技术领域
[0001] 本
发明涉及一种天文望远镜，具体涉及一种广角高分辨率天文望远镜。
背景技术
[0002] 随着全球对太空资源开发热潮的逐步高涨，人类对地球外层空间领域的争夺战日益加剧，对空间目标的探测和监视工作起着
基础性和关键性的作用。衡量空间探测器的性能指标主要有两个，一个是分辨率，即能看清的最小角分辨率。另一个是视场范围，即能看多大视场角。
[0003] 目前，小视场高分辨率的天文望远镜通常是用折反射望远镜。而大视场的望远镜则用全透镜的望远镜。对于实际应用，通常用广角望远镜搜索目标，然后用高分辨率望远镜
跟踪目标。这样做不仅麻烦，而且有时候会丢失目标。因此需要一种能够同时搜索和跟踪目标的望远镜。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种使用方便的广角高分辨率天文望远镜，分辨率高，视场角大。
[0005] 本发明采用以下方案实现：一种广角高分辨率天文望远镜，所述镜头的光学系统包括沿光线自前向后入射方向依次设置的正月牙透镜A、正月牙透镜B、弯月负透镜C、弯月负透镜D、双凸正透镜E、弯月负透镜F、双凸正透镜G和双凹负透镜H；正月牙透镜A和正月牙透镜B之间的空气间隔为71.59mm；正月牙透镜B和弯月负透镜C之间的空气间隔为5.38mm；弯月负透镜C和弯月负透镜D之间的空气间隔为39.42mm；弯月负透镜D和双凸正透镜E之间的空气间隔为7.17mm；双凸正透镜E和弯月负透镜F之间的空气间隔为37.53mm；弯月负透镜F和双凸正透镜G之间的空气间隔为2.37mm；双凸正透镜G和双凹负透镜H之间的空气间隔为
3.47mm；双凹负透镜H到像面的距离为36.89mm。
[0006] 进一步的，所述正月牙透镜A采用反常色散玻璃，弯月负透镜F和双凹负透镜H的折射率小于1.6，双凸正透镜E和双凸正透镜G的折射率大于1.8，弯月负透镜C的色散系数V小于30。
[0007] 进一步的，所述镜头机械结构包括开盖机构、镜筒组件、
电机组件、调焦机构、
编码器组件和CCD；所述镜筒组件包括安装有正月牙透镜A的前组镜筒、安装有正月牙透镜B、弯月负透镜C、弯月负透镜D和双凸正透镜E的中间镜筒以及安装有弯月负透镜F、双凸正透镜G和双凹负透镜H的后组镜筒；后组镜筒的前端部
侧壁开设有气嘴，气嘴位于双凸正透镜E和弯月负透镜F之间，前、后相邻的两透镜之间的空气间隔内形成气腔。
[0008] 进一步的，中间镜筒和后组镜筒内侧壁设置有用以连通前后两相邻气腔的气槽；前组镜筒和中间镜筒之间的
法兰连接处设有O型
密封圈A，中间镜筒和后组镜筒之间的法兰连接处设有O型密封圈B；前组镜筒内
螺纹连接有压着正月牙透镜A前端边沿的A片压圈，前组镜筒内还设置有顶着正月牙透镜A前端边沿的凸环，中间镜筒内
螺纹连接有压着正月牙透镜B前端边沿的B片压圈、压着弯月负透镜D后端边沿的D片压圈以及压着双凸正透镜E后端边沿的E片压圈；后组镜筒中螺纹连接有压着弯月负透镜F前端边沿的F片压圈以及压着双凹负透镜H后端边沿的H片压圈；B片压圈、D片压圈、E片压圈和F片压圈上开设有气孔。
[0009] 进一步的，所述开盖组件包括安装在前组镜筒前端的遮光罩，遮光罩前端入口处设置有盖板，遮光罩侧部具有由
基座和上盖组成的壳体，该壳体内设置有与镜头轴向平行的
蜗杆以及与蜗杆相垂直的
转轴，转轴上具有与蜗杆配合的蜗轮并且转轴两端穿出壳体并且经两连接臂与盖板相连接以带动其开合；壳体内设置有带动蜗杆转动的第一电机。
[0010] 进一步的，所述调焦机构包括套装在后组镜筒上的调焦座，调焦座外围套设有与其旋转配合的调焦环以及可相对调焦座轴向滑动的调焦移动座，所述CCD安装在调节移动座的后端，调焦移动座与调焦环通过螺纹配合以使调焦环转动时带动调焦移动座轴向移动，所述调焦环由电机组件驱动转动；调节环两端具有楔形槽并通过
钢珠与调焦座旋转配合，调焦座上旋接有顶着钢珠的压圈；调焦移动座和调焦座在轴向上连接有向前拉动调节移动座的拉簧。
[0011] 进一步的，所述调焦移动座上沿周向间隔设置有多个导向直槽，其中两个相邻的导向直槽内设置有消间隙
轴承机构，其余导向直槽内设置有导钉，导钉旋接于调焦座上的
螺纹孔上；所述消间隙轴承机构包括一销轴，所述销轴下端具有
外螺纹部并且穿过调焦座侧部的
定位孔后由
锁紧
螺母锁紧固定，销轴下端部设置有与定位孔配合的偏心柱，销轴上部套设有轴承，两消间隙轴承机构上的轴承朝相反方向顶着导向直槽侧壁。
[0012] 进一步的，所述CCD经CCD法兰与调焦移动座后端的固定法兰相连接，CCD法兰通过连接螺钉与固定法兰连接，CCD上开设有与连接螺钉配合的长孔；CCD法兰沿周向间隔旋接有多个顶着固定法兰后端面的调节螺钉A；CCD法兰一侧设置有活动
块，固定法兰上设置有位于活动块两侧的固定块，两固定块上穿设有顶着活动块的调节螺钉B。
[0013] 进一步的，所述电机组件包括第二电机，第二电机经减速
齿轮机构与调焦环周部的齿圈相
啮合；所述编码器组件包括通过编码器固定架安装于调焦座侧部的编码器，编码器的转轴上编码器齿轮以及与编码器齿轮贴合在一起的消间隙齿轮，编码器齿轮和消间隙齿轮同时与调焦环上的齿圈相啮合，并且编码器齿轮和消间隙齿轮之间连接有拉动二者在周向上错位的消间隙拉簧。
[0014] 与
现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明广角高分辨率天文望远镜分辨率高，视场角大，能够同时实现搜索目标和跟踪目标的目的，使用方便，成像清晰，调焦精准，整体光学性能和光轴的垂直度好，可靠性高。
[0015] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体
实施例和相关
附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
[0016] 图1是本发明实施例光学系统示意图；
[0017] 图2是本发明实施例整体机械结构剖视图；
[0018] 图3是本发明实施例中实施例中开盖机构构造示意图图；
[0019] 图4是图3的左视图；
[0020] 图5是本发明实施例中镜筒组件构造示意图；
[0021] 图6是本发明实施例中电机组件构造示意图；
[0022] 图7是本发明实施例中调焦机构构造示意图；
[0023] 图8是图7的右视图；
[0024] 图9是图7中A-A剖面图；
[0025] 图10是图9中C处放大示意图；
[0026] 图11是本发明实施例中编码器组件构造示意图；
[0027] 图12是图11中右视图；
[0028] 图中标号说明：
[0029] 1：开盖机构、 2：镜筒组件、 3：电机组件、 4：调焦机构 、5：编码器组件、6：CCD；
[0030] 1-1：连接臂、1-2：螺钉、1-3：盖板、1-4：蜗轮、1-5：蜗杆、1-6：第一电机、1-7：基座、1-8：上盖、1-9：轴承组件、1-10：盖板连接螺钉、1-11：手轮、1-12：蜗轮轴承组件、1-13：蜗杆轴承座、1-14：遮光罩；
[0031] 2-1：正月牙透镜A、2-2：A片压圈、2-3：O型密封圈C、2-4：前组镜筒、2-5：正月牙透镜B、2-6：O型密封圈A、2-7：螺钉、2-8：B片压圈、2-9：BC隔圈、2-10：弯月负透镜C、2-11：CD隔圈、2-12：弯月负透镜D、2-13：D片压圈、2-14：中组镜筒、2-15：双凸正透镜E、2-16：E片压圈、2-17：O型密封圈B、2-18：气嘴、2-19：后组镜筒、2-20：F片压圈、2-21：弯月负透镜F、2-22：FG隔圈、2-23：双凸正透镜G、2-24：GH隔圈、2-25： H片压圈、2-26：双凹负透镜H、 2-27：O型密封圈D、2-28：螺钉、2-29：
螺栓、2-30：调整
垫片、2-31：气槽；
[0032] 3-1：第二电机、3-2：电
机架、3-3：电机齿轮、3-4：立柱、3-5：过轮一、3-6：过轮轴一、3-7：过轮二、3-8：过轮轴二；
[0033] 4-1：调焦座、4-2：拉簧立柱一、4-3：拉簧、4-4：调焦环、4-5：拉簧立柱二、4-6：钢珠、4-7：压圈、4-8：调焦移动座、4-9：导钉、4-10：固定块、4-11：CCD法兰、4-12：活动块、4-13：调节螺钉B、4-14：霍尔元件架、4-15：磁钢、4-16：霍尔元件、4-17：消间隙轴承机构、4-
18：调节螺钉A、4-19：连接螺钉、4-20：锁紧压圈、4-21：轴承、4-22：轴承挡套、4-23：偏心柱、
4-24：锁紧螺母；
[0034] 5-1：编码器、5-2：编码器固定架、5-3：消间隙齿轮压圈、5-4：消间隙齿轮、5-5：编码器齿轮、5-6：消间隙拉簧。
具体实施方式
[0035] 如图1 12所示，一种广角高分辨率天文望远镜，所述镜头的光学系统包括沿光线~自前向后入射方向依次设置的正月牙透镜A、正月牙透镜B、弯月负透镜C、弯月负透镜D、双凸正透镜E、弯月负透镜F、双凸正透镜G和双凹负透镜H；正月牙透镜A和正月牙透镜B之间的空气间隔为71.59mm；正月牙透镜B和弯月负透镜C之间的空气间隔为5.38mm；弯月负透镜C和弯月负透镜D之间的空气间隔为39.42mm；弯月负透镜D和双凸正透镜E之间的空气间隔为
7.17mm；双凸正透镜E和弯月负透镜F之间的空气间隔为37.53mm；弯月负透镜F和双凸正透镜G之间的空气间隔为2.37mm；双凸正透镜G和双凹负透镜H之间的空气间隔为3.47mm；双凹负透镜H到像面的距离为36.89mm。
[0036] 各个镜片的物理参数下表所示：
[0037]
[0038] 在本实施例中，为了平衡二级
光谱，所述正月牙透镜A采用反常色散玻璃；为了平衡场曲，弯月负透镜F和双凹负透镜H采用低折射率玻璃，折射率小于1.6；为了减小轴外像差，特别是彗差和像散，双凸正透镜E和双凸正透镜G采用高折射率玻璃，折射率大于1.8；为了校正色差，弯月负透镜C采用大色散玻璃，色散系数V小于30。
[0039] 由上述镜片构成的光学系统达到了如下光学指标：
[0040] （1）焦距：f’=213±5mm；
[0041] （2）有效口径181mm；
[0042] （3）靶面48mm*48mm；
[0043] （4）适用谱线范围：450nm～700nm；
[0044] （5）成像
质量：平均点源星象半高全宽<20.7um；
[0045] (6)渐晕：视场边缘渐晕86%；
[0046] (7)后截距：35.2mm；
[0047] (8)畸变小于1.5%；
[0048] (9)调焦
精度：在光轴方向的调焦分辨率小于4 m；
[0049] (10)镜盖：具有电动和手动功能；
[0050] (11)外形尺寸：700×298×375mm；
[0051] （12）重量53kg。
[0052] 在本实施例中，所述镜头机械结构包括开盖机构1、镜筒组件2、电机组件3、调焦机构4、编码器组件5和CCD6，调焦机构通过电机组件带动，保证物距变化时成像清晰，编码器组件保证精确反馈调焦
位置；所述镜筒组件2包括安装有正月牙透镜A的前组镜筒2-4、安装有正月牙透镜B、弯月负透镜C、弯月负透镜D和双凸正透镜E的中间镜筒2-15以及安装有弯月负透镜F、双凸正透镜G和双凹负透镜H的后组镜筒2-19；后组镜筒2-19的前端部侧壁开设有气嘴2-18，气嘴位于双凸正透镜E和弯月负透镜F之间，前、后相邻的两透镜之间的空气间隔内形成气腔，通过气嘴向镜筒的各个气腔充入氮气。
[0053] 在本实施例中，中间镜筒和后组镜筒内侧壁设置有用以连通前后两相邻气腔的气槽2-31；前组镜筒和中间镜筒之间的法兰连接处设有O型密封圈A2-6，中间镜筒和后组镜筒之间的法兰连接处设有O型密封圈B2-16；前组镜筒
内螺纹连接有压着正月牙透镜A前端边沿的A片压圈2-2，前组镜筒内还设置有顶着正月牙透镜A前端边沿的凸环，正月牙透镜A与凸环之间设置有O型密封圈C2-3，中间镜筒内螺纹连接有压着正月牙透镜B前端边沿的B片压圈2-8、压着弯月负透镜D后端边沿的D片压圈2-13以及压着双凸正透镜E后端边沿的E片压圈2-16；后组镜筒中螺纹连接有压着弯月负透镜F前端边沿的F片压圈2-20以及压着双凹负透镜H后端边沿的H片压圈2-25，双凹负透镜H与H片压圈之间设置有O型密封圈D2-27；B片压圈、D片压圈、E片压圈和F片压圈上开设有气孔，通过气槽和压圈上的气孔保证各个气腔相连通，避免氮气填充不均匀影响整体光学性能。
[0054] 在本实施例中，所述开盖组件1包括安装在前组镜筒前端的遮光罩1-14，遮光罩前端入口处设置有盖板1-3，遮光罩侧部具有由基座1-7和上盖1-8组成的壳体，该壳体内设置有与镜头轴向平行的蜗杆1-5以及与蜗杆相垂直的转轴，转轴上具有与蜗杆配合的蜗轮1-4并且转轴两端穿出壳体并且经两连接臂1-1与盖板1-3相连接以带动其开合；壳体内设置有带动蜗杆转动的第一电机1-6，当蜗杆转动时，通过蜗杆蜗轮啮合，带动蜗轮转动，并且传动方向改变90°，并通过转轴和连接臂带动带动盖板开合。
[0055] 在本实施例中，所述调焦机构包括套装在后组镜筒上的调焦座4-1，调焦座4-1外围套设有与其旋转配合的调焦环4-4以及可相对调焦座轴向滑动的调焦移动座4-8，所述CCD6安装在调节移动座的后端，调焦移动座与调焦环通过螺纹配合以使调焦环转动时带动调焦移动座轴向移动，调焦环与调焦移动座之间采用梯形螺纹联接，所述调焦环由电机组件3驱动转动；调节环两端具有楔形槽并通过钢珠4-6与调焦座旋转配合，调焦座上旋接有顶着钢珠的压圈4-7；由于
温度变化，镜头玻璃材料和镜筒的材料的热胀冷缩，使镜头的后截距发生变化，若没有采取措施，CCD靶面会离焦，导致图像质量下降，甚至使图像模糊不清，因此调焦机构对温度效应进行补偿，压圈使钢珠与调焦环
过盈配合，消除间隙，电机组件通过带动CCD作正反向的直线运动，实现调焦的目的。
[0056] 调焦移动座和调焦座在轴向上连接有向前拉动调节移动座的拉簧4-3，拉簧前端通过拉簧立柱一4-2固定于调焦座上，拉簧后端通过拉簧立柱二4-5固定于调焦移动座上；适当选取拉簧4-3负载，即满足消除调焦环与调焦移动座之间螺纹传动间隙，这样就可以保证在任何情况下，调焦环与调焦座传动螺纹的间隙为0，同时不至于使电机超过额定负载。
[0057] 在本实施例中，所述调焦移动座上沿周向间隔设置有多个导向直槽，其中两个相邻的导向直槽内设置有消间隙轴承机构4-17，其余导向直槽内设置有导钉4-9，导钉旋接于调焦座上的螺纹孔上；所述消间隙轴承机构包括一销轴，所述销轴下端具有外螺纹部并且穿过调焦座侧部的定位孔后由锁紧螺母4-24锁紧固定，销轴下端部设置有与定位孔配合的偏心柱4-23，销轴上部套设有轴承4-21，轴承4-21共两个，并且一上一下，中间隔着轴承挡套4-22，两消间隙轴承机构上的轴承朝相反方向顶着导向直槽侧壁；两个消间隙轴承机构相对压紧，使两个消间隙轴承机构互相对顶，消除调焦移动座上的导钉槽与导钉配合间隙，调节完成后用螺母使销轴与调焦座固连，从而消除调焦移动座转动方向的空回。
[0058] 在本实施例中，所述CCD6经CCD法兰4-11与调焦移动座后端的固定法兰相连接，CCD法兰通过连接螺钉4-19与固定法兰连接，CCD上开设有与连接螺钉配合的长孔；CCD法兰沿周向间隔旋接有多个顶着固定法兰后端面的调节螺钉A4-18；CCD法兰一侧设置有活动块4-12，固定法兰上设置有位于活动块两侧的固定块4-10，两固定块上穿设有顶着活动块的调节螺钉B4-13；松紧两根调节螺钉B使活动块带动CCD法兰转动，实现CCD方位微调功能；由于各零部件加工、装调引起的误差，导致CCD摄像机靶面与光轴不垂直，因此利用CCD法兰上的连接接螺钉和调节螺钉拉、顶来调节CCD与光轴的垂直度，先松开四个连接螺钉，然后调整调节螺钉B，使CCD靶面与光轴垂直；然后再均匀地拧紧连接螺钉。
[0059] 在本实施例中，所述电机组件包括第二电机3-1，第二电机经
减速齿轮机构与调焦环周部的齿圈相啮合，减速齿轮机构包括两根过轮轴，电机齿轮3-3带动过轮轴一上的过轮一，过轮轴一上的齿带动过轮轴二上的过轮二，过轮二上的齿与调焦环上的齿圈啮合，从而使调焦环转动，通过适当选取减速比，使电机负载、转速达到要求，进而满足调焦机构的传动要求。
[0060] 在本实施例中，所述编码器组件5包括通过编码器固定架5-2安装于调焦座侧部的编码器5-1，编码器5-1的转轴上编码器齿轮5-5以及与编码器齿轮贴合在一起的消间隙齿轮5-4，编码器齿轮和消间隙齿轮同时与调焦环上的齿圈相啮合，并且编码器齿轮和消间隙齿轮之间连接有拉动二者在周向上错位的消间隙拉簧5-6，中间用两根拉簧5-6的作用，迫使齿轮的两部分错开，直至充满与之相啮合的调焦环齿圈的全部齿间，消除齿轮副传动间隙，提高编码器输出精度。
[0061] 在本实施例中，所述中间镜筒上设置有用于与机架相连接的连接法兰，连接法兰后端设置有可套在机架上的环状体，该环状体的外周面为直径为φ268mm的球面，连接法兰与机架端面之间夹设有两个贴合在一起调整垫片2-30，两片调整垫片之间的配合面为球面，安装时连接法兰和球型
垫圈通过螺栓2-29安装在机架上，调节六个螺栓，利用两个调节垫圈之间的滑动，使镜头光轴垂直于总体安装基准面，同时由于环状体外周面为球面，所以光轴调整后环状体外周面依然跟机架配合面配合，保证精度和可靠性要求。
[0062] 在本实施例中，调焦座上还安装有霍尔元件4-16，调焦环上设置有与其配合的磁钢4-15。
[0063] 上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
