反射(折反)式望远镜物镜的形式及其像差

　　1反射(折反)式望远镜物镜及其结构形式

　　望远镜是观察远距离物体的光学仪器，其光学系统由物镜和目镜组成。天文望远镜常采用反射式物镜，与透射式物镜相比具有制造工艺相对简单、设计灵巧、对材料的要求低等优点。反射式物镜对光程的影响是双倍的，应该保证很高的面形加工精度。

　　物镜系统光学元件数目有1个、2个、3个、4个等，对应不同的形式。如图1所示。

　　2反射式物镜形式的发展及其像差

　　2.1Gregorian式

　　1663年苏格兰数学家JamesGregory设计了第一个反射式望远镜系统(见图2)。该系统平行光依次经主镜和次镜反射后穿过主镜上的开孔。所用的主镜和次镜镜面分别为凹形抛物面和凹形椭球面，次镜放在主镜焦距之外。由于17世纪中叶还没有能够制造足够精确的反射镜的技术，JamesGregory的设计未能马上实现。

　　这种结构的特点是:两镜都为凹形，次镜的制造和检测比cassegraln式以及Cassegrain式的变种简单。由于次镜位于主镜焦点外，所以结构显得不十分紧凑。但主次镜的加工和检测相对简单，没有带来大的像差。近年来Gregorian式结构的使用有所增加，像差情况如表1所示。

2.2Cassegrain式

　　1672年法国雕刻家SieurCasse脚in首次设计和制造了cassegrain式望远镜(这种以他的名字命名的望远镜应该正确地称作Cassegrian，但通常只被称之为eassegrain)。easseg而n设计的望远镜和GI.egory设计的望远镜的主要差别是:

　　Cassegrain利用的次镜镜面为凸形，这样就可以把次镜放在主镜焦点之内，像差情况如表2所示。在其后的200年中，主要由于凸双曲面次镜加工和测试的困难，cassegrain式望远镜没有流行起来。随着技术进步，Cassegrain式物镜逐渐成为许多大型专业望远镜最常用的形式，同时出现了许多新的变种。凸面次镜引起光路的折叠并使有效焦距增大。该望远镜及基于Cassegrainian的变化类型是一种非常紧凑的结构类型。

　　它的难点在于光学系统的试验，其主镜和Newtonian式望远镜主镜相似，可以用标准测试方法进行。而次镜由于是凸面反射镜，则需要一些辅助光学系统以便能够观察到面形。最好的方法是用自动准直设备，将主镜和次镜作为一个完整　的系统来测试，或者将次镜的背面磨平，试验时把次镜看作一个平凸透镜。

　　当系统的f数≤f/10时，系统的彗差比相同焦距的Newtonian式的彗差大好几倍。当f数较大时(f/13一f/15或更大)，彗差的影响变小，但视场迅速变小。

　　从孔径方向看，平行光线照射到系统主镜，没有受到光阑的阻碍。但对于f数为f/10或者更小的系统，次镜就显得比较大(大约阻碍34%或更多的光线)，起到了光阑作用。在f数较大的系统中，由于视场较小，所要求的光阑会使视场进一步减小。视场弯曲对目视观察来说无关紧要，但对摄影系统来说就必须加以注意。可以在焦面上设置视场展平装置。