CN111983798A - 紧凑式小焦比折反射望远镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紧凑式小焦比折反射望远镜，它包括外壳以及安装于外壳上的光学系统，所述光学系统包括四片透镜，四片透镜依次排列在同一轴线上，由前至后依次为透镜四、透镜三、透镜一、透镜二；所述透镜四的前、后侧面均为凸面；所述透镜三的前、后侧面均为凹面；所述透镜一的前、后侧面均为凸面；所述透镜二的前侧面为凹面，其上镀多层高透膜，透镜二的后侧面为凸面，其上镀多层高反膜；所述透镜四与透镜三之间留有间隙，透镜三与透镜一贴合并通过紫外线光胶粘连，透镜一与透镜二之间留有间隙；所述望远镜的有效口径是D=125mm，焦距F=247.3mm，焦比f=2。通过在透镜二上镀膜，实现反射功能；使整个系统不带入新的球差，像差，色差等光学不良；极大的降低了透镜二镜片的加工难度和装配难度。

Description

紧凑式小焦比折反射望远镜

技术领域

本发明涉及一种望远镜，具体涉及一种紧凑式小焦比折反射望远镜。

背景技术

市场现有的天文望远镜的光学系统焦距都比较长，焦比比较大；焦比f：决定焦平面上单位时间内单位面积接收到的光子数量。也被作为曝光效率的重要指标。焦比越小，焦平面上单位面积接收到的光子就越多；反之则越少。也就是说焦比越小的镜子曝光效率越高。

以通光口径相同、焦比不同的两支镜子来比较：

相同的通光口径也就意味着相同时间内接收到目标天体发射出来的光子数量是相同的；焦比小的望远镜，由于焦距小（F=Df），在焦平面上所成目标的像就会比较小；而焦比大的望远镜，由于焦距大在焦平面上所成目标的像就会比较大；相同的光子数量分布在不同的面积上；显然，面积小的单位面积上是所接收到的光子就多，而面积大的单位面积上接收到的光子就少；数字影像传感器是依靠其上的微小的接收单元来接收光子，并将光子转换成光电子；这样的微小单元一般称为像元；像元是有大小的，例如QHY8L深空相机的像元尺寸是7.8μm×7.8μm，而QHY183C深空相机的像元尺寸是2.4μm×2.4μm。

我们使用某一台深空相机，挂在小焦比望远镜上；在相同的曝光时间内，天体发射出来的的光子被数量较少的像元所接收（因为成像面积小），也即单个像元可以接收到更多的光子，当然曝光效率高；反之如果挂在焦比大的望远镜上，单个像元接收到的光子较少（因为成像面积大），当然曝光效率就低由于深空天体大多都非常暗淡。

拍摄过程往往需要很长的曝光时间。如何尽量缩短曝光时间是深空天摄影同好中经常的话题。提高曝光效率当然是可以缩短曝光时间，所以选则小焦比的光学系统很有意义。

现有技术一般都是通过提升望远镜的通光口径，来实现减小焦比的目的，但成本很高（随着口径的增加，光学系统的成本将呈几何倍数增长）。

发明内容

本发明提出一种紧凑式小焦比折反射望远镜。

本发明的技术方案：

一种紧凑式小焦比折反射望远镜，所述望远镜包括外壳与光学系统；

所述外壳包括镜筒、物镜组、透镜组以及调焦座，物镜组固定连接在镜筒后端，透镜组固定连接在镜筒前端，调焦座螺纹连接在透镜组前端；

所述光学系统包括四片透镜，四片透镜依次排列在同一轴线上，由前至后依次为透镜四、透镜三、透镜一、透镜二；所述透镜四的前、后侧面均为凸面；所述透镜三的前、后侧面均为凹面；所述透镜一的前、后侧面均为凸面；所述透镜二的前侧面为凹面，其上镀多层高透膜，透镜二的后侧面为凸面，其上镀多层高反膜；所述透镜一、透镜二的半径大于透镜四、透镜三的半径；所述透镜四与透镜三之间留有间隙，透镜三的后侧面与透镜一的前侧面曲率半径一样、两者贴合并通过紫外线光胶粘连，透镜一与透镜二之间留有间隙；光线由透镜一的前侧照射透镜一的外侧部位上，经透镜一折射后照射在透镜二上，经透镜二反射后照射在透镜一的中间部位上，经透镜一、透镜三折射后照射在透镜四上，由透镜四折射出去。

透镜四安装在调焦座上，透镜三、透镜一安装在透镜组上，透镜二安装在物镜组上；相机固定安装在调焦座前端，其镜头正对透镜四前端。

所述望远镜的有效口径是D=125mm，焦距F=247.3mm，焦比f=2。

优选，所述透镜一、透镜二、透镜三、透镜四，采用多种材料搭配（S-NSL3+H-K10+H-QK3L)兼顾了该系统的色差，球差，同时还保证视场范围内像差也很好；整体光学成像品质很高；同时这些材料也很容易获取，增加该设计更大的实用性。

所述外壳还包括遮光罩，遮光罩为筒状，其固定连接在透镜组前端，并罩在调焦座与相机上。

在所述遮光罩前端配套安装有镜盖，镜盖开合，打开或关闭遮光罩前端口。

本发明设计合理，结构简单，在不改变通光口径的条件下，提供一种有效口径是D=125mm，焦距F=247.3mm，焦比f=2的折反射望远镜，虽然整体焦距缩短了，但是像高依然很大，达到直径16mm，适用于大部分的小型CCD相机，增加该镜筒更大的便携性；同时还具备如下如下优点：

1)透镜一为双凸的透镜设计，相较于市场上其它的设计是一面凸一面凹的新月形设计，相比较而言，这样设计镜片更容易定位和加工，新月形的镜片在加工中定中心磨边难度会很大，且精度难控制。

2）透镜三胶合在透镜一上，此设计可以使透镜一不必开孔，极大的降低了透镜二镜片的加工难度和装配难度；通过透镜一二次折射将光线折射通过透镜三，透镜四最终实现完整的光学光路;由此通过透镜一两次折射，也减少一片镜片，对整体光路的敏感性降低，对最终组装的精度会大大提高。

3）将透镜二使用设计成内反射，通过透镜二的光折射后再在透镜表面镀高反膜来发射光线；此反射膜的曲率半径也是契合整个设计的光学误差来修正和补偿的；使整个系统不带入新的球差，像差，色差等光学不良。

4）四片透镜即可实现以往至少六片透镜才能够达到的效果。

附图说明

图1是望远镜剖面示意图。

图2是光学系统图。

图3是透镜二示意图。

图4是透镜三与透镜一连接示意图。

图中 镜筒1-1、物镜组1-2、透镜组1-3、调焦座1-4、遮光罩1-5、镜盖1-6、透镜四2-1、透镜三2-2、透镜一2-3、透镜二2-4、高透膜2-4-1、高反膜2-4-2、相机3。

具体实施方式

如图1-4所示，一种紧凑式小焦比折反射望远镜，所述望远镜包括外壳与光学系统；

所述外壳包括镜筒1-1、物镜组1-2、透镜组1-3以及调焦座1-4，物镜组1-2固定连接在镜筒1-1后端，透镜组1-3固定连接在镜筒1-1前端，调焦座1-4固定连接在透镜组1-3前端；

所述光学系统包括四片透镜，四片透镜依次排列在同一轴线上，由前至后依次为透镜四2-1、透镜三2-2、透镜一2-3、透镜二2-4；所述透镜四2-1的前、后侧面均为凸面；所述透镜三2-2为凹透镜；所述透镜一2-3的前侧面为凸面，透镜一2-3的后侧面为平面；所述透镜二2-4的前侧面为凹面，其上镀多层高透膜2-4-1，透镜二2-4的后侧面为凸面，其上镀多层高反膜2-4-2；所述透镜一2-3、透镜二2-4的半径大于透镜四2-1、透镜三2-2的半径；所述透镜四2-1与透镜三2-2之间留有间隙，透镜三2-2的后侧面与透镜一2-3的前侧面曲率半径一样、两者贴合并通过紫外线光胶粘连，透镜一2-3与透镜二2-4之间留有间隙；所述光学系统：有效口径是D=125mm，焦距F=247.3mm，焦比f=2。

透镜四2-1安装在调焦座1-4上，透镜三2-2、透镜一2-3安装在透镜组1-3上，透镜二2-4安装在物镜组1-2上。

相机3固定安装在调焦座1-4前端，其镜头正对透镜四2-1前端；所述外壳还包括遮光罩1-5，遮光罩1-5为筒状，其固定连接在透镜组1-3前端，并罩在调焦座1-4与相机3上；在所述遮光罩1-5前端配套安装有镜盖1-6，镜盖1-6开合，打开或关闭遮光罩1-5前端口。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种紧凑式小焦比折反射望远镜，所述望远镜包括外壳与光学系统；其特征在于，

所述外壳包括镜筒、物镜组、透镜组以及调焦座，物镜组固定连接在镜筒后端，透镜组固定连接在镜筒前端，调焦座螺纹连接在透镜组前端；

所述光学系统包括四片透镜，四片透镜依次排列在同一轴线上，由前至后依次为透镜四、透镜三、透镜一、透镜二；所述透镜四的前、后侧面均为凸面；所述透镜三的前、后侧面均为凹面；所述透镜一的前、后侧面均为凸面；所述透镜二的前侧面为凹面，其上镀多层高透膜，透镜二的后侧面为凸面，其上镀多层高反膜；所述透镜一、透镜二的半径大于透镜四、透镜三的半径；所述透镜四与透镜三之间留有间隙，透镜三的后侧面与透镜一的前侧面曲率半径一样、两者贴合并通过紫外线光胶粘连，透镜一与透镜二之间留有间隙；光线由透镜一的前侧照射透镜一的外侧部位上，经透镜一折射后照射在透镜二上，经透镜二反射后照射在透镜一的中间部位上，经透镜一、透镜三折射后照射在透镜四上，由透镜四折射出去；

透镜四安装在调焦座上，透镜三、透镜一安装在透镜组上，透镜二安装在物镜组上；相机固定安装在调焦座前端，其镜头正对透镜四前端；

所述望远镜的有效口径是D=125mm，焦距F=247.3mm，焦比f=2。

2.根据权利要求3所述的一种紧凑式小焦比折反射望远镜，其特征在于，所述外壳还包括遮光罩，遮光罩为筒状，其固定连接在透镜组前端，并罩在调焦座与相机上。

3.根据权利要求4所述的一种紧凑式小焦比折反射望远镜，其特征在于，在所述遮光罩前端配套安装有镜盖，镜盖开合，打开或关闭遮光罩前端口。

Images