双筒望远镜光轴平行度测量方法的讨论

　　1　引　言

　　通常人们在观察远处物体时,双眼的视轴是平行的。因此对于双筒望远镜(以下简称望远镜)而言,保证望远镜左、右系统光轴平行度就十分重要。因为人们希望从无限远目标发出的平行光束通过望远镜后出射的两束光仍能相互平行,使人的双眼能长时间观察而不易疲劳。不管望远镜的倍率多大,光轴平行度多差, 都必须符合这个要求。否则,使用者会发生头晕等现象,甚至会损害使用者的眼睛。因此,在生产中必须对这项要求进行严格控制。

　　根据使用者眼睛的视觉生理现象,与之发生直接关系的是望远镜左、右两出射光束而不是左、右两光学系统的光轴。因此,在技术上对望远镜左、右两系统光轴平行度的要求是由所允许的左、右两出射光束平行度所决定的。本文将着重研究这两者之间的关系以及控制的方法。

　　2　原理分析

　　根据望远镜的工作原理,如果望远镜左、右两光学系统的光轴彼此是平行的,则平行光束通过望远镜左、右两光学系统后出射的两束光也彼此平行。但是,由于制造方面的原因,实际上左、右两光学系统的光轴不可能完全平行,一般都成空间交叉。为简化讨论,我们假定两光轴只在某一平面(如水平面)内相交, 而其中一个光轴与入射平行光束的方向平行。图1是分析带有正像系统的望远镜光轴平行度为θ的情况[1]:

图1

　　图1中P₁、P₂是望远镜的两个入瞳,P1′,P2′是望远镜的两个出瞳,O1O1′、 O2O2′是望远镜的左、右两个光轴。O1O1′与O2O2′有一个夹角θ(即光轴平行度),当平行光束即以θ角射入望远镜入瞳P2,自出瞳P2′出射时,光束方向O2′B′偏离光轴O2O2′成Mθ角,而与通过另一支望远镜管出射的光束方向O1′A′相交ε角,此时出射光束平行度为:

式中M代表望远镜放大率,θ代表望远镜左、右两光学系统光轴平行度。

　　M和θ都与制造质量有关,对于同一规格的望远镜,M并不是一个常数。出射光轴平行度ε随θ、M的变化而变化,在ε一定的情况下,θ与M成反比。亦即望远镜放大率越大,对光轴平行度的要求越严。有一些企业标准对不同放大率的望远镜规定了相同的光轴平行度,显然是不合理的。

　　现在,我们再讨论望远镜左、右两个镜筒光轴都与入射光束不平行的一般情况。图2是带有正像系统的望远镜左、右两光学系统的光轴既不相互平行又都不与平行光束入射方向平行的一般情况,为了方便讨论,仍假定在一个平面内。图中角度的正、负号按应用光学规定的法则确定。