间断变倍望远系统

10.2.1　间断变倍望远系统

只能实现某几种放大倍率变化的系统称为间断变倍系统（或称阶跃变倍系统）。望远镜中实现间断变倍的方式有以下几种：更换目镜，更换物镜，改变转像系统的横向放大率β_e（对含有透镜转像系统的望远镜），以及在系统中附加伽里略望远镜。

1）更换目镜

根据望远镜视角放大率公式（6.29），若保持物镜焦距f₁＇不变，改变目镜焦距f₂＇，则望远镜的视角放大率Γ值将改变。通常是把具有不同焦距值的几个目镜装在一个转盘上，转动转盘，将不同目镜引入光路，即可改变Γ值；也可以采用目镜不动，用转动或移动棱镜（例如菱形棱镜）的方法来切换目镜，如图10.5所示。当棱镜与目镜Ⅰ相接时，眼睛通过目镜Ⅰ进行观察；当棱镜转动180°与目镜Ⅱ相接时，眼睛通过目镜Ⅱ进行观察。要求设计和装配应保证物镜和目镜的共焦面位置不变。但应指出，更换目镜变倍时，一般系统出瞳的位置和直径均将发生变化。

更换目镜的方法比较简单且应用很多，如在大型天文望远镜，大型地面观测望远镜，变倍潜望镜中均有应用。

2）更换物镜

如果望远镜的使用条件不便于更换目镜，则可通过改变物镜焦距实现系统的变倍。更换物镜、改变物镜焦距时，同样要注意保持物镜与目镜共焦面不变。改变物镜焦距的方法有：用一组新的物镜替换原有物镜；利用增加附加透镜的方法，改变物镜焦距。更换工作可由特殊的转换机构实现。

图10.6即表示一更换物镜的方法。仪器的头部由两组物镜和两个一次反射的直角棱镜构成。在位置Ⅰ时，物镜A和棱镜A位于光路中，系统的放大率小；若头部绕其轴线转动180°，即处于位置Ⅱ时，物镜B（由会聚的双胶物镜B₁和负透镜B₂组成的摄远物镜）和棱镜B进入光路，由于f_B＇＞f_A＇，因此将有系统的放大率Γ_B＞Γ_A，即得到变化的放大率。

图10.5　切换目镜实现变倍

图10.6　旋转更换物镜组实现变倍

3）更换转像透镜

对含有双透镜转像系统的望远镜，系统的总放大率为

因此，改变转像系统中任意一组透镜的焦距（f_Ⅰ＇或f_Ⅱ＇），即改变转像系统的横向放大率β_e，均可改变望远系统的放大率Γ。

图10.7　更换转像透镜实现变倍

图10.7即表示转换转像透镜组Ⅱ，即改变f_Ⅱ＇（φ_Ⅱ），以改变望远系统放大率Γ。图（a）表示镜组A进入光路工作，其焦距f_Ⅱa＇长因而Γ大；图（b）表示镜组B进入光路工作，其焦距f_Ⅱb＇短，因而Γ小。这种变倍系统在坦克瞄准镜是中曾有应用。

4）附加伽里略望远镜

设原有望远镜的放大率为Γ₀，若在它的前面再附加一个放大率为Γ_i（＞1）的伽里略望远镜，如图10.8（a）所示，则根据视角放大率的定义和式（6.27），应有系统总的视放大率为

Γ=Γ₁Γ₀　　　　　　　　　　　　　　　（10.6）

即使原有望远镜的视放大率增大Γ₁倍，得到放大的像。

图10.8　附加伽里略望远镜实现变倍

另一种情况，若将伽里略望远镜倒转180°，即使其负透镜在前，正透镜组在后，如图10.8（b）所示，则在望远镜物镜前附加的伽里略望远镜的视放大率变为1/Γ₁（＜1），因而系统的总的视放大率变为

伽里略望远镜倒转前后两种情况下的复合系统的视放大率将变化倍。在望远镜的物镜前附加伽里略望远镜的方案，在炮队镜和潜望镜中曾得到采用。

在具有双透镜转像系统的望远镜中，伽里略望远镜也可置于两转像透镜之间的平行光路中。