阅读说明：本技术 双焦距系统折反式天文望远镜 (Catadioptric astronomical telescope with dual focal length system ) 是由 赵跃东 末永豊 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：本专利提供一种双焦距系统折反式天文望远镜,它通过特殊光路系统很好地校正了轴上和轴外像差,镜筒长度短,实现了在一个镜筒上满足长焦和短焦。它包括位于同一光轴上的主折射镜一、主折射镜二、主反射镜、主折射镜三；主折射镜一采用中心开孔的平凸正透镜,主折射镜一中心开孔处安装主折射镜三的镜座,主折射镜三的镜座上可拆卸连接有折反镜组或者会聚镜组；主折射镜二采用平凹负透镜；主反射镜是凹面为反射面的平凹镜,中心开孔,主反射镜中心开孔处设置会聚透镜；折反镜组是由副折射镜和副反射镜两者集成的一个组件；使用长焦距的情况下,主折射镜二在光路中折射三次,主折射镜三和副折射镜折射两次,使用短焦距的情况下,主折射镜二折射两次。(The patent provides a bifocal system refraction and reflection type astronomical telescope, which corrects the on-axis and off-axis aberration well through a special optical path system, has short lens cone length, and realizes that long focus and short focus are satisfied on one lens cone. The device comprises a primary refractor I, a primary refractor II, a primary reflector and a primary refractor III which are positioned on the same optical axis; the first primary refractor adopts a plano-convex positive lens with a central hole, a third primary refractor seat is arranged at the central hole of the first primary refractor, and a catadioptric group or a convergent group is detachably connected to the third primary refractor seat; the second primary refractor adopts a plano-concave negative lens; the main reflector is a plano-concave mirror with a concave surface as a reflecting surface, the center of the main reflector is provided with an opening, and a convergent lens is arranged at the center of the opening of the main reflector; the catadioptric group is an assembly formed by integrating a secondary refractor and a secondary reflector; under the condition of using the long focal length, the second primary refractor refracts three times in the light path, the third primary refractor refracts twice with the secondary refractor, and under the condition of using the short focal length, the second primary refractor refracts twice.)

双焦距系统折反式天文望远镜

技术领域

本技术涉及天文望远镜，具体地说，是一种长焦和短焦能够切换的双焦距系统折反式天文望远镜。

背景技术

传统的折反式天文望远镜有施密特式和马克苏托夫式。施密特式采用非球面薄透镜作为改正镜，与球面反射镜配合，光力强、视场大，适合于拍摄大面积的天区照片，尤其是对暗弱星云的拍照效果非常突出，缺点是，非球面加工难度大，价格高。马克苏托夫式用一个弯月形状透镜作为改正透镜，它的所有表面均为球面，容易加工，缺点是视场小，对玻璃的要高。传统的折反望远镜，每只镜筒只能满足一种焦距的望远镜结构，比如：相同的口径下，短焦距数值孔径大，亮度高，影像清晰，最宜观测暗星云、星团；长焦距倍率高则可用来看行星表面的细微结构，如果想同时满足以上两种观察，则需要两台望远镜。

发明内容

本专利的目的是提供一种双焦距系统折反式天文望远镜，其全部透镜均为球面，加工容易，它通过特殊光路系统很好地校正了轴上和轴外像差，镜筒长度短，并且实现了在一个镜筒上满足长焦和短焦，同时具有大视场，高亮度，高倍率和高分辨率之效果。

本专利所采用的技术方案是，该双焦距系统折反式天文望远镜，包括位于同一光轴上的主折射镜一1、主折射镜二2、主反射镜3、主折射镜三4；主折射镜一1采用中心开孔的平凸正透镜，主折射镜一1中心开孔处安装主折射镜三4的镜座，主折射镜三4的镜座上可拆卸连接有折反镜组或者会聚镜组；主折射镜二2采用平凹负透镜；主反射镜3是凹面为反射面的平凹镜，中心开孔，主反射镜3中心开孔处设置会聚透镜7；

折反镜组是由副折射镜5和副反射镜6两者集成的一个组件；

长焦观测时，主折射镜三4的镜座上连接折反镜组，光线依次经主折射镜一1和主折射镜二2到达主反射镜3，经主反射镜3的反射光线，再经主折射镜二2、主折射镜三4和副折射镜5到达副反射镜6，由副反射镜6反射的光线，又经副折射镜5、主折射镜三4、主折射镜二2后，经会聚透镜7会聚到望远镜后像方焦平面；

短焦观测时，主折射镜三4的镜座上连接会聚镜组，光线依次经主折射镜一1和主折射镜二2到达主反射镜3，经主反射镜3的反射光线，再经主折射镜二2、主折射镜三4进入会聚镜组，经会聚镜组会聚到望远镜前像方焦平面13。

作为对上述的双焦距系统折反式天文望远镜的进一步改进，会聚镜组是由会聚透镜一11、会聚透镜二12两者集成的一个组件。

作为对上述的双焦距系统折反式天文望远镜的进一步改进，主反射镜3沿光轴可移动。

作为对上述的双焦距系统折反式天文望远镜的进一步改进，它还包括转向镜，会聚透镜7出射的光线经转向镜的转向会聚到望远镜后像方焦平面9。

作为对上述的双焦距系统折反式天文望远镜的进一步改进，它还包括用于拍照的数码相机，望远镜后像方焦平面是数码相机靶面位置10。

作为对上述的双焦距系统折反式天文望远镜的进一步改进，它还包括用于观察的CCD接收器，望远镜前像方焦平面13是CCD接收器靶面位置

本技术的有益效果：

本技术在位于主折射镜一1中心开孔处的主折射镜三4的镜座上可拆卸连接有折反镜组或者会聚镜组，可以根据使用需要更换折反镜组或者会聚镜组。使用折反镜组时实现以长焦系统观测，使用会聚镜组时实现以短焦系统观测。

对于长焦系统，由主折射镜一1将成像光线引入镜筒内腔，通过主折射镜二2到达主反射镜3，反射光线第二次经过主折射镜二2，再经过主折射镜三4和副折射镜5到达副反射镜6，由副反射镜6出来的光线第二次经副折射镜5和主折射镜三4折射，再第三次经过主折射镜二2，最后经会聚透镜7成像在天文望远镜的后像方焦平面处(目视观察像面9或者数码相机靶面10)处。

更换折反镜组，用一组会聚镜组替代，可以实现短焦距，大数值孔径。

使用长焦距的情况下，主折射镜二2在光路中折射三次，主折射镜三4和副折射镜5折射两次，使用短焦距的情况下，主折射镜二2折射两次，相当于在光学系统中使用对称结构，很好的消除了球差、彗差、色差，以及轴外像散、场曲、畸变等像差。

光路的多次折反，在长焦距情况下，镜筒长度只有焦距的1/5。

附图说明

图1是长焦系统的示意图；

图2是短焦系统的示意图；

图中，1是主折射镜一

2是主折射镜二

3是主反射镜

4是主折射镜三

5是副折射镜

6是副反射镜

7是会聚透镜

8是平面反射镜

9是目视观察像面(望远镜后像方焦平面)

10是数码相机靶面(望远镜后像方焦平面)

11是会聚透镜一

12是会聚透镜二

13是望远镜前像方焦平面(CCD靶面)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本专利进行详细说明。

参见图1所示的是使用长焦系统时的双焦距系统折反式天文望远镜。

主折射镜一1采用平凸正透镜,选用低色散玻璃，有效通光口径为200mm，中心打孔，孔的中心和透镜的光轴中心要同心，两光学表面镀宽带增透膜。主折射镜二2采用平凹负透镜，选用低色散玻璃，两光学表面镀宽带增透膜，主折射镜二2在系统中光线经过三次，承担了三片透镜的功能，使轴外像差可以相互抵消，也使镜筒大大缩短。主折射镜一1镜座和主折射镜二2镜座均为中心可调。主反射镜3为平凹设计，凹面镀高反铝膜+保护膜，反射率可以达到99.5％，主反射3镜座后面有调整机构，保证主反射镜3和主折射镜一1、主折射镜二2光轴中心重合，主反射镜3可以前后移动，使远近的目标都成像在一次像面(目视观察像面9或者数码相机靶面10)处。主折射镜三4为负弯月透镜，副折射镜5为正弯月透镜，两者光学面镀宽带增透膜，光线两次通过主折射镜三4和副折射镜5，使轴外像差可以相互抵消，可以缩短镜筒尺寸。副反射镜6为平凸结构，凸面镀高反铝膜+保护膜。主折射镜三4的镜座安装在主折射镜一1的中心开孔处，副折射镜5和副反射镜6两者集成在一个组件上(即折反镜组)，通过螺纹与主折射镜三4的镜座连接，螺纹连接可以方便用会聚镜组替换折反镜组，实现短焦系统工作。会聚透镜7为双凸正透镜，将前方系统的成像光束会聚到望远镜的后像方焦平面处。平面反射镜8将成像光线偏转90°，这样使仪器更符合人机功能学。平面反射镜8也可以用直角棱镜或半五角棱镜替代，半五角棱镜成正像，观察地面上的目标可以选用。如果需要用数码相机拍照，可以选用相机接口替代平面反射镜8，10为数码相机靶面。

参见图2所示的是使用短焦系统时的双焦距系统折反式天文望远镜。

主折射镜一1采用平凸正透镜，选用低色散玻璃，有效通光口径为200mm，中心打孔，孔的中心和透镜的光轴中心要同心，两光学表面镀宽带增透膜。主折射镜二2采用平凹负透镜，选用低色散玻璃，两光学表面镀宽带增透膜，主折射镜二2在系统中光线经过两次，承担了两片透镜的功能，使轴外像差可以相互抵消，也使镜筒大大缩短。主折射镜一1镜座和主折射镜二2镜座均为中心可调。主反射镜3为平凹设计，凹面镀高反铝膜+保护膜，反射率可以达到99.5％，主反射镜3镜座后面有调整机构，保证主反射镜3和主折射镜一1、主折射镜二2光轴中心重合，主反射镜3可以前后移动，使远近的目标都成像在前像方焦平面(CCD靶面13)处。会聚镜组由会聚透镜一11、会聚透镜二12组成，会聚透镜一11为正弯月厚透镜，会聚透镜二12正弯月透镜，两者光学面镀宽带增透膜，使光线聚焦在CCD靶面13处成像。会聚透镜一11和会聚透镜二12两者集成在一个组件上(即会聚镜组)，通过螺纹与主折射镜三4的镜座连接，螺纹连接可以方便用折反镜组替换会聚镜组，实现长焦系统工作。

此天文望远镜口径为200mm，长焦距为2000mm，短焦距为1000mm。长焦模式下，镜筒的长度只有焦距的1/5(传统的结构是焦距的1/3)。