CN2651770Y - 一种科普天文望远镜的光学结构 - Google Patents

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Abstract

一种科普天文望远镜的光学结构，含密封窗、反射主镜、反射副镜及视场改正透镜，其特征是主镜、副镜及改正镜都是球面镜，密封窗二个面中至少一个面是纯四次方非球面，光路设计为：密封窗至主镜反射后至副镜再反射后经视场改正镜至成像面。密封窗二个面可以均是纯四次方非球面，也可以一个面是纯四次方非球面，另外一个面是平面，且纯四次方非球面可以与主镜相对也可相背。视场改正透镜至少设置二块。

Description

一种科普天文望远镜的光学结构
                           技术领域
本实用新型涉及天文望远镜，特别是一种科普天文望远镜的光学结构。
                           背景技术
用于科普工作的天文望远镜以口径为200mm、焦距为2000mm的最有代表性。经典的卡塞格林天文望远镜光学结构由一块抛物面型的反射主镜与一块双曲面型的反射副镜构成(图1)，主、副镜都是非球面，制造难度大、成本高、可用视场小，不适合于科普仪器用；马克苏托夫改进了卡塞格林光学结构，增设了兼有密封窗作用的改正镜(图2)，主要的缺点是其弯月形改正镜的厚度大，材料光学均匀性要求高，弯月形改正镜加工的几何尺寸精度要求也高。设计上，虽然主、副镜及改正镜可以全部用球面，但其剩余球差使像斑要超出衍射极限。否则需要在弯月形改正镜上作非球面修改，才能得到衍射极限的光学像质。
                           发明内容
本实用新型的目的是克服上述缺陷，提供一种科普天文望远镜的光学结构，它是卡塞格林光学结构的进一步改进。
本实用新型的上述目的是这样实现的
一种科普天文望远镜的光学结构，含密封窗、反射主镜、反射副镜及视场改正透镜，其特征是主镜、副镜及改正镜都是球面镜，密封窗二个面中至少一个面是纯四次方非球面，光路设计为：从天体来的平行光经密封窗后至主镜反射后至副镜再反射后经视场改正透镜至成像面。密封窗二个面可以均是纯四次方非球面，也可以一个面是纯四次方非球面，另外一个面是平面，且纯四次方非球面可以与主镜相对也可相背。视场改正透镜至少设置二块。
本实用新型的优点及效果是成像质量好，光学设计结果可以达到衍射极限以内。除了密封窗的非球面之外，都是球面镜，这些球面镜的加工要求比较低，而且密封窗的非球面的工艺可以按加工球面的方式做，其加工方式是用抽空减压使平板变形后按球面方式加工，所以从工艺角度看，该结构都是球面光学零件。
                           附图说明
图1是经典的卡塞格林天文望远镜光学结构示意图；
图2是马克苏托夫-卡塞格林光学结构示意图；
图3是本实用新型光学结构一个实施例示意图；
图4、5是本实用新型光学结构另二个实施例示意图。
                          具体实施方式
参看图3，密封窗1一个面是纯四次方非球面，另外一个面是平面，且纯四次方非球面与主镜相对。从天体来的平行光先经过密封窗1产生一定的像差，再经主镜2反射到副镜3，从副镜反射后消除了大部分轴上像差，再经改正透镜(两块或三块)4消除轴外像差后至成像面6。改正透镜的片数取决于系统的相对口径大小。45°直角棱镜5是为了观看接近天顶的星时使用方便，不是光学设计的需要。在成像面6处可以用照相机拍摄天体像或用目镜直接观察。
下面提供一个(见图3)比较好的实施参数：密封窗1：通光孔径Φ200毫米，厚度5毫米，纯四次方非球面Y4系数＝2.2647025E-10(接近平面)，k9玻璃。主镜2：通光孔径Φ208毫米，凹面反射球面半径1155.133毫米，此反射球面顶点与密封窗1的纯四次方非球面顶点的距离430毫米，空气间隔。副镜3：通光孔径Φ72.2毫米，凸面反射球面半径528.4259毫米，其顶点与主镜2顶点距离396.1毫米，空气间隔。改正透镜4：在焦比为1∶10时，设置二块(如果焦比为1∶7.5或更小，则需要设置三块改正镜)，前面一块凸面的通光孔径Φ47毫米，球面半径51.07毫米，其顶点与副镜3顶点距离378.23毫米，空气间隔。凹面的通光孔径Φ47毫米，球面半径51.07毫米，凸、凹二顶点距离8毫米。第一块凹面与第二块凸面顶点距离54.6毫米，空气间隔。第二块凸面半径51.07毫米、凹面半径39.415毫米，凸、凹二顶点距离6毫米，通光孔径Φ38毫米。两块或三块改正透镜均为k9玻璃。45°直角棱镜5：厚38毫米，k9玻璃，转像作用，不影响成像质量。它的第一面与第二块改正镜凹面空气间隔为23.2毫米，第二面与成像面6之间空气间隔，距离73.609毫米。
密封窗1也可按照图4设置成纯四次方非球面与主镜相背或者按照图5设置成二个面均是纯四次方非球面(多加工一个纯四次方非球面增加成本，但成像质量略好)，其它构件相同，但相关参数应按公知的光学优化设计重新计算。

Claims (5)

1、一种科普天文望远镜的光学结构，含密封窗、反射主镜、反射副镜及视场改正透镜，其特征是主镜、副镜及改正镜都是球面镜，密封窗二个面中至少一个面是纯四次方非球面，光路设计为：从天体来的平行光经密封窗后至主镜反射后至副镜再反射后经视场改正透镜至成像面。
2、根据权利要求1所述科普天文望远镜的光学结构，其特征是密封窗二个面均是纯四次方非球面。
3、根据权利要求1所述科普天文望远镜的光学结构，其特征是密封窗二个面中一个面是纯四次方非球面，另外一个面是平面。
4、根据权利要求3所述科普天文望远镜的光学结构，其特征是纯四次方非球面与主镜相对。
5、根据权利要求1或2或3或4所述科普天文望远镜的光学结构，其特征是视场改正透镜至少设置二块。
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