專利名稱：：多功能天文望遠鏡物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及光學(xué)裝置，適用于高性能天文望遠鏡的需求，也可用于與電視攝像機或數(shù)碼相機相配套的遠距離監(jiān)控攝像光學(xué)鏡頭?，F(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)有折射式天文望遠鏡均由物鏡和目鏡組成，其整機結(jié)構(gòu)基本上是直筒式的，橫向長度較長。整體結(jié)構(gòu)配重不合適時，會影響整機的穩(wěn)定性，影響其防振性能。為了與計算機等外圍設(shè)備相配套，通常只能將數(shù)碼攝像機接到目鏡的后面，不能做到攝像和目視同時兼用。此外，對遠近目標(biāo)的調(diào)焦，均采用目鏡組件前后調(diào)節(jié)，很難實現(xiàn)電動調(diào)焦或自動調(diào)隹。"、、O我們計算了國內(nèi)外一些復(fù)消色差天文望遠鏡物鏡，發(fā)現(xiàn)這些物鏡的邊緣視場的成像質(zhì)量遠比中心差，其傳遞函數(shù)值也差，不利于大范圍的觀察。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述不足，提供橫向長度短，視距調(diào)整快速，能方便地與攝像機連接，成像性能高的多功能天文望遠鏡物鏡。本發(fā)明的方案是發(fā)明的實用新型光學(xué)裝置是由三片式主物鏡、三片反光鏡和一組分束立方棱鏡及一片平場透鏡組成。三片反光鏡和立方棱鏡置于主物鏡焦面附近，形成縱向呈長立方形的排列，使光束向縱向偏折，起到大幅壓縮望遠鏡橫向長度的作用。主物鏡由第(l)片雙凸正透鏡，第(2)片雙凹負透鏡，第(3)片雙凸正透鏡構(gòu)成，選用的材料順序為Qk;，TF,和ZBaF,;第(4)、(5)、(6)片為平行平板反光鏡，其反光面設(shè)在前表面并鍍制可見光譜區(qū)域高反射率多層膜，選用的材料為1(9或1(4;第(7)片為分束立方棱鏡，它是由兩片直角棱鏡膠合而成，其中一片棱鏡的斜面鍍銀或鋁反射膜，其透反比在0.4:0.6或0.3:0.7之間，使用的材料為K9;平場透鏡(8)為凹凸負透鏡，選取用的材料為ZF2，光欄設(shè)在第(l)面上。光學(xué)裝置必須滿足的條件如下1.47<n,<l.52，u,>64........................(1)1.53<n2<1.62，35<u2<41..................(2)1.58<n3<l.66,51<u3<55..................(3)1.65<n8<1.71，28<u4<34..................(4)O.OKlH卜|鈀|<0.03，|R9|<|R,。|……(5)。本實用新型的優(yōu)點在于采用在主物鏡焦面附近插入在縱向呈長正方形排列的三片反光鏡和分束正方棱鏡的結(jié)構(gòu)，使橫向光束向縱向偏折的方案，由于被壓縮的橫向光束的長度是縱向偏折光束高度的兩倍，因此可在不增加縱向高度太多的情況下，可大幅壓縮望遠鏡的橫向長度，能使天文望遠鏡的防振和穩(wěn)定性能進一步提高。當(dāng)反光鏡(5)和(6)同步上下移動時，可改變望遠鏡的像方截距，因此新方案采用物鏡方調(diào)焦方式來替代傳統(tǒng)的目鏡方式，很顯然反光鏡(5)和(6)的上下同步移動值是調(diào)焦量的兩倍，可實現(xiàn)快速調(diào)焦。由于縱向的可用空間比較大，可實現(xiàn)安裝電動調(diào)焦裝置，和攝像機配合也可實現(xiàn)自動調(diào)焦。分束立方棱鏡的采用，可使一束光束經(jīng)半透半反射面進入目鏡，透過半透半反射面的另一束光可進入設(shè)置的攝像系統(tǒng)，實現(xiàn)目視和攝像同時進行。引入平場透鏡后，可校正場曲和像散，使邊緣圖象的成像質(zhì)量大幅提高。平面反光鏡鍍制可見光譜區(qū)域高反射率多層膜，其反射率不小于98%。圖1是現(xiàn)有常用的折射式天文望遠鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型采用的復(fù)消色差天文望遠鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)方案示意圖。其中，第(l)、(2)、(3)片為主物鏡;第(4)、(5)、(6)為反光鏡，第(7)片為分束棱鏡；第(S)片為平場透鏡；第(9)為視場光欄；第(仰為目鏡組；第(ll)為直角棱鏡；第肪為攝像轉(zhuǎn)接鏡；第G3)為CCD或CMOS攝像器件，第(14)為物鏡的入圖3是本實用新型采用的復(fù)消色差望遠物鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)計算示意圖。其中，第(l)、(2)、(3)片為主物鏡；第(4)、(5)、(6)為反光鏡的位置；第(7)片為分束棱鏡；第(8)片為平場透鏡；R為透鏡的曲率半徑；d為透鏡的厚度或透鏡間的空氣間隔；1'為物鏡的后截距。圖4是本發(fā)明實例取f'=570mm，F(xiàn)w,=6.8，消色譜線d(g，f，e，c)時，不同視場(軸上、0.5"、0.707"、的幾何像差曲線圖。a為球差，b為像散和相對畸變，c為倍率色差，d為子午和弧矢方向的特性曲線圖。球差、象散、相對畸變、倍率色差的橫坐標(biāo)單位分別為mm、"百分比"和微米。特性曲線圖的最大縱坐標(biāo)單位為士10微米。圖5是本發(fā)明實例取f'=570mm，F(xiàn)w=6.8，消色譜線d(g，f，e，c)時，不同視場(軸上、0.5"、0.707"、lw)的點列圖。直徑的對比標(biāo)準(zhǔn)尺寸單位為100微米。圖6是本發(fā)明實例取f'二570mm，F(xiàn)^二6.8，消色譜線d(g，f，e，c)時，不同視場(軸上、0.5"、0.707"、1")的光學(xué)傳遞函數(shù)圖。橫坐標(biāo)單位是線對/ram。實施例發(fā)明的新型光學(xué)裝置是由三片式主物鏡、三片式光束往縱向垂直偏折的反光鏡和一組分束立方棱鏡及一片平場透鏡組成。主物鏡由第(l)片雙凸正透鏡，第(2)片雙凹負透鏡，第(3)片雙凸正透鏡構(gòu)成。第(4)、第(5)、第(6)片為平行平板反光鏡。第(7)片為分束立方棱鏡，第(8)片為凹凸平場負透鏡。望遠鏡的光欄設(shè)在第一面上。光學(xué)裝置必須滿足的條件如下1.47<n,<1.52，u,>64........................(1)1.53<n2<1.62，35<u2<41..................(2)1.58<n3<l.66，51<u3<55..................(3)1.64<n8<1.71，30<u8<34..................(4)0.01<1監(jiān)H^l<0.03，|R9|<|R,。|……(5)。設(shè)定上述必須滿足條件的目的是條件(l)、(2)、(3)設(shè)定的目的是有效地控制主物鏡的二級光譜(色球差)條件(4)設(shè)定的目的是產(chǎn)生較大的負三級場曲像差系數(shù)(一S》和倍率色差像差系數(shù)C2，而且使該片的兩面曲率半徑不太小且不同心。條件(5)設(shè)定的目的是在校正系統(tǒng)的場曲的同時，使平場透鏡承擔(dān)的軸上偏角很小，它不影響已校正好的像差和二極光譜。本實用新型的主要特征是-本案實用新型的光學(xué)裝置的主要特征是，在主物鏡焦面附近設(shè)置由三片反光鏡和一組分束棱鏡呈長立方形排列的光束偏折裝置以及一片平場多鏡組成，使橫向光束向縱向偏折，同時使軸外像差得到校正。表l是本實用新型的實例E.F.L=570mm，F(xiàn)NO=6.8，2w=1.8°，消色譜線d(g，f，e，c)表1:各鏡片數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>根據(jù)上表數(shù)據(jù)計算的望遠鏡物鏡的三級像差系數(shù)為J>=-0.00182J]S2=-0.00081=0.000252&=—0.000185>5=_0.0061=0.00059J]C2=-0.00007。權(quán)利要求1，多功能天文望遠鏡物鏡，包括三片式主物鏡、三片反光鏡和一組分束立方棱鏡及一片平場透鏡組成，其特征在于主物鏡由第(1)片雙凸正透鏡，第(2)片雙凹負透鏡，第(3)片雙凸正透鏡構(gòu)成，第(4)、(5)、(6)片為平行平板反光鏡，第(7)片為由兩片直角棱鏡膠合而成的分束立方棱鏡，第(8)片為凹凸負透鏡平場透鏡；光欄設(shè)在第(1)面上，光學(xué)裝置必須滿足的條件如下1.47＜n1＜1.52，υ1＞64……………………(1)1.53＜n2＜1.62，35＜υ2＜41………………(2)1.58＜n3＜1.66，51＜υ3＜55………………(3)1.68＜n8＜1.74，28＜υ8＜34………………(4)0.01＜|h9/R9|-|h10/R10|＜0.03，|R9|＜|R10|……(5)。2，根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能天文望遠鏡物鏡，其特征在于在主物鏡焦面附近插入縱向呈長方形排列的三片反光鏡和分束立方棱鏡的光束偏折裝置及一片平場透鏡，增加功能和提高圖像質(zhì)量。專利摘要多功能天文望遠鏡物鏡，涉及光學(xué)鏡頭裝置，適用于小型化高性能復(fù)消色差天文望遠鏡的要求，也可用于遠距離監(jiān)控的電視或數(shù)碼攝像機。其特征在于，它是由三片式主物鏡(依次是雙凸正透鏡1、雙凹負透鏡2、雙凸正透鏡3)和置于主物鏡焦平面附近的三片反光鏡(4、5、6)、分束立方棱鏡(7)構(gòu)成光束偏折裝置及凹凸型平場透鏡(8)組成。入瞳設(shè)在第(1)面上。滿足條件1.47＜n₁＜1.52，υ₁＞64；1.53＜n₂＜1.62，35＜υ₂＜41；1.58＜n₃＜1.66，51＜υ₃＜55；1.65＜n₈＜1.74，28＜υ₈＜34；0.01＜|h₉/R₉|-|h₁₀/R₁₀|＜0.03，|R₉|＜|R₁₀|。光學(xué)裝置提供橫向長度短，視距調(diào)整快速，能方便與攝像機連接，成像性能高的復(fù)消色差望遠物鏡。文檔編號G02B23/04GK201159792SQ20072000608公開日2008年12月3日申請日期2007年1月15日優(yōu)先權(quán)日2007年1月15日發(fā)明者王亦雄,賴愛光,賴英輝申請人:福鼎市一雄光學(xué)儀器有限公司;賴愛光