用于中大口径光谱巡天望远镜的光学系统技术方案

本申请公开了一种用于中大口径光谱巡天望远镜的光学系统。光学系统包括主镜、次镜、改正镜组和焦面。主镜为双曲面反射镜，主镜沿光轴开设有主镜中心孔；次镜位于主镜的反射面的一侧，次镜为双曲面反射镜；改正镜组包括依次排列的第一改正镜、第二改正镜、第三改正镜、第四改正镜和第五改正镜，改正镜组穿过主镜中心孔；其中，第一改正镜和第五改正镜分别为弯月正透镜，第二改正镜为弯月负透镜，第三改正镜为双凹透镜，第四改正镜为平凸透镜；焦面设置于主镜背离次镜的一侧。本申请实施例的光学系统满足宽视场、高成像质量、快焦比以及结构紧凑的需求。凑的需求。凑的需求。

【技术实现步骤摘要】
用于中大口径光谱巡天望远镜的光学系统


[0001]本申请属于天文光学望远镜
，尤其涉及一种用于中大口径光谱巡天望远镜的光学系统。

技术介绍

[0002]天体的光谱是它们在宇宙洪流中的信标，标示着它们物理性质的指纹，暗含着解锁它们气源奥秘的密码。通过光谱观测，可以绘制三维宇宙地图，估算遥远星系的年龄，分析近邻恒星的化学组成，测量大质量黑洞的吸积，揭示罕见暂现天体的身份。因此，光谱观测在天文学研究中占据着极为重要的位置。第五代光谱巡天要求望远镜口径6米级以上中大口径观测更暗弱的天体的光谱观测，海量的备选天体则要求巡天必须能在很大的视场内观测数以万计的目标，焦面可同时安装上万根光纤单元。光纤的传输效率和光纤焦比退化，要求望远镜为快焦比系统。同时考虑圆顶内视宁度的影响，要求望远镜结构紧凑。
[0003]光学系统是中大口径宽视场光谱巡天望远镜最核心关键技术之一，关系到望远镜视场、巡天效率、成像质量等重要参数，也决定了望远镜的整体外观，同时也是望远镜结构设计和成本控制的重要依据。目前，光谱巡天望远镜一般采用主焦光学系统，无法满足宽视场、高成像质量、快焦比以及结构紧凑的需求。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供了一种用于中大口径光谱巡天望远镜的光学系统，旨在解决中大口径天文望远镜无法满足大视场，高成像质量以及快焦比的需求，同时兼顾结构紧凑的问题。
[0005]本申请第一方面提供一种用于中大口径光谱巡天望远镜的光学系统，包括主镜、次镜、改正镜组和焦面。主镜为双曲面反射镜，主镜沿光轴开设有主镜中心孔；次镜位于主镜的反射面的一侧，次镜为双曲面反射镜；改正镜组包括依次排列的第一改正镜、第二改正镜、第三改正镜、第四改正镜和第五改正镜，改正镜组穿过主镜中心孔；其中，第一改正镜和第五改正镜分别为弯月正透镜，第二改正镜为弯月负透镜，第三改正镜为双凹透镜，第四改正镜为平凸透镜；焦面设置于主镜背离次镜的一侧；其中，光学系统的视角为3度，焦比为3.5
‑
3.8。
[0006]在一些实施例中，第一改正镜、第二改正镜、第三改正镜和第四改正镜位于次镜与主镜之间；第五改正镜位于主镜与焦面之间。
[0007]在一些实施例中，主镜的口径为6500mm，主镜的焦比为1.25；次镜的口径为2450mm；第一改正镜的口径为1650mm。
[0008]在一些实施例中，第三改正镜朝向第四改正镜的曲面与第四改正镜朝向第三改正镜的曲面互相偏心。
[0009]在一些实施例中，第三改正镜朝向第四改正镜的曲面的倾斜度为0.13525
°
，第四改正镜朝向第三改正镜的曲面的倾斜度为0.13727
°
。
[0010]在一些实施例中，第三改正镜和第四改正镜分别在垂直于光轴的平面内旋转，旋转夹角α满足以下条件：0
°
≤α≤90
°
。
[0011]在一些实施例中，主镜与次镜之间的距离为5500mm；次镜与第一改正镜之间的距离为4175mm；第五改正镜与焦面之间的距离为786.4mm；光学系统覆盖的波段为360nm~1000nm；光学系统的全视场范围内主光线与法线的夹角小于0.5
°
。
[0012]在一些实施例中，第一改正镜的后表面、第二改正镜的后表面和第五改正镜的后表面分别为10阶偶次非球面的高次非球面，焦面为满足8阶偶次非曲面的高次非球面光纤焦面。
[0013]在一些实施例中，焦面与改正镜组密封连接。
[0014]在一些实施例中，主镜的曲率半径为
‑
16256.000mm；次镜的曲率半径为
‑
8075.319mm；第一改正镜的前表面的曲率半径为3213.896mm，第一改正镜的后表面的曲率半径为9980.972mm；第二改正镜的前表面的曲率半径为2854.672mm，第二改正镜的后表面的曲率半径为1586.402mm；第三改正镜的前表面的曲率半径为
‑
5319.874mm，第三改正镜的后表面的曲率半径为3833.925mm；第四改正镜的前表面的曲率半径为3176.538mm，第四改正镜的后表面为平面；第五改正镜的前表面的曲率半径为1578.541mm，第五改正镜的后表面的曲率半径为2108.729mm；焦面的曲率半径为
‑
9377.12mm。
[0015]与现有技术相比，本申请实施例提供的用于光谱巡天望远镜的光学系统包括主镜、次镜、改正镜组和焦面。本实施例的望远镜采用卡焦光学系统，主镜用于接收外部平行光，外部平行光经过主镜反射调整方向从而形成反射光，反射光经过次镜再次反射调整方向，二次反射的反射光依次经过第一改正镜、第二改正镜、第三改正镜、第四改正镜和第五改正镜，透射至焦面上。本实施例的光学系统的视角为3度，焦比为3.5
‑
3.8，相对于主焦光学系统，本申请实施例的光学系统具有更大的视场范围，而且经过光学校正，使得成像更加准确、清晰和平坦，从而提高了成像质量，此外，卡焦光学系统可以通过多次反射来折叠光路，使得望远镜的整体长度相对较短。因此，本申请实施例的用于光谱巡天望远镜的光学系统满足宽视场、高成像质量、快焦比以及结构紧凑的需求。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本申请一些实施例提供的光学系统结构示意图；图2为图1所示光学系统的光线传播示意图；图3为实施例1的光学系统的RMS弥散斑半径图；
图4为实施例1的光学系统的80%能量集中度图。
[0018]附图标号如下：光学系统100；主镜10；主镜中心孔11；次镜20；改正镜组30；第一改正镜31；第二改正镜32；第三改正镜33；第四改正镜34；第五改正镜35；改正镜筒36；焦面40。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
[0020]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
[0021]在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于中大口径光谱巡天望远镜的光学系统，其特征在于，包括：主镜，所述主镜为双曲面反射镜，所述主镜沿光轴开设有主镜中心孔；次镜，位于所述主镜的反射面的一侧，所述次镜为双曲面反射镜；改正镜组，包括依次排列的第一改正镜、第二改正镜、第三改正镜、第四改正镜和第五改正镜，所述改正镜组穿过所述主镜中心孔；其中，所述第一改正镜和所述第五改正镜分别为弯月正透镜，所述第四改正镜为平凸透镜，所述第二改正镜为弯月负透镜，所述第三改正镜为双凹透镜；焦面，设置于所述主镜背离所述次镜的一侧；其中，所述光学系统的视角为3度，焦比为3.5
‑
3.8。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一改正镜、第二改正镜、第三改正镜和第四改正镜位于所述次镜与所述主镜之间；所述第五改正镜位于所述主镜与所述焦面之间。3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述主镜的口径为6500mm，所述主镜的焦比为1.25
‑
1.5；所述次镜的口径为2450mm；所述第一改正镜的口径为1650mm。4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三改正镜朝向所述第四改正镜的曲面与所述第四改正镜朝向所述第三改正镜的曲面互相偏心。5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三改正镜朝向所述第四改正镜的曲面的倾斜度为0.13525
°
，所述第四改正镜朝向所述第三改正镜的曲面的倾斜度为0.13727
°
。6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三改正镜和所述第四改正镜分别在垂直于所述光轴的平面内旋转，旋转夹角α满足以下条件：0
°
≤α≤90
°<...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海娇，黄磊，蔡峥，鹿璐，黄崧，毛淑徳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：