環(huán)</p><p>　　如圖4.15所示，分劃板壓環(huán)選用的是GB93-78型鋼，其內(nèi)外徑為分別為14mm，16mm，厚度為4mm。分劃板壓環(huán)處在分劃板右側(cè)，與左側(cè)壓圈配合使用，起到固定分劃板