CN108802996A - 一种大视场巡天望远镜的三镜光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大视场巡天望远镜的三镜光学系统，包括主镜、副镜、滤光片和遮光系统，还包括第三反射镜、改正镜一、改正镜二和改正镜三，遮光系统包括三镜遮光罩、副镜遮光罩和镜筒，主镜的中部设有主镜中心孔，第三反射镜位于主镜中心孔中，三镜遮光罩位于第三反射镜的左侧且与第三反射镜密封连接，副镜位于主镜和三镜遮光罩的左侧，副镜遮光罩位于副镜的右侧且副镜遮光罩与副镜密封连接，副镜的中部设有副镜中心孔，镜筒位于副镜中心孔的左侧且镜筒的右端与副镜中部的副镜中心孔四周密封连接，镜筒的内部从右向左依次密封连接有改正镜一、改正镜二、滤光片和改正镜三；本发明可以满足大视场、宽波段、高通光量、高紫外透过率等高要求。

Description

一种大视场巡天望远镜的三镜光学系统
技术领域
本发明涉及天文光学望远镜光学系统，具体涉及一种大视场巡天望远镜的三镜光学系统。
背景技术
我们国家2.5大视场巡天望远镜项目预研工作已启动。该望远镜目标是瞄准国际前沿，力争建成北半球最先进的的巡天望远镜。然而，光学系统设计是大视场巡天望远镜设计瓶颈，也是最核心的关键技术，关系到望远镜视场、成像质量等重要参数，也决定了望远镜的整体外观，同时也是望远镜结构设计和成本控制的重要依据。世界上现有光学望远镜所采用设计方案不能满足新一代大视场巡天望远镜大视场、宽波段、高通光量、高紫外透过率高要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种大视场巡天望远镜的三镜光学系统，本大视场巡天望远镜的三镜光学系统可以满足新一代大视场巡天望远镜大视场、宽波段、高通光量、高紫外透过率等高要求。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种大视场巡天望远镜的三镜光学系统，包括主镜、副镜、滤光片和遮光系统，还包括第三反射镜、改正镜一、改正镜二和改正镜三，所述遮光系统包括三镜遮光罩、副镜遮光罩和镜筒，所述主镜的中部设有主镜中心孔，所述第三反射镜位于所述主镜中心孔中，所述三镜遮光罩位于所述第三反射镜的左侧且与第三反射镜密封连接，所述副镜位于所述主镜和三镜遮光罩的左侧，所述副镜遮光罩位于所述副镜的右侧且副镜遮光罩与所述副镜密封连接，所述副镜的中部设有副镜中心孔，所述镜筒位于所述副镜中心孔的左侧且镜筒的右端与所述副镜中部的副镜中心孔四周密封连接，所述镜筒的内部从右向左依次密封连接有改正镜一、改正镜二、滤光片和改正镜三；
所述主镜用于接收外部平行光，外部平行光经过主镜的反射调整方向从而形成反射光一，反射光一通过副镜遮光罩到达副镜上，反射光一经过副镜的反射调整方向从而形成反射光二，反射光二通过三镜遮光罩到达第三反射镜上，反射光二经过第三反射镜的反射调整方向从而形成反射光三，反射光三依次经过副镜中心孔、改正镜筒内部的改正镜一、改正镜二、滤光片和改正镜三透射到达探测器。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述主镜和第三反射镜集成在同一镜坯上。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述主镜采用口径为2.8米的类双曲面高次非球面反射镜。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述副镜采用口径为1140mm的非球面反射镜。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第三反射镜采用口径为1475mm的非球面反射镜。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述副镜遮光罩的右端的直径为1630mm。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述主镜与探测器的前端之间距离为2380mm。
本发明的有益效果为：
本发明通过以上独特的设计，即通过设置主镜口径的大小和位置、副镜口径的大小和位置、第三反射镜口径的大小和位置、三块改正镜的位置关系、副镜遮光罩的直径大小以及副镜与探测器密封窗的距离以及位置关系从而使本发明具有以下优点：（1）在3o大视场范围内和覆盖u/g/r/i/z/w的宽波段内实现优于0.4角秒像质的高质量成像，在充分利用台址优良视宁度的同时，获得了高达29.3 m2deg2的通光量；（2）高紫外透过率，扩展u波段覆盖320~390nm，其中在320nm波长处光学系统透过率大于23.5%。（3）设计非常紧凑，刚度好，探测器易于接近。（4）探测器和三个改正镜均位于副镜（第二块反射镜）后面，降低了机械设计难度。由于探测器不在光路内，极大降低了热扰动对像质量的影响。（5）遮光系统参与光学系统的优化，使系统在拦掉全部背景辐射的条件下实现最大光通量。因此本发明可以实现大视场、宽波段、高通光量、高紫外透过率等功能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面根据图1对本发明的具体实施方式作出进一步说明：
参见图1，本实施例提供一种大视场巡天望远镜的三镜光学系统，所述三镜光学系统置于探测器成像之前，所述三镜光学系统包括主镜1、副镜2、滤光片3和遮光系统，还包括第三反射镜4、改正镜一5、改正镜二6和改正镜三7，所述遮光系统包括三镜遮光罩8、副镜遮光罩9和镜筒10，所述主镜1的中部设有主镜中心孔11，所述第三反射镜4位于所述主镜中心孔11中，所述三镜遮光罩8位于所述第三反射镜4的左侧且与第三反射镜4密封连接，所述副镜2位于所述主镜1和三镜遮光罩8的左侧，所述副镜遮光罩9位于所述副镜2的右侧且副镜遮光罩9与所述副镜2密封连接，所述副镜2的中部设有副镜中心孔12，所述镜筒10位于所述副镜中心孔12的左侧且镜筒10的右端与所述副镜2中部的副镜中心孔12四周密封连接，所述镜筒10的内部从右向左依次密封连接有改正镜一5、改正镜二6、滤光片3和改正镜三7。
本实施例中的所述主镜1用于接收外部平行光13，外部平行光13经过主镜1的反射调整方向从而形成反射光一14，反射光一14通过副镜遮光罩9到达副镜2上，反射光一14经过副镜2的反射调整方向从而形成反射光二15，反射光二15通过三镜遮光罩8到达第三反射镜4上，反射光二15经过第三反射镜4的反射调整方向从而形成反射光三16，反射光三16依次经过副镜中心孔12、改正镜筒8内部的改正镜一5、改正镜二6、滤光片3和改正镜三7透射到达探测器进行成像。本实施例中的探测器采用CCD相机。探测器的前端与镜筒8密封连接。
本实施例中的所述主镜1和第三反射镜4集成在同一镜坯上。所述主镜1采用口径为2.8米的类双曲面高次非球面反射镜。所述副镜2采用口径为1140mm的非球面反射镜。所述第三反射镜4采用口径为1475mm的非球面反射镜。所述副镜遮光罩9的右端的直径为1630mm。所述主镜1与探测器的前端密封窗之间距离为2380mm。主镜1、副镜2、滤光片3、第三反射镜4、改正镜一5、改正镜二6、改正镜三7和遮光系统均通过支撑系统进行支撑安装从而形成大视场巡天望远镜，通过设置主镜1、副镜2、第三反射镜4口径的大小和位置、副镜遮光罩9的直径大小以及副镜2与探测器密封窗的距离以及位置关系从而实现大视场、宽波段、高通光量、高紫外透过率等功能。
本实施例具有以下优点：在3o大视场范围内和覆盖u/g/r/i/z/w的宽波段内实现优于0.4角秒像质的高质量成像，在充分利用台址优良视宁度的同时，获得了高达29.3m2deg2的通光量；高紫外透过率，扩展u波段覆盖320~390nm，其中在320nm波长处光学系统透过率大于23.5%。设计非常紧凑，刚度好，探测器易于接近。探测器和三个改正镜均位于副镜2（第二块反射镜）后面，降低了机械设计难度。由于探测器不在光路内，极大降低了热扰动对像质量的影响。遮光系统参与光学系统的优化，使系统在拦掉全部背景辐射的条件下实现最大光通量。因此本发明可以实现大视场、宽波段、高通光量、高紫外透过率等功能。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种大视场巡天望远镜的三镜光学系统，包括主镜（1）、副镜（2）、滤光片（3）和遮光系统，其特征在于：还包括第三反射镜（4）、改正镜一（5）、改正镜二（6）和改正镜三（7），所述遮光系统包括三镜遮光罩（8）、副镜遮光罩（9）和镜筒（10），所述主镜（1）的中部设有主镜中心孔（11），所述第三反射镜（4）位于所述主镜中心孔（11）中，所述三镜遮光罩（8）位于所述第三反射镜（4）的左侧且与第三反射镜（4）密封连接，所述副镜（2）位于所述主镜（1）和三镜遮光罩（8）的左侧，所述副镜遮光罩（9）位于所述副镜（2）的右侧且副镜遮光罩（9）与所述副镜（2）密封连接，所述副镜（2）的中部设有副镜中心孔（12），所述镜筒（10）位于所述副镜中心孔（12）的左侧且镜筒（10）的右端与所述副镜（2）中部的副镜中心孔（12）四周密封连接，所述镜筒（10）的内部从右向左依次密封连接有改正镜一（5）、改正镜二（6）、滤光片（3）和改正镜三（7）；
所述主镜（1）用于接收外部平行光（13），外部平行光（13）经过主镜（1）的反射调整方向从而形成反射光一（14），反射光一（14）通过副镜遮光罩（9）到达副镜（2）上，反射光一（14）经过副镜（2）的反射调整方向从而形成反射光二（15），反射光二（15）通过三镜遮光罩（8）到达第三反射镜（4）上，反射光二（15）经过第三反射镜（4）的反射调整方向从而形成反射光三（16），反射光三（16）依次经过副镜中心孔（12）、改正镜筒（8）内部的改正镜一（5）、改正镜二（6）、滤光片（3）和改正镜三（7）透射到达探测器。
2.根据权利要求1所述的大视场巡天望远镜的三镜光学系统，其特征在于：所述主镜（1）和第三反射镜（4）集成在同一镜坯上。
3.根据权利要求2所述的大视场巡天望远镜的三镜光学系统，其特征在于：所述主镜（1）采用口径为2.8米的类双曲面高次非球面反射镜。
4.根据权利要求3所述的大视场巡天望远镜的三镜光学系统，其特征在于：所述副镜（2）采用口径为1140mm的非球面反射镜。
5.根据权利要求4所述的大视场巡天望远镜的三镜光学系统，其特征在于：所述第三反射镜（4）采用口径为1475mm的非球面反射镜。
6.根据权利要求4所述的大视场巡天望远镜的三镜光学系统，其特征在于：所述副镜遮光罩（9）的右端的直径为1630mm。
7.根据权利要求1所述的大视场巡天望远镜的三镜光学系统，其特征在于：所述主镜（1）与探测器的前端之间距离为2380mm。
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