• RSS订阅 加入收藏  设为首页
望远镜

三、折反射式望远镜——施卡式、马卡式

时间:2024/3/2 23:32:50   作者:郑士利   来源:正势利   阅读:106   评论:0
内容摘要:按观测波段分类射电望远镜、红外望远镜、光学望远镜(可见光望远镜)、紫外望远镜、X射线望远镜和γ射线望远镜。光学望远镜按光路设计又可分:折射式望远镜(伽利略式、开普勒式)、反射式望远镜(牛顿式、卡塞格林式、折轴式)和折反射式望远镜(施密特-卡塞格林、马克苏托夫-卡塞格林)。折反射式:折反射式是折射和反射的最佳结合。他在牛...

按观测波段分类

射电望远镜、红外望远镜、光学望远镜(可见光望远镜)、紫外望远镜、X射线望远镜和γ射线望远镜。

    光学望远镜按光路设计又可分:折射式望远镜(伽利略式、开普勒式)、反射式望远镜(牛顿式、卡塞格林式、折轴式)和折反射式望远镜(施密特-卡塞格林、马克苏托夫-卡塞格林)。

折反射式:折反射式是折射和反射的最佳结合。

    他在牛顿反射镜的基础上加了玻璃透镜,这种更精细的成像效果多用于专业天文摄影。

    折反式望远镜主要有施密特- 卡塞洛林式(简称施卡)和马斯洛夫-卡塞洛林式(简称马卡)两种。这类望远镜出现于20世纪30年代,其设计目标是结合折射式和反射式的优点,采用透镜和反射镜两类光学器件来成像。

三、折反射式望远镜——施卡式、马卡式

    折反式望远镜最大的优势是大部分都很紧凑,能带来大口径、长焦距又便携的使用体验。其镜筒长度仅仅是其口径的2倍至3倍,这是因为其光学系统可以将光线折叠。

    折反射式望远镜是在卡塞格林反射式望远镜的前方加装矫正镜建造的望远镜。折反射式望远镜又可以分为施密特-卡塞格林式(简称施卡/S-C)和马克苏托夫-卡塞格林式(简称马卡/M-C),其主要区别在于矫正镜。折反射式望远镜兼顾了折射镜和反射镜的优点,色差小、呈像明亮。施卡式采用非球面透镜作为矫正镜,视野较大,集光能力强,成像效果良好。光路经过前端被研磨成接近平行的非球面的改正透镜后进入镜筒,再由位于后端的球面主镜汇聚至小反射镜后反射输出,改正镜可以很好地改正与消除主镜造成的球面像差,因而使呈像更加清晰。

     对于折反射镜来说,焦比越长副镜就越小,副镜小就意味着可以获得很锐利的画质。所以马卡式望远镜非常适合用作长焦的目视观测镜,自然也就非常适合行星摄影。

     折反射式望远镜,由反射镜成像、折射镜校正像差。它的特点是镜身短,相对口径大,光力强,视场广阔,像质优良。适于巡天摄影和观测星云、彗星、流星等天体。有两个普遍的设计:施密特望远镜和马卡苏托夫望远镜。

比较一下几种结构相似的光学系统:

S-C(施卡):非球面平板校正镜,球面副镜,球面主镜

R-C:没有平板校正镜,双曲面镜副镜,双曲面主镜

M-C(马卡):弯月型改正镜,球面副镜(可以是弯月镜中心镀膜形成),球面主镜

三、折反射式望远镜——施卡式、马卡式


产品简介

    折反射望远镜最早出现于1814年。1931年,德国光学家施密特用一块别具一格的接近于平行板的非球面薄透镜作为改正镜,与球面反射镜配合,制成了可以消除球差和轴外象差的施密特式折反射望远镜,这种望远镜光力强、视场大、象差小,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。施密特望远镜已经成了天文观测的重要工具。

     1940年马克苏托夫用一个弯月形状透镜作为改正透镜,制造出另一种类型的折反射望远镜,它的两个表面是两个曲率不同的球面,相差不大,但曲率和厚度都很大。它的所有表面均为球面,比施密特式望远镜的改正板容易磨制,镜筒也比较短,但视场比施密特式望远镜小,对玻璃的要求也高一些。

    这种望远镜的特点是:光力强和可见天空区域大。因而可以看到很暗的天体,特别适合于对流星,彗星,星云的观测和大范围的巡天照相。经常使用的折反射望远镜有:施密特望远镜,马克苏托夫望远镜。

    由于折反射望远镜能兼顾折射和反射两种望远镜的优点,非常适合业余的天文观测和天文摄影,并且得到了广大天文爱好者的喜爱。

构造原理

一、折反射望远镜与遮光系统。

     外镜筒可提供望远镜组适当的遮蔽,隔绝光线直接照射主反射镜与次反射镜,使得杂散光的来源主要限制于来自小角度的光源直射与散射杂光,因为光学系统仍然存在著设计视角值之外光源直射的问题。如前所述,这些视角外的光线并未受到主、次反射镜之作用,便直接由主反射镜中央缺孔穿插而过,而直接抵达焦平面。此时消除光源直射效应最有效的方法便是增加挡光板,直接阻挡这些直射的光线,在此挡光舵板可充分发挥其抑制杂散光的功能,特别是对于光源在较大离轴角度所产生的散射杂光,在增加挡光舵板后可降低一到三个级数的杂散光能量。

二、特征光束之光束觅迹图。

     挡光板的尺寸与位置除了要考虑其抑制杂散光的效能外,也要考虑其系统成像品质的影响,过多的遮蔽会使得系统入光量降低而减低成像对比度,若系统视角受到阻隔则会有成像平面能量分布不均匀的情况。一般而言,主反射镜中央缺孔延伸而出的称之为主挡光板、环绕于次反射镜周边的则称 为次挡光板。值得注意的是设计时主挡光板不可阻挡到由主反射镜反射至次反射镜的光线,或者是由次反射镜反射的成像光线;而次挡光板是不可阻挡到主反射镜反 射至次反射镜的光线,并且要能确定其中央遮蔽率足够大,以避免次挡光板之边缘在焦平面成像。

     挡光板的位置、形状尺寸、开口大小关系到光学设计及感测器,在做法上可以先行利用轴上入射光束的初阶计算出挡光板需要的预留长度,并当成初始设计值。接著再根据光学系统的视角与感测器规格,配合特徵光线的光束追踪,如主反射镜最边缘所入射的光线与恰好通过次挡光板边缘的入射 光线来检视次挡光板与主挡光板的轮廓,,并估计组装与制作公差以决定正确尺寸。

三、增加挡光板前后系统 PST 的比较。

     决定挡光板之后即可利用 PST (point source transmittance) 来评估挡光板的效能。PST 是一般最常被使用来评估光机系统杂散光特性的方法。

    简单来说,是讨论光源在进入系统时之能量以及最后落于焦平面上之能量比例,这可以将整个光机系统的杂散 光资讯汇整成一个单一的数据,以利系统间的相互比较。

    外镜筒与主次镜挡光板是最典型的望远镜系统遮光系统,提供了增加遮光系统前后的比较,希望能给光学或是光机设计者一个参考,以了解遮光系统的重要性。

主要功能

一、必须能排除光源直射效应,防止望远镜组中的主反射镜、次反射镜与后端的修 正镜组受到视角外光源,如日光的直接照射。

二、阻隔视角外或是未遵循设计光路径,直接由主反射镜中央缺孔穿插而过的光线。

三、减少系统内的散射杂光 (scatter stray light),或是主反射镜与次反射镜之间的二次反射 (double pass) 光线焦平面成像。

四、规范望远镜组的可视范围。依据上述条件,遮光系统可分类为外镜筒 (sun-shield)、位于主反射镜中央缺孔的主挡光板 (primary baffle)、环绕于次反射镜周边的次挡光板 (secondary baffle),另有位于各遮光元件与机构上防止结构表面散射杂光的次结构,称之为挡光舵板。



标签:反射 望远镜 

逝者如斯,不舍昼夜作者QQ及微信:49922779 点击这里给我发消息

相关评论
QQ交流群:120100441    QQ客服:49922779 闽ICP备01008686号