卡塞格林望远镜类型及结构形式

卡塞格林分类

这些天总结了一下卡塞格林望远镜的结构形式，大体有这么11种，主要是根据主镜和次镜面型及有无校正器来分的，以下就是这11种的类型及结构形式（主镜面型在前，次镜在后）。

1、Classical Cassegrain 抛物面双曲面

2、Ritchey-Chretien 双曲面双曲面

3、Dall-Kirkham 椭圆面球面

4、Houghton-Cassegrain 双凸透镜+双凹透镜球面球面

5、Schmit-Cassegrain 施密特校正器面型任意

6、Maksutov-Cassegrain 弯月透镜球面球面

7、Schmidt-meniscus Cassegrain施密特校正器+弯月透镜球面球面

8、Mangin-Cassegrain 多个球面透镜球面球面

9、Pressmann-Camichel 球面椭圆面

10、Schiefspiegler 斜反射离轴

11、Three-mirror Cassegrain 三片反射镜面型任意

以下详细介绍这几种卡塞格林结构形式：

1、Classical Cassegrain （经典的卡塞格林系统)：

"传统的"卡塞格林望远镜有抛物面镜的主镜，和双曲面的次镜将光线反射并穿过主镜中心的孔洞，折叠光学的设计使镜筒的长度紧缩。在小望远镜和照相机的镜头，次镜通常安装在封闭望远镜镜筒的透明光学玻璃板上的光学平台。这样的装置可以消除蜘蛛型支撑架造成的"星状"散射效应。封闭镜筒虽然会造成集光量的损失，但镜筒可以保持干净，主镜也能得到保护。它利用双曲面和抛物面反射的一些特性，凹面的抛物面反射镜可以将平行于光轴入射的所有光线汇聚在单一的点上－焦点；凸面的双曲面反射镜有两个焦点，会将所有通过其中一个焦点的光线反射至另一个焦点上。这一类型望远镜的镜片在设计上会安放在共享一个焦点的位置上，以便光线能在双曲面镜的另一个焦点上成像以便观测，通常外部的目镜也会在这个点上。抛物面的主镜将进入望远镜的平行光线反射并汇聚在焦点上，这个点也是双曲线面镜的一个焦点。然后双曲面镜将这些光线反射至另一个焦点，就可以在那儿观察影像.

2、Ritchey- chretien（R-C系统，里奇克列基昂）:

平行于光轴的光﹐满足等光程和正弦条件的卡塞格林望远镜。它是由克列基昂(H.Chretien)提出﹑里奇(G.W.Ritch)制成的﹐按他们两人姓氏的第一个字母得名为R-C望远镜。它的焦点称为R-C焦点。这种望远镜的主﹑副镜形状很接近旋转双曲面﹐在实用上可把这种系统近似地视为消除三级球差和彗差的﹑由旋转双曲面组成的系统。由于消除了彗差﹐可用视场比其他形式的卡塞格林望远镜更大一些﹐并且像斑呈对称的椭圆形。如果采用弯曲底片﹐视场会更明显地增大﹐像斑则呈圆形。一个主镜相对口径为1/3﹑系统相对口径为1/8﹑且像成在主镜后面不远处的这种望远镜﹐其主镜偏心率接近于1.06的双曲面﹐副镜偏心率接近于2.56的双曲面。在理想像平面(近轴光的像平面)上﹐如要求像斑的弥散不超过1﹐可用视场直径约为19'﹔如用弯曲底片﹐仍要求像斑的弥散不超过1﹐则视场直径可达37'。如要获得更大的视场﹐则需加入像场改正透镜。加入像场改正的R-C望远镜比主镜为抛物面的卡塞格林望远镜的效果也更好。但在R-C望远镜中使用主焦点时﹐所成的像是有球差的。

因此﹐使用它的主焦点时通常至少需加入一块改正透镜或反射镜。

典型的卡塞格林系统主镜为抛物面，次镜为双曲面，这样只能校正球差，如果将主镜也改为双曲面则可以校正两种像差，球差和慧差，视场也可适当增大，但为了进一步增大视场则还需校正场曲、象散和畸

变，这就还需要在像方加一组至少由两片透镜组成的校正透镜组，可称

之为场镜。

3、Dall-Kirkham cassegrain（达--客卡塞格林）

达尔-奇克汉卡塞格林望远镜是霍勒斯达尔在1928年设计出来的，并在1930年由当时的科学美国人编辑，也是业余天文学家的艾伦奇克汉和艾伯特G.英格尔写成论文发表在该杂志上。这种设计使用凹的椭圆面镜做主镜，凸的球面镜做第二反射镜。这样的系统比卡塞格林或里奇-克莱琴的系统都容易磨制，但是没有修正离轴的彗形像差和视场畸变，所以离开轴心的影像品质便会很快的变差。但是对长焦比的影响较小，所以焦比在f/15以上的反射镜仍会采用此种形式的设计。

4、Houghton-cassegrain (H-C系统，霍顿卡塞格林)：两个球面反射镜

Hougton的改正镜由一块双凸透镜和一块双凹镜组成,能很好的修正球差,彗差,畸变,可用视场很大,色差也极小,可以忽略不计.像差主要是离轴像散.所有面都是球面,曲率半径较大(不象马克苏托夫的改正镜曲率半径很小)容易加工.对材料要求也较低. 安装方面,改正镜两透镜之间的间隔,以及和主镜间的距离的容差很大,主要是对正光轴. Hougton用于目视和摄影都有很好的表现. 个人感觉Hougton做成大焦比(快速)用于摄影更能体现它的优势. 如果小焦比目视的话,和抛物面牛反相比基本没明显的优势.已有一些国外DIYer做出Hougton-牛望远镜. 这种形式可以说是目前DIYer唯一能自制的折反镜了. 另外,我在oslo里测试过,当口径较小时(比如100mm,120mm),将改正镜的双凸透镜改为凸平镜,双凹镜改为凹平镜,虽然会引入一些像差,但是非常小(按摄影要求).只要要求不是相当的高,完全在可以接受的范围内.

5、schmit-cassegrain 施密特-卡塞格林式：

施密特-卡塞格林式望远镜是一种折反射望远镜，以折叠的光路与修正板结合，做成一个紧密的天文学仪器。

施密特-卡塞格林的设计是以伯恩哈德·施密特的施密特摄星仪为基础，一如施密特摄星仪使用球面镜做主镜，并以施密特修正板来改正球面像差；承袭卡塞格林的设计，以凸面镜做次镜，将光线反射穿过主镜中心的孔洞，汇聚在主镜后方的焦平面上。有些设计会在焦平面的附近增加其他的光学元件，例如平场镜。

它有许多的变形（双球面镜、双非球面镜、或球面镜与非球面镜各一），可以被区分为两种主要的设计形式：紧密的和非紧密的。在紧密的设计中，修正板靠近或就在主镜的焦点上；非紧密的修正板则靠近或就在主镜的曲率中心上（焦距的两倍距离）。紧密设计的典型例子就是Celestron和Meade的产品，结合一个坚固的主镜和小而曲率大的次镜。这样虽然牺牲了视野的广度，但可以让镜筒缩成很短。多数紧密设计的Celestron和Meade的主镜焦比是f/2，而次镜是负f/5，产生的系统焦比是f/10。须要提出的例外是Celestron的C-9.25，主镜的焦比是f/2.3，次镜的焦比是f/4.3，结果是镜筒比一般紧密型的要长，而视野比较平坦。非紧密的设计让修正板靠近或就在主镜的曲率中心上，一种非常好的施密