在各类反射望远镜系统中设计改正透镜的初步讨论

本文讨论在反射望远镜系统中不限制主镜、副镜的表面形状,加入改正透镜后怎样达到同时消去球差、彗差、象散以及场曲的效果,以提高成象的光学质量.一、改正透镜在主焦点系统中的应用1.改正透镜在经典的抛物面主镜主焦点系统中的应用为了提高抛物面反射镜轴外象点的光学质量,罗斯(F.E.Ross)提出可以在焦面以前     

一个巨型望远镜方案

提出一个有特色的巨型望远镜(FGT)方案．其主镜口径为30米，主焦比为1．2，由1095块圆环形子镜构成．采用地平式装置．光学系统包括Nasmyth系统、折轴(Coude)系统和一个大视场系统．提出一个由4个镜面组成的新的Nasmyth系统，在约10′的视场范围内像斑小于爱里斑，达到衍射极限．比传统的Nasmyth系统的衍射极限视场大得多．可在这样的大视场内同时作好几个小区域的衍射极限的观测．当由Nasmyth系统转换到折轴系统和大视场系统时，采用主动光学技术改变子镜的面形、倾斜和平移，产生一个新的主镜面形，使折轴系统和大视场系统都能得到很好的像质．大视场系统的视场直径25′，场曲轻微，并有可能校正大气色散．给出了子镜面形和位置的公差，并讨论了望远镜的装置和结构,方案中的特色和创新对未来大望远镜的研制有普遍意义．     

LAMOST光学系统成像的动态模拟分析

LAMOST是一个大视场兼大口径的中星仪式望远镜,其光学系统是反射Schmidt系统。为克服Schmidt系统长镜筒（二倍焦距）的整体运动所引起的各种困难,采用了特殊的装置,即球面主镜固定不动,由非球面改正板的转动完成对被观测目标的瞄准和跟踪。使大视场和大口径的兼备成为可能。因而AMOST在观测过程中的成像情况与一般的望远镜不同,其焦面、改正板的位置和面形,都随观测天区和时间而变化,另外还有视场旋转和大气折射的影响。本文提出了用光轴稍微倾斜放置的球面代替最佳焦面的方法,并详细叙述了对LAMOST实际观测过程中,光学系统成像情况动态模拟分析的方法和结果。进一步证明了这种特殊的光学系统的可行性。     

用连锁法求赤纬改正及与其他两法的比较

1.本文根据1955—1960年六年期间苏、美、日、意的五个国际纬度站78021个纬度观测值所综合的993个组均值,用连锁法推算现用各星组的赤纬改正量.然后加入津站1959—1961年的观测,用六站86211个纬度观测所综合的1101个组均值,重新再推算一次.各种结果见表7.同组各值几乎完全一致,最大仅相差0″.002.2.将用连锁法得值Δδ_3~(1))和用解方程法得值Δδ_4~(2))及用子午环所测的Δδ_1~(3))进行比较,得表5和图2、3、4.知每星组赤纬改正量因方法不同而大异.次法得值总较首法为大,几为一常数,平均+0″.128;后法得值夏大,平均较首法大0″.285,较次法大0″.156.这些差异,将对各站的平纬带来同样巨大的影响,应予以应有的注意.3.考究组间差在“晚—子夜”和“子夜—晨”情况下的差值,有如表2B 及图1的末图所示的“夜中差”,在连锁法的结果中并无赤纬改正量的年间差表现(结果见表3B).     

由两块拼接反射镜组成的光学系统的衍射能量分布

LAMOST的光学系统由反射施密特改正板MA 和球面主镜MB 组成 ,MA 和MB 均为对角径 1 .1m的六角形子镜的拼镜面 .本文计算了星在子午圈上时望远镜观测不同的天区零视场和有视场时的光学系统衍射能量分布 ,还计算了MA 不变MB 改为整块的 6m镜以及MA 和MB 均为对角径 1 .5m的六角形子镜的拼镜面的衍射能量分布 .对这些计算结果进行分析 ,论证了六角形子镜尺寸选择的合理性     

近地天体望远镜配置大阵面CCD后轴外像差的校正

近地天体望远镜由SI600S (4k×4k) CCD升级为STA1600LN (10k×10k) CCD后,观测视场由4 deg~2增至9 deg~2,可用视场直径由望远镜原设计视场的3.14°增至4.28°,超出原设计36%,同时作为CCD密封窗的场镜增厚8.75 mm;两个因素导致10k CCD成像的轴外像差增大,视场外围的像质变差.依据望远镜原始设计光学参数,借助光学设计软件ZEMAX进行像质改善尝试,最终选择在10k CCD场镜前插入一个由两片球面透镜组成的场改正镜,使10k CCD的轴外像差得到校正.同时还提出了一个进一步拓展近地天体望远镜观测能力的设计方案,将望远镜的可用视场从目前的14.38 deg~2扩展至28.27 deg~2.     

近地天体望远镜增加卡氏内氏焦点的可行性研究

近地天体望远镜是巡天望远镜, 具有短焦距、大视场、低空间分辨率的光学特点. 望远镜只有一个主焦点, 焦距1.8 m, 底片比例9um/'', 像斑几何能量集中度EE80 ≤2''(像斑环绕能量的80%,即80% encircled energy, 记为EE80), 有效视场直径为4.28-°(14.3deg2), 目前配10k times 10k的STA1600LN CCD (charge-coupled device) camera, 观测视场为9deg2. 通过光学系统设计, 在原光学系统上增加副镜及场改正镜, 获得了焦距9m的卡氏焦点和内氏焦点，底片比例43.6 um /"，在直径15''的可用视场内，像斑EE80≤0.5",为近地天体望远镜实现多终端观测提供了理论依据.     

1.2m地平式望远镜视场旋转角的理论计算

利用光线追迹法和矩阵光学的方法分析了1.2m天文望远镜折轴平面反射镜系统在望远镜的方位轴、高度轴转动时所引起的像方视场的旋转,分别用两种方法给出了一致的目标图像旋转与望远镜高度角、方位角之间变化的函数关系式,并将地平式装置引起的物方视场旋转在球面坐标系下的旋转量转换到平面直角坐标系中,最终得到整个望远镜系统的视场旋转量,为实时改正这些旋转量提供了理论依据.     

云台太阳光谱仪的H_α狭缝监视器及其应用

该监视器采用通光口径目前为3.2cm的Daystar Hα滤光器,备有光刻缝。其结构紧凑合理,安装位置适中。 应用表明,它既能目视监视日面活动状况,又能与多波段太阳光谱观测同步对日面活动对象作空间定位照像;在中等天气条件下,Hα单色像照像资料的空间分辨率为2″.3,可分辨的日面细节平均为1″.2。     

抛物面反射镜像场改正器

本文讨论了由四个单透镜组成的抛物面反射镜像场改正器设计方法。论述了初始设计和在计算机上用自动设计程序进行的最后设计。给出为美国帕洛马天文台5.08米望远镜设计的结果,并与英国温(C.G.Wynne)为该望远镜设计的结果作了比较。     

卡塞格林望远镜改正透镜系统的自动设计

本文按照文献[1]中所叙述的方法,用电子计算机自动设计了一系列卡塞格林望远镜的改正透镜系统.计算是在下述两个规定下进行的:主、副镜为严格的圆锥曲面,当取去改正透镜后望远镜是严格消去三级球差的.本工作的结果可以按比例用于任意口径的实际望远镜,而以角秒表示的像差值并不改变.作为例子,表2列出了R-C系统,加入两片熔石英透镜,不考虑畸变情况下计算的整个过程.接着列出了26个系统的计算结果(表3到表28),并对其中的七个绘出了点图.     

紫金山天文台新安裝的折反射望远鏡

一台口径430毫米的折反射望远镜(图1)已在紫金山天文台启用。这台望远镜是我国自行设计,由紫金山天文台南京天文仪器厂制造,并取得南京第二机床厂、南京拖拉机修配厂、南京锅炉厂、南京长江机械制造厂等单位协作制成的。前后只化了三年时间。仪器的照相镜采用的光学系统,其改正板的通光口径为430毫米,球面反射镜的口径为600毫米,焦距为800毫米,焦比约1.9,光力较強。象场直径为7.6,使用裁成圆形的戚光胶片。     

NVST高分辨窄带成像系统视场频漂的实测与分析

1 m新真空太阳望远镜的成像系统包括Hα,Ca Ⅱ和He Ⅰ三个窄带成像通道,三者均使用里奥滤光器系统进行单色像观测。以Hα通道实测图像为例,探讨了在线心-线翼的偏带观测出现的太阳像亮度空间分布不均匀问题的原因。该不均匀性不同于杂散光,其空间分布形式与变化程度随观测波长点的不同而不同。通过对多组实测数据的分析认为,出现亮度不均现象的根本原因是滤光器的视场效应,视场边缘区域的工作波长相对中心区域发生频率漂移。频漂的程度和空间分布特征与光路装调密切相关,通过分析对比2017年3月光路调整前后频漂情况得出结论:在目前Hα成像通道2.2'的视场范围内,视场频漂量最大为0.005 nm,小于透过带带宽,且仅出现在视场左下角边缘。     

云南天文台26厘米高分辨真空太阳光球色球望远镜

云南天文台26cm高分辨真空太阳光球色球望远镜于1986年建成安装,1989年3月通过技术鉴定正式投入观测使用。该望远镜有光球和色球两个镜筒,物镜口径均为26cm,可同时观测太阳视面上同一活动区光球和色球两层次中的细节。光球太阳象直径300mm,画幅24×36mm,视场为2′.6×3′.8,最佳分辨为0″.7。色球太阳象直径85mm,画幅16×22mm,视场为3′.6×7′.3,最佳分辨为1.″2。色球观测所用滤光器的透射带中心波长6562.8,带宽0.46和0.24互换使用,谱线可位移±1.5。 本文简述提出研制该望远镜的学术依据、研制简史,描述它的总体性能指标、光学系统以及提高分辨本领所采用的主要技术措施。文章简介该望远镜的安装调试和试观测期内发生的各种问题及其技术处理。最后提及正在进行中的望远镜性能完善和改进工作,展望在第22周太阳活动峰年期内在国内和国际联合观测研究中能发挥的作用。 选刊若干照片作为该望远镜取得的光球和色球现象的观测示例。     

基于扇形子镜的12m光学红外望远镜拼接共相误差仿真分析

为满足国内对应用大型通用光学望远镜在光学红外波段进行天文观测的需求, 中国计划建设一架12 m大口径光学红外望远镜(12-meter large aperture optical-infrared telescope, LOT). LOT对于中国天文界具有极其重要的意义, 将会在近红外波段实现共相. LOT的主镜将采用子镜拼接的方案, 由72块扇形子镜拼接而成, 并且中央部分有一块直径4.5m的圆形镜. 分析了采用扇形子镜拼接方案下LOT的共相误差, 提供了详细的共相误差理论推导过程, 并对包括3种子镜面外误差在内的误差源进行深入的单独模拟和综合模拟. 在共相波长为1μm的条件下, 当服从正态分布的倾斜误差的均方根值小于0.016^\prime\prime或服从正态分布的活塞误差的均方根值小于42.5nm时, LOT的斯特列尔比大于0.8. 仿真结果对于采用共相拼接镜面主动光学的主镜在LOT中的应用具有重要意义.     

关于测纬用星的赤纬星表

1.本文从一种测纬用星星表所列440颗测纬用星的赤纬改正值中,发现誤值大于或等于003的有21颗星;其中誤达1″的有5颗星。根据核算结果,将有关数据详列于表1,并探讨了致誤原因五种。 2.由星表取第五和第六观测纲要的每组星的赤纬改正值和1935—1940年、1955—1960年纬度观测所得相应的赤纬改正量此较,认为似有系统差Δδ_α存在。     

一种简而易制的二圆柱面反射式摄谱仪准直畸像系统

本文是对于摄谱仪准直畸像光学系统研究的继续和深入,认真分析了Wynne的卡焦摄谱仪畸像系统的设计思想,认为可以避免像他那样将畸像系统设置在卡焦前会聚光束中(致使畸像系统变得复杂),而设置在摄谱仪准直光路中更为合理.作者与蒋世仰教授曾首次提出了准直畸像系统的概念,现在对于其中所提的反射系统的工作有所推进,寻求得到了一种结构简单、易于制作的系统.它仅由两个圆柱面构成,是一种柱面的类Mersenne系统.文中说明了在一定的条件下可以由圆柱面代替柱面Mersenne系统的抛物柱面(该系统在中已被提出过)、这种类Mersenne系统既可置于折轴摄谱仪中,亦可置于卡焦摄谱仪中,且能在大直径准直光束中起较剧烈的畸像作用,当然也具有反射系统所固有的优点——接收更宽的波段,特别在非可见光区优于透射系统.给出的算例说明该系统的准直误差极小.     

全天相机在多设备巡天中的应用

天文观测站夜天空星像星等信息和天区分布信息可用于指导多设备巡天观测.建立全天相机监测系统(Monitoring all-sky system)对本地天区夜天空实时监测,获取的监测图像需要有效的方法进行处理以提取全天图像星像信息.由于全天图像视场大和高阶扭曲的影响,采用天顶等距投影与多项式函数组合的方法计算图像的底片常数.天文定位的均方根残差约为0.15个像素.通过对图像中亮星部分测光得到的星等差,改正大气消光误差.最后使用HEALPix (Hierarchical Equal Area isoLatitude Pixelation)方法实现天区划分和每个天区可观测极限星等值的存储.     

光纤星象切分器

本文介绍了为云台CCD—Coude光谱仪系统研制的星象切分器。计算表明,运用切分器可提高光力2个星等以上。文中讲述了原理并给出有关参数的选择。本星象切分器入射端面为直径1mm的圆面,出射端面为0.15的一线阵,共由38根光纤组成。     

陕台光电等高仪(Ⅰ型)初始星表(摘要)

1978年初至1981年初,我们用陕台光电等高仪(Ⅰ型)进行了专门的星表观测。获得的星表包括777颗两次过等高圈的恒星的赤径改正△α和赤纬改正△δ。其中有FK4星357颗,FK4supp星189颗,GC星231颗。对于|cosq|≤0.3的星没有计算△δ。所有FK4星△α、△δ的平均精度分别为±0.0036和±0″.063。另外,还给出了43颗一次过等高圈的恒星的赤经改正△α和2颗星的赤纬改正△δ。为有效地扩充待测星数,除在时间、纬度观测纲要即基本组(2小时一组)内插入适当数目的待测星外,我们增加了星表组(1小时一组)。观测方案是:星表组——基本组——星表组——星表组——基本组——星表组或者星表组——基本组——基本组——星表组。星表的系统完全由基本组的FK4星决定。将各基本组化到平均系统以后,所有的星表组及基本组内的插入星直接相对于这个平均系统求其残差平均值。