一种长焦距大口径天文望远镜光学系统

摘要

本发明涉及一种长焦距大口径天文望远镜光学系统，所述光学系统沿光路方向依次设置有正月牙透镜A、正月牙透镜B、双凹透镜C、正月牙透镜D、由双凹透镜E和正月牙透镜F密接构成的第一胶合组、双凸透镜G、由双凸透镜H和双凹透镜I密接构成的第二胶合组以及正月牙透镜J。本发明长焦距大口径天文望远镜光学系统采用全折射式的光学结构，在满足高斯光学和提高光学系统像质的前提下，优化了结构，减轻镜头的重量，做到良好的性价比，良好的可加工性和易装配性，具有长度短、体积小、重量轻的优点，同时具有大孔径、大视场的特点，极大地提高了望远镜的观测能力和效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种长焦距大口径天文望远镜光学系统。

背景技术

天文观测的对象大多是遥远的暗弱天体。只有采用口径尽量大的望远镜，收集更多的天体辐射，才能发现新的天体或对暗弱天体进行有效的观测，以及进行光度、分光等方面的测量和研究。增大口径是提高望远镜分辨本领的一个重要途径。长焦距、大相对孔径的折射系统存在透镜材料及加工费用昂贵、装调难度大的不足，研究和开发长焦距、大口径、小体积的天文望远镜是当前的热点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种长度短，体积小，具有大孔径、大视场的长焦距大口径天文望远镜光学系统。

本发明采用以下方案实现：一种长焦距大口径天文望远镜光学系统，所述光学系统沿光路方向依次设置有正月牙透镜A、正月牙透镜B、双凹透镜C、正月牙透镜D、由双凹透镜E和正月牙透镜F密接构成的第一胶合组、双凸透镜G、由双凸透镜H和双凹透镜I密接构成的第二胶合组以及正月牙透镜J。

进一步的，所述正月牙透镜A与正月牙透镜B之间的空气间隔为186.89mm，正月牙透镜B与双凹透镜C之间的空气间隔为11.51mm，双凹透镜C与正月牙透镜D之间的空气间隔为14.63mm，正月牙透镜D与第一胶合组之间的空气间隔为11.68mm，第一胶合组与双凸透镜G之间的空气间隔为117.93mm，双凸透镜G和第二胶合组之间的空气间隔为0.5mm，第二胶合组与正月牙透镜J之间的空气间隔为5.03mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明长焦距大口径天文望远镜光学系统采用全折射式的光学结构，在满足高斯光学和提高光学系统像质的前提下，优化了结构，减轻镜头的重量，做到良好的性价比，良好的可加工性和易装配性，具有长度短、体积小、重量轻的优点，同时具有大孔径、大视场的特点，极大地提高了望远镜的观测能力和效率。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例光学系统图。

具体实施方式

如图1所示，一种长焦距大口径天文望远镜光学系统，所述光学系统沿光路方向依次设置有正月牙透镜A、正月牙透镜B、双凹透镜C、正月牙透镜D、由双凹透镜E和正月牙透镜F密接构成的第一胶合组、双凸透镜G、由双凸透镜H和双凹透镜I密接构成的第二胶合组以及正月牙透镜J；该光路结构提高了镜片加工的工艺性能和光学系统的装配性能，降低了技术风险，在光路设计时，第一片镜片设计为近似平凸透镜的结构，便于镜片的加工。

镜头采用全折射式的光学结构，采用双高斯的变形结构作为该系统的基本雏形，使镜片通光在中后组得到迅速的减小，从而使镜头的重量，长度都得到有效的控制。该镜头入瞳口径大于280mm，在满足通光能量和保证像质的情况下，结构轻小紧凑；在满足星相机分辨率的前提下，尽可能提高能量集中度。根据天光的分布和传感器的光谱响应特性，在480nm-860nm谱段范围内复消色差。做到良好的性价比，良好的可加工性和易装配性，具有长度短、体积小、重量轻的优点，同时具有大孔径、大视场的特点。

其采用十片式的初始结构，以达到较好的可加工和易装配性以及良好的像质。由于大片胶合工艺的困难性，因此大片没有采用胶合组。用ZEMAX光学设计软件对选定的雏形进行设计和自动优化。根据像差理论，要提高长焦距、大孔径镜头的分辨率，应该着重校正好系统的轴上像差，尤其是要降低二级光谱。在优化设计中，合理地选择操作数和权重，使各种像差得到有效的控制。考虑到大镜片的加工难度,设计时加大部分空气间隔，使得中后组镜片迅速减小。

在本实施例中，所述正月牙透镜A与正月牙透镜B之间的空气间隔为186.89mm，正月牙透镜B与双凹透镜C之间的空气间隔为11.51mm，双凹透镜C与正月牙透镜D之间的空气间隔为14.63mm，正月牙透镜D与第一胶合组之间的空气间隔为11.68mm，第一胶合组与双凸透镜G之间的空气间隔为117.93mm，双凸透镜G和第二胶合组之间的空气间隔为0.5mm，第二胶合组与正月牙透镜J之间的空气间隔为5.03mm。

在本实施例中，还包括镜筒，镜筒内部密封充氮气。

本发明光学系统中各个镜片的具体参数见下表：

由上述镜片组成的光学系统达到了如下的光学指标：

1、焦距：f′=350mm；

2、相对孔径：D/F=1/1.25；

3、视场角：8.5°；

4、设计波段：在485－865nm 复消色差；

5、星像大小（RMS）：全视场星像半径8.8μm(设计值)；

6、白光透过率：≥77.5%；

7、镜筒总长：863mm（含遮光罩）；

8、镜筒总重：约64.5kg（不含CCD探测器、滤光片转轮等）；

9、后截距：≥65mm。

本发明长焦距大口径天文望远镜光学系统的优点：

（1）采用全折射式的光学结构，使镜头能适应各种环境条件长期工作；

（2）采用双高斯的变形结构作为该系统的基本雏形，使镜片通光在中后组得到迅速的减小，从而使镜头的重量、长度都得到有效的控制；提高了性价比，在满足高斯光学和提高光学系统像质的前提下，优化了结构，减轻镜头的重量；

（3）提高镜片加工的工艺性能和光学系统的易装配，降低了技术风险，在光路设计时，把口径大于318mm的第一片镜片设计为近似平凸透镜的结构，便于镜片的加工；

（4）内部密封充氮，提高环境适应能力和光学性能。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。