專利名稱：一種科普天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及天文望遠(yuǎn)鏡，特別是一種科普天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
用于科普工作的天文望遠(yuǎn)鏡以口徑為200mm、焦距為2000mm的最有代表性。經(jīng)典的卡塞格林天文望遠(yuǎn)鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)由一塊拋物面型的反射主鏡與一塊雙曲面型的反射副鏡構(gòu)成(圖1)，主、副鏡都是非球面，制造難度大、成本高、可用視場(chǎng)小，不適合于科普儀器用；馬克蘇托夫改進(jìn)了卡塞格林光學(xué)結(jié)構(gòu)，增設(shè)了兼有密封窗作用的改正鏡(圖2)，主要的缺點(diǎn)是其彎月形改正鏡的厚度大，材料光學(xué)均勻性要求高，彎月形改正鏡加工的幾何尺寸精度要求也高。設(shè)計(jì)上，雖然主、副鏡及改正鏡可以全部用球面，但其剩余球差使像斑要超出衍射極限。否則需要在彎月形改正鏡上作非球面修改，才能得到衍射極限的光學(xué)像質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服上述缺陷，提供一種科普天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)，它是卡塞格林光學(xué)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)。
本實(shí)用新型的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種科普天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)，含密封窗、反射主鏡、反射副鏡及視場(chǎng)改正透鏡，其特征是主鏡、副鏡及改正鏡都是球面鏡，密封窗二個(gè)面中至少一個(gè)面是純四次方非球面，光路設(shè)計(jì)為從天體來(lái)的平行光經(jīng)密封窗后至主鏡反射后至副鏡再反射后經(jīng)視場(chǎng)改正透鏡至成像面。密封窗二個(gè)面可以均是純四次方非球面，也可以一個(gè)面是純四次方非球面，另外一個(gè)面是平面，且純四次方非球面可以與主鏡相對(duì)也可相背。視場(chǎng)改正透鏡至少設(shè)置二塊。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及效果是成像質(zhì)量好，光學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)果可以達(dá)到衍射極限以內(nèi)。除了密封窗的非球面之外，都是球面鏡，這些球面鏡的加工要求比較低，而且密封窗的非球面的工藝可以按加工球面的方式做，其加工方式是用抽空減壓使平板變形后按球面方式加工，所以從工藝角度看，該結(jié)構(gòu)都是球面光學(xué)零件。


圖1是經(jīng)典的卡塞格林天文望遠(yuǎn)鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是馬克蘇托夫-卡塞格林光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型光學(xué)結(jié)構(gòu)一個(gè)實(shí)施例示意圖；圖4、5是本實(shí)用新型光學(xué)結(jié)構(gòu)另二個(gè)實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
參看圖3，密封窗1一個(gè)面是純四次方非球面，另外一個(gè)面是平面，且純四次方非球面與主鏡相對(duì)。從天體來(lái)的平行光先經(jīng)過(guò)密封窗1產(chǎn)生一定的像差，再經(jīng)主鏡2反射到副鏡3，從副鏡反射后消除了大部分軸上像差，再經(jīng)改正透鏡(兩塊或三塊)4消除軸外像差后至成像面6。改正透鏡的片數(shù)取決于系統(tǒng)的相對(duì)口徑大小。45°直角棱鏡5是為了觀看接近天頂?shù)男菚r(shí)使用方便，不是光學(xué)設(shè)計(jì)的需要。在成像面6處可以用照相機(jī)拍攝天體像或用目鏡直接觀察。
下面提供一個(gè)(見(jiàn)圖3)比較好的實(shí)施參數(shù)密封窗1通光孔徑Φ200毫米，厚度5毫米，純四次方非球面Y4系數(shù)＝2.2647025E-10(接近平面)，k9玻璃。主鏡2通光孔徑Φ208毫米，凹面反射球面半徑1155.133毫米，此反射球面頂點(diǎn)與密封窗1的純四次方非球面頂點(diǎn)的距離430毫米，空氣間隔。副鏡3通光孔徑Φ72.2毫米，凸面反射球面半徑528.4259毫米，其頂點(diǎn)與主鏡2頂點(diǎn)距離396.1毫米，空氣間隔。改正透鏡4在焦比為1∶10時(shí)，設(shè)置二塊(如果焦比為1∶7.5或更小，則需要設(shè)置三塊改正鏡)，前面一塊凸面的通光孔徑Φ47毫米，球面半徑51.07毫米，其頂點(diǎn)與副鏡3頂點(diǎn)距離378.23毫米，空氣間隔。凹面的通光孔徑Φ47毫米，球面半徑51.07毫米，凸、凹二頂點(diǎn)距離8毫米。第一塊凹面與第二塊凸面頂點(diǎn)距離54.6毫米，空氣間隔。第二塊凸面半徑51.07毫米、凹面半徑39.415毫米，凸、凹二頂點(diǎn)距離6毫米，通光孔徑Φ38毫米。兩塊或三塊改正透鏡均為k9玻璃。45°直角棱鏡5厚38毫米，k9玻璃，轉(zhuǎn)像作用，不影響成像質(zhì)量。它的第一面與第二塊改正鏡凹面空氣間隔為23.2毫米，第二面與成像面6之間空氣間隔，距離73.609毫米。
密封窗1也可按照?qǐng)D4設(shè)置成純四次方非球面與主鏡相背或者按照?qǐng)D5設(shè)置成二個(gè)面均是純四次方非球面(多加工一個(gè)純四次方非球面增加成本，但成像質(zhì)量略好)，其它構(gòu)件相同，但相關(guān)參數(shù)應(yīng)按公知的光學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)重新計(jì)算。
權(quán)利要求1.一種科普天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)，含密封窗、反射主鏡、反射副鏡及視場(chǎng)改正透鏡，其特征是主鏡、副鏡及改正鏡都是球面鏡，密封窗二個(gè)面中至少一個(gè)面是純四次方非球面，光路設(shè)計(jì)為從天體來(lái)的平行光經(jīng)密封窗后至主鏡反射后至副鏡再反射后經(jīng)視場(chǎng)改正透鏡至成像面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述科普天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征是密封窗二個(gè)面均是純四次方非球面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述科普天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征是密封窗二個(gè)面中一個(gè)面是純四次方非球面，另外一個(gè)面是平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述科普天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征是純四次方非球面與主鏡相對(duì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述科普天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征是視場(chǎng)改正透鏡至少設(shè)置二塊。
專利摘要一種科普天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)，含密封窗、反射主鏡、反射副鏡及視場(chǎng)改正透鏡，其特征是主鏡、副鏡及改正鏡都是球面鏡，密封窗二個(gè)面中至少一個(gè)面是純四次方非球面，光路設(shè)計(jì)為密封窗至主鏡反射后至副鏡再反射后經(jīng)視場(chǎng)改正鏡至成像面。密封窗二個(gè)面可以均是純四次方非球面，也可以一個(gè)面是純四次方非球面，另外一個(gè)面是平面，且純四次方非球面可以與主鏡相對(duì)也可相背。視場(chǎng)改正透鏡至少設(shè)置二塊。
文檔編號(hào)G02B23/02GK2651770SQ20032011010
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月13日
發(fā)明者潘君驊 申請(qǐng)人:潘君驊