望远镜光学设计
望远镜光学设计是选择和排列反射镜和透镜，使星光聚焦，同时控制视场内的像差。
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Definition
望远镜光学设计是一门选择光学元件及其形状、间距和二次曲面常数的学科，旨在使入射波前在特定视场、波长范围和焦比下聚焦成清晰的图像。
Scope
本主题涵盖折射式和反射式布局、主焦点、牛顿焦点、卡塞格林焦点、里奇-克雷蒂安焦点和格里高利焦点，以及对球差、彗差、像散和场曲等像差的控制，校正器和施密特及施密特-卡塞格林折反射系统的使用，以及焦比、视场和图像质量之间的权衡。
Core questions
- 哪种光学配置最适合特定的科学目标？
- 如何在整个视场中平衡或消除主要像差？
- 校正器和折反射元件在拓宽可用视场方面有何作用？
- 焦比和像面比例如何与视场进行权衡？
Key theories
- 像差理论
- 与理想成像的偏差由赛德尔像差描述，例如球差、彗差、像散、场曲和畸变，设计者通过选择表面形状和间距来最小化这些像差。
- 双镜消像散设计
- 里奇-克雷蒂安设计使用两个双曲面反射镜来消除球差和彗差，提供宽广的可用视场，适用于巡天和空间望远镜。
- 折反射校正
- 施密特和施密特-卡塞格林系统在球面反射镜上增加一个折射校正板，以紧凑的形式提供宽广、校正良好的视场。
Clinical relevance
光学设计决定了每台望远镜的图像质量、视场和仪器接口，从而影响了设施能够进行的巡天、成像和光谱观测的类型，以及其孔径的使用效率。
History
在牛顿反射望远镜出现之前，折射望远镜占据主导地位。此后，镀银玻璃反射镜和卡塞格林布局成为标准。20世纪初的里奇-克雷蒂安设计和1930年施密特的广角相机塑造了现代望远镜光学，而计算机光线追迹现在使设计者能够优化复杂的多元件系统。
Key figures
- George Willis Ritchey
- Henri Chretien
- Bernhard Schmidt
- Ludwig von Seidel
Related topics
Seminal works
- schroeder2000
- wilson2007
Frequently asked questions
- 卡塞格林望远镜和里奇-克雷蒂安望远镜有什么区别？
- 两者都使用凸面次镜折叠光路，但经典的卡塞格林望远镜使用抛物面主镜，仅在轴上没有球差，而里奇-克雷蒂安望远镜使用双曲面主镜和次镜，同时消除彗差，以制造难度更高的光学元件为代价，提供更宽广的清晰视场。
- 为什么广角巡天望远镜经常使用校正透镜？
- 纯反射镜系统只能在有限的视场内提供出色的图像。在焦点附近添加折射校正元件可以使视场平坦化并抑制离轴像差，从而在巡天所需的广阔视场内获得清晰的图像。