CN219916059U - 拓展施密特望远镜视场的焦面终端总成及施密特望远镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种拓展施密特望远镜视场的焦面终端总成及施密特望远镜，用于拓展经典施密特望远镜视场的焦面终端总成包括CCD相机和改正镜头，改正镜头包括短圆锥形镜筒和安装于镜筒内部的第一改正透镜和第二改正透镜，短圆锥形镜筒的细端与CCD相机的探测端密封连接，第一改正透镜位于短圆锥形镜筒的粗端内，第二改正透镜位于短圆锥形镜筒的细端内且临近CCD相机的探测靶面。本实用新型提出的焦面终端总成加装于经典施密特望远镜的焦面附近，可在不改变经典施密特望远镜原有光学系统结构参数和成像精度的前提下，使望远镜的有效视场直径增大一倍，将焦面终端总成从经典施密特望远镜的焦面处移除，则望远镜又能回到原有视场的成像状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及天文望远镜光学系统技术领域，具体涉及一种用于拓展经典施密特望远镜视场的焦面终端总成及采用该焦面终端总成的经典施密特望远镜。
背景技术
中国科学院紫金山天文台的近地天体探测望远镜于2016年建成并投入使用，是近地天体监测研究领域的主力观测设备，主要承担太阳系内小天体的巡天搜索与编目工作，也是国际小行星预警网的主要成员。近地天体探测望远镜的光学系统为经典施密特望远镜，由位于镜筒前端（球面主镜的球心处）通光口径1米的施密特改正板和位于镜筒后端通光口径1.2米的球面主镜构成，望远镜的施密特焦面位于球面主镜与施密特改正板中间，系统焦距1.8米，圆形视场直径为3.14°，在486.1nm-1014nm的工作波段内，全视场像斑直径（80%能量）≤2.0″，配置4K CCD相机，观测视场为4平方度。近年来，随着小行星巡天观测需求量的激增，近地天体探测望远镜4平方度的视场已不能满足实际巡天的需求，进一步提升其巡天效能成为当务之急。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中的不足，提供一种拓展施密特望远镜视场的焦面终端总成及施密特望远镜，可在不改变经典施密特望远镜原有光学系统结构参数和成像精度的前提下，以较小的成本实现望远镜巡天效能的大幅提升。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于拓展经典施密特望远镜视场的焦面终端总成，其特征在于，包括：CCD相机和改正镜头，所述改正镜头包括圆锥形镜筒以及安装于圆锥形镜筒内部的第一改正透镜和第二改正透镜，所述圆锥形镜筒的细端与CCD相机密封连接，所述第一改正透镜位于圆锥形镜筒的粗端，所述第二改正透镜位于圆锥形镜筒的细端且临近CCD相机的探测靶面设置；所述第一改正透镜为弯月形双胶合透镜，其凹面朝向第二改正透镜；所述第二改正透镜为单凸透镜，其凸面朝向第一改正透镜。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
进一步地，所述第一改正透镜的中心厚度为25mm，所述第一改正透镜的通光口径为312mm。
进一步地，所述第二改正透镜的中心厚度为18mm，所述第二改正透镜的通光口径为203mm。
进一步地，所述第二改正透镜采用融石英单凸透镜。
进一步地，所述第一改正透镜与第二改正透镜之间的距离为175mm。
进一步地，所述第二改正透镜与CCD相机的探测靶面之间的距离为6mm。
进一步地，所述CCD相机为16K CCD相机。
本实用新型还提出了一种经典施密特望远镜，其特征在于，所述望远镜的光学系统由位于镜筒前端的施密特改正板、位于镜筒后端的球面主镜和如上所述的焦面终端总成构成；所述望远镜的施密特焦面位于施密特改正板和球面主镜之间，所述焦面终端总成加装于施密特焦面处，所述改正镜头朝向球面主镜设置，所述CCD相机的探测靶面与施密特焦面重合。
外部平行光经施密特改正板的折射后到达球面主镜的反射面，经由球面主镜反射后形成汇聚光束进入改正镜头，再依次经过第一改正透镜和第二改正透镜的折射后到达CCD相机的探测靶面形成图像。
本实用新型的有益效果是：
1）本实用新型在近地天体探测望远镜的施密特焦面附近加装一个由一台16K CCD相机和一个改正镜头组成的焦面终端总成，通过改正镜头中第一改正透镜和第二改正透镜的玻璃材料选择、几何参数与位置参数的优化设计，校正因增大施密特光学系统视场而产生的像差，将望远镜的视场直径由3.14°扩大为6.28°，配合16K CCD相机，观测视场由4平方度拓展为16平方度，在486.1nm～1014nm的工作波段内，全视场像斑直径（80%能量）≤2.0″，与原有4平方度视场的像质持平，视场外围像斑有约8%的渐晕，完全满足近地天体巡天观测的成像精度需求；
2）本实用新型提出的焦面终端总成是独立结构，将其从施密特焦面处移除，望远镜即可回到原有视场的成像状态。
附图说明
图1为本实用新型的焦面终端总成的结构示意图。
图2为本实用新型的焦面终端总成加装于经典施密特望远镜光学系统结构内的示意图。
附图标记如下：1、施密特改正板；2、球面主镜；3、焦面终端总成；4、改正镜头；5、第一改正透镜；6、第二改正透镜；7、探测靶面；8、CCD相机。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型。
实施例一
参见图1，本实施例提出了一种用于拓展经典施密特望远镜视场的焦面终端总成，焦面终端总成3包括一台CCD相机8和一个改正镜头4，改正镜头4包括一个短圆锥形镜筒和安装于镜筒内部的第一改正透镜5和第二改正透镜6，短圆锥形镜筒的细端与CCD相机8的探测端密封连接，第一改正透镜5位于短圆锥形镜筒的粗端内，第二改正透镜6位于短圆锥形镜筒的细端内且临近CCD相机8的探测靶面7，第一改正透镜5为一块弯月形双胶合透镜，凹面朝向第二改正透镜6，第二改正透镜6为一块融石英单凸透镜，凸面朝向第一改正透镜5，第一改正透镜5的中心厚度为25mm，第一改正透镜5的通光口径为312mm，第二改正透镜6的中心厚度为18mm，第二改正透镜6的通光口径为203mm，第一改正透镜5与第二改正透镜6之间的距离为175mm，第二改正透镜6与CCD相机8的探测靶面7之间的距离为6mm，改正镜头的所有光学表面均为球面。
本实施例所提出的焦面终端总成是独立结构，将焦面终端总成从经典施密特望远镜的施密特焦面处移除，望远镜将回到原有视场的成像状态，具有很好的实用性，是经典施密特望远镜光学系统性能升级的一个途径。
实施例二
参见图2，本实施例提出了一种经典施密特望远镜，其光学系统由位于镜筒前端（球面主镜的球心处）的施密特改正板1和位于镜筒后端的球面主镜2构成，望远镜的施密特焦面位于球面主镜2与施密特改正板1中间，如实施例一所述的焦面终端总成3加装于施密特焦面附近，改正镜头4朝向球面主镜2，CCD相机8的探测靶面7与施密特焦面重合。
工作原理如图2所示：外部平行光经施密特改正板1的折射后到达球面主镜2的反射面，经由球面主镜2反射后调整方向形成汇聚光束，汇聚光束进入改正镜头4，依次经过第一改正透镜5和第二改正透镜6的折射后到达CCD相机8的探测靶面7形成图像。
本实施例通过在一台口径1米的经典施密特望远镜的施密特焦面附近加装一个由一台CCD相机和一个改正镜头组成的焦面终端总成，由改正镜头校正因增大施密特光学系统视场而产生的像差，将望远镜的观测视场拓展为原有观测视场的4倍，全视场的像质与原有视场像质持平，以较小的成本获得望远镜巡天效能的大幅提升。
以紫金山天文台口径1米的近地天体探测望远镜为经典施密特光学系统的范例，在近地天体探测望远镜的施密特焦面附近加装一个由一台16K CCD相机和一个改正镜头组成的焦面终端总成，通过改正镜头中第一改正透镜和第二改正透镜的玻璃材料选择、几何参数与位置参数的优化设计，校正因增大施密特光学系统视场而产生的像差，将望远镜的视场直径由3.14°扩大为6.28°，配合16K CCD相机，观测视场由4平方度拓展为16平方度，在486.1nm～1014nm的工作波段内，全视场像斑直径（80%能量）≤2.0″，与原有4平方度视场的像质持平，视场外围像斑有约8%的渐晕，完全满足近地天体巡天观测的成像精度需求。
需要注意的是，实用新型中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于拓展经典施密特望远镜视场的焦面终端总成，其特征在于，包括：CCD相机（8）和改正镜头（4），所述改正镜头（4）包括圆锥形镜筒以及安装于圆锥形镜筒内部的第一改正透镜（5）和第二改正透镜（6），所述圆锥形镜筒的细端与CCD相机（8）密封连接，所述第一改正透镜（5）位于圆锥形镜筒的粗端，所述第二改正透镜（6）位于圆锥形镜筒的细端且临近CCD相机（8）的探测靶面（7）设置；所述第一改正透镜（5）为弯月形双胶合透镜，其凹面朝向第二改正透镜（6）；所述第二改正透镜（6）为单凸透镜，其凸面朝向第一改正透镜（5）。
2.如权利要求1所述的一种用于拓展经典施密特望远镜视场的焦面终端总成，其特征在于：所述第一改正透镜（5）的中心厚度为25mm，所述第一改正透镜（5）的通光口径为312mm。
3.如权利要求1所述的一种用于拓展经典施密特望远镜视场的焦面终端总成，其特征在于：所述第二改正透镜（6）的中心厚度为18mm，所述第二改正透镜（6）的通光口径为203mm。
4.如权利要求1所述的一种用于拓展经典施密特望远镜视场的焦面终端总成，其特征在于：所述第二改正透镜（6）采用融石英单凸透镜。
5.如权利要求1所述的一种用于拓展经典施密特望远镜视场的焦面终端总成，其特征在于：所述第一改正透镜（5）与第二改正透镜（6）之间的距离为175mm。
6.如权利要求1所述的一种用于拓展经典施密特望远镜视场的焦面终端总成，其特征在于：所述第二改正透镜（6）与CCD相机（8）的探测靶面（7）之间的距离为6mm。
7.如权利要求1所述的一种用于拓展经典施密特望远镜视场的焦面终端总成，其特征在于：所述CCD相机（8）为16K CCD相机。
8.一种经典施密特望远镜，其特征在于，所述望远镜的光学系统由位于镜筒前端的施密特改正板（1）、位于镜筒后端的球面主镜（2）和如权利要求1～7任一项所述的焦面终端总成（3）构成；所述望远镜的施密特焦面位于施密特改正板（1）和球面主镜（2）之间，所述焦面终端总成（3）加装于施密特焦面处，所述改正镜头（4）朝向球面主镜（2）设置，所述CCD相机（8）的探测靶面（7）与施密特焦面重合。
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