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2013-12-12  没有看看

望远镜的光学系统分类及常见类型

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望远镜的光学系统,广义上基本上分为折射式,反射式,折反射式,运动望远镜几乎都是折射式,天文望远镜则各种系统都很常见。
在实际应用中,由于运动望远镜几乎都是折射式望远镜,并且为了有效降低系统长度和便于携带,大多数运动望远镜都有棱镜系统,按照国际流行的分类方法,运动望远镜的实际分类是按照棱镜系统划分,而天文望远镜,观察镜则按照广义的光学系统分类。

本站望远镜的光学系统沿用目前国际流行的分类方法,共分为六种典型结构:
折射式
普罗棱镜式
屋脊棱镜式
复合棱镜式
牛顿反射式
折反射式

以下是各种光学系统原理及特点的简单解释:

一、运动望远镜的光学系统
运动望远镜几乎都是折射式,除了某些特殊产品,为了有效降低系统长度和便于携带,大多数运动望远镜都有棱镜系统,较常见的有屋脊,普罗棱镜。
屋脊望远镜



采用屋脊棱镜,优点是体积紧凑,便于日常携带使用,缺点是棱镜形状复杂,成本较高。
屋脊望远镜优点:
●重量轻,体积紧凑,便于日常携带使用
●外形美观
屋脊望远镜缺点
●棱镜复杂,加工成本高,同等口径价格高
●大口径规格体积优势不再明显
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普罗望远镜


采用直角棱镜,优点是棱镜简单,较低成本即可达到较佳效果,缺点是体积相对比较大。
普罗望远镜优点:
●结构简单,成本低
●同等价格一般光学性能较好
普罗望远镜缺点
●同等口径产品体积重量相对屋脊大
●体积不能做得很小

二、天文望远镜的光学系统
折射望远镜



折射望远镜采用透镜作为主镜,光线通过镜头和镜筒折射汇聚于一点,称为"焦平面"。
长期以来,折射望远镜的薄壁长管结构外观,和百年前伽利略时代无太大区别,但现代的优质光学玻璃、多层镀膜技术使您可以体会伽利略从未梦想过的精彩天空。
对于希望简便的机械设计、高可靠性、方便使用的人来说,折射式望远镜是很受欢迎的设计。
因为焦距由镜管的长度决定,通常超过4英寸口径的折射望远镜将变的非常笨重和昂贵,这在一定程度上限制了折射望远镜的经济口径,但对于更喜欢操作的易用性和通用性的初学者,折射望远镜仍然是是一个很好的选择。
因为具有宽广的视野,高对比度和良好的清晰度,折射望远镜同时也是受欢迎的热门选择。
折射望远镜优点:
●易于设置和使用
●简单和可靠的设计
●很少或不需要维护
●观测月球、行星、双星表现出色,尤其是较大口径的产品
●易于地面观景
●不需要第二反射镜或中心遮挡,具有高对比度
●具有较好的消色差设计,和极好的APO高消色差、萤石设计规格
●密封的镜筒避免了空气扰动图像并保护光学镜片
●物镜永久固定式安装,无需校正
折射望远镜缺点
●大口径规格比较昂贵
●较重,长度和体积比同等口径和焦距的牛顿反射或折反望远镜更大
●增大口径的成本因素限制了商业产品的最大尺寸,经济的设计大多为中小口径产品
●存在一些色彩畸变(消色差双胶合透镜)
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牛顿反射望远镜


牛顿反射望远镜采用一面凹面镜作为主要物镜,光进入镜筒的底端,然后折回开口处的第二反射镜,再次改变方向进入目镜焦平面。
目镜为便于观察,被安置靠近望远镜镜筒顶部的侧方。
牛顿反射望远镜用镜子替换昂贵笨重的透镜收集和聚焦光线,从而使您的每一分钱提供更加多的光线会集的力量。
牛顿反射望远镜系统使您能拥有焦距长达1000mm而仍然相对地紧凑和便携的望远镜。
因为主镜被暴露在空气和尘土中,牛顿反射器望远镜要求更多维护与保养。
然而,这个小缺点不阻碍这个类型望远镜的大众化,对于那些想要一台价格经济,但仍然可以解决观测微弱,遥远的目标的用户来说,牛顿反射望远镜是一个理想的选择。
由于光学系统的原理,牛顿望远镜的成像是一个倒像,倒像并不影响天文观测,因此牛顿反射望远镜是天文学使用的最佳选择。通过正像镜等附加镜头,可以将图像校正过来,但会降低成像质量。
牛顿反射望远镜优势
●和折射和折反望远镜,同样口径成本最低,因为大口径的反射镜比透镜的生产成本低很多。
●紧凑合理,便携性好,焦距可达1000mm以上
●由于焦比普遍较短(f/4到f/8),具有卓越的微弱深空天体观测性能,例如遥远的星系、星云和星团,
●较好的月球和行星的观测性能
● 较好的深空天体摄影性能(但不是很方便,难度大于折反望远镜)
●由于采用反射镜作为主镜,无色差
牛顿反射望远镜缺点
●一般不适合地面应用
●由于第二反射镜的遮挡,相对折射望远镜略有光线损失
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施密特-卡塞格林望远镜(Schmidt-Cassegrain)
Schmidt-Cassegrain望远镜在光学叫的Catadioptrics类别。


折反望远镜使用反光镜和透镜的组合“折叠” (反射)光路和形成图象。
有二个普遍的设计:
Schmidt-Cassegrain(施密特-卡塞格林)和Maksutov-Cassegrain(马卡苏托夫-卡塞格林)。
在施密特-卡塞格伦系统,光通过薄的非球面校正透镜进入镜筒,然后接触球面主镜。
被球面主镜反射的光线折回镜筒开口中部的第二反射镜,然后再次被第二反射镜反射,光线通过镜筒内部中间的管子聚集在目镜形成图象。
在世界各地被销售在3。5”以上的口径的望远镜,折反望远镜是现代应用最普遍和最多的光学设计。
折反望远镜结合透镜和镜子的优点并消灭他们的缺点,可以同时提供折射型望远镜的高清晰和对比,以及反射型望远镜的低色差。
折反望远镜的平均焦比f/10,因此大多类型足够满足摄影需要。
因为所有光学元件都被牢固的安装和校准,他们也是更加容易维护。
折反望远镜提供了聚光力、长焦距、便携和经济性的最好组合。
施密特-卡塞格林优点
●最佳全能望远镜设计
●结合反射镜和光学透镜双方优势并同时消除其弊端
●优良光学影像,高锐度和较开阔的视场
●优秀的深空天文观测性能
●很好的月球、行星和双星观测性能
●优秀的摄影和地面观景性能
●焦比一般约为f/10
●封闭设计降低空气气流对图像的扰动
●非常紧凑和便携
●使用方便
●耐用和几乎无需维修
●相对同等口径折射望远镜,大口径时具有更合理成本
●最多才多艺型望远镜
●比其他类型的望远镜有更多配件
●在所有望远镜类型中近焦能力最好
施密特-卡塞格林望远镜缺点
●比同等口径的牛顿反射镜更昂贵
●由于第二反射镜的遮挡,相对折射望远镜略有光线损失
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马卡苏托夫-卡塞格林望远镜


马卡苏托夫-卡塞格林望远镜也属于折反类型,他和施密特-卡塞格林具有相似的优点处和缺点。
它使用一个厚实的有很大曲率的半月型改正透镜,和一个第二反射镜(第二反射镜者通常是改正透镜上的一个镀铝的圆点),马卡苏托夫望远镜一个典型的特点是第二反射镜非常小,因此相对施密特望远镜而言,马卡苏托夫望远镜行星观测的性能更好。
马卡苏托夫-卡塞格林望远镜优点(与施密特-卡塞格伦比较)
●较小的第二反射镜遮挡,因此观测行星对比度和细节略有增加
●制造更便宜
●长焦距,可以获得较高的放大倍率用于观测行星
马卡苏托夫-卡塞格林望远镜缺点(与施密特-卡塞格伦比较)
●由于使用了厚重的半月校正透镜,重量略重
●超过90mm口径,达到热稳定的时间将增加
●焦距长度较长导致较小视场。

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