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施密特望远镜科技名词定义中文名称：施密特望远镜英文名称：Schmidt telescope定义：由一块凹球面镜和一块置于球面镜曲率中心处的薄板状非球面改正透镜所组成的一种折反射望远镜。
因发明者而得名。
所属学科：天文学(一级学科) ；天文仪器(二级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片施密特望远镜（Schmidt telescope）是一种由折射和反射元件组成的天文望远镜。
1931年为德国光学家施密特﹐B.V.所发明﹐因此得名。
这种望远镜由一块接近平行平板的非球面改正透镜和一个凹球面反射镜组成，星光在望远镜里先通过折射，再经过反射，然后才成像。
施密特望远镜光力强，可见范围大，成像的质量也比较好，因而特别适用于进行流星，慧星，人造卫星等的巡视观测，也常用于大面积造相和天文科普活动。
改进组成原理优点缺点历史LAMOST改进对某些工作，施密特望远镜可作不同的改变，如增加平场透镜把焦面改成平面；增加一个凸面副镜把焦点引到主镜的背面或附近，形成卡塞格林系统(见卡塞格林望远镜)。
贝克-施密特望远镜光路图美国光学家贝克首先对这种系统进行了研究，经他改进的这种望远镜，称为贝克-施密特望远镜。
组成施密特望远镜由一块接近平行平板的非球面改正透镜和一个凹球面反射镜组成。
原理虽然凹球面反射镜具有球差，但它有一个重要特性──镜面对于球心是对称的。
如果在球心处设置一个限制光束的光阑，那么对于不同倾角入射的光束，除了光阑在斜光束方向的投影与正方向不同外，成像条件都完全相同，不存在光轴上和光轴外的差异。
因而，在球面镜的焦面上各处的像点都是对称的，具有相同球差造成的小圆斑。
施密特望远镜光学系统在这种情况下，除了球差和场曲外，不存在其他像差。
为改正球差，施密特，B.V.不是象过去人们所做的那样，破坏这一对称成像条件，把镜面形状改成抛物面，而是在光阑处放置一块与平行平板差别不大的、非球面的改正透镜(常称施密特改正透镜)。
指导手册8’’ LX90施密特-卡塞格林望远镜(带Autostar手控器)Meade施密特-卡塞格林光学系统在Meade LX90的施密特-卡塞格林设计中，光线从右边进入，通过一个两面都是非球面的薄透镜(改正透镜)到达球面主镜，再反射到一个凸面副镜。
这个凸面副镜使主镜的有效焦距加倍，然后光线通过主镜中心的通孔在焦平面上会聚。
Meade的LX90施密特-卡塞格林系统包括了一个8.25’’的大型主镜，可以比标准尺寸的主镜产生更大的可见视野。
要注意的是如果采用的不是大型主镜，上图的光线2会完全消失。
在相同口径的情况下，Meade的施密特-卡塞格林系统对偏轴光线的集光率比其他的同类系统高出10%。
主镜导光管内侧表面的光阑可以显著提高月球、行星和深空天体的对比度。
这些光阑可以有效地去除离轴的杂散光线。
说明：Meade的名称和图标是在美国和世界主要国家专利局注册的商标，LX90是Meade仪器公司的商标。
2000 Meade仪器公司英文版本：LX-90_manual.pdf如何创建自己的导向观测 (32)路标 (35)识别 (36)先进的高度/方位角对准 (37)浏览 (37)用LX90摄影 (38)可选的配件 (39)日常维护 (41)校准 (41)检查光学部件 (43)测量望远镜的运动 (43)Meade客户服务 (43)望远镜的规格 (44)附录A：极轴对准 (45)附录B：有用的图表 (48)附录C：训练马达 (49)天文学基础 (50)恒星的路标 (52)快速上手指南建议你将提供的三脚架安装到LX90之后再进行观测。
在室内将望远镜和Autostar安装好，借此熟悉各个组成部分及其操作，然后再将望远镜搬到室外的夜空下进行观测。
1、将三脚架从包装纸箱中取出，使之垂直放置，三脚架的腿部朝下，且处于折叠状态。
用手握住其中一条腿，使三脚架的全部重量落在另外两条腿上，然后轻轻地将它们完全拉开。
2、在三脚架每条腿的底部安装两个固定螺钉(一共是6个)，使用这些螺钉来调节三脚架内部可伸缩部分的高度，然后将它们锁紧，但是不要用力过大。
施密特-卡塞格林系统的优化设计本次实验将使用到：polynomial aspheric surface, obscurations,apertures, solves, optimization, layouts, MTF plots。
本次实验是完成Schmidt-Cassegrain 及polynomial aspheric corrector plate。
这个设计是要在可见光谱中使用，需要一个10 inches的aperture 和10 inches 的back focus。
开始，先把primary corrector， System, General, 在aperture value 中键入10。
同在一个screen 把unit “Millimeters”改为“Inches”。
再把Wavelength 设为3个，分别为0.486，0.587，0.656，且0.587定为主波长。
也可以在wavelength 的screen 中按底部的select 键，选默认波长。
默认的field angle value，其值为0。
依序键入如下LED 表的相关数据，此时the primary corrector为MIRROR 球镜片。
2D图如下：现在加入第二个corrector，并且决定imagine plane 的位置。
输入如下的LDE，注意到primary corrector 的thickness 变为-18，比原先的-30小，这是因为要放second corrector 并考虑到其size 大小的因素。
在surface4 的radius 设定为variable，通过optimization, Zemax可以定下他的值。
先看看他的layout，应如下图所示。
调出merit function, reset 后，改变“Rings” option 到5。
The rings option 决定光线的sampling density（采样密度）, default value 为3，此实验要求为5。
实验四:卡塞格林系统一．实验目的熟悉卡塞格林系统设计的原理过程，学习如何使用多项式的非球面，掌握设计系统的的方法及过程。
二.系统结构性能要求1）孔径值10英寸；2）视场角为0︒；3）相对波长为可见光；4）玻璃材料BK7 、MIRROR ；三．实验步骤1.系统参数的设置：孔径值10英寸；（单位是英寸）视场角为0︒；工作波长为可见光；2.结构参数的设置:平面镜的厚度为1英寸，玻璃材料BK7；反射镜的焦距为60英寸，厚度为30英寸，玻璃材料为MIRROR；如下图所示：3.加辅助镜面，并安放像平面。
让ZEMAX为辅助面计算恰当的曲率。
玻璃材料为mirror。
（注意：已将主反射面的距离减小到-18，这将使辅助镜面的尺寸减小。
像平面的距离现在是28，实际上，是在主反射面后10英寸）如下图所示：四．光学望远系统优化过程1.将三环六臂改为五环六臂（菜单栏Editors一Merit Function一Tools一Default Merit Function一Reset一Rings）如下图所示：2.设置变量，将曲率半径设为优化变量，权重设为1。
将新面（即第3面）的厚度从0改为20。
往上移一行，将第2面的厚度由60改为40。
对于主反射面来说，校正器与它的距离就是60；3,。
将光阑面（STO）的表面类型换为“EVEN ASPHERE”。
这种面型允许为非球面校正器指定多项式非球面系数。
并将第一面的“4th Order Term” 6th Order Term”和“8th Order Term”列设为变量，当前为0，如下图所示：4.打开视场角，调整设计。
从主菜单，选System，Fields，并将视场角的个数设置为3，输入y角0.0，0.35和0.7。
如下图所示：优化即可得到MTF，如下图所示：5双击第三面的第一列，从孔径类型列中选圆形“Circular Aperture”，到Min Radius中输入1.7。
这表示所有的光线穿过表面时离轴距离必须要大于1.7英寸，这就是主反射面的缺口“Hole”。
实验四施密特—卡塞格林望远镜系统（Schmidt-Cassegrain）一、实验目的1．掌握Zemax中非球面镜面的定义与输入方法2．掌握Zemax中利用非球面镜的优化像差；3．熟悉Zemax中MTF的使用。
二、实验内容1．设计一个带多项式非球面矫正器施密特—卡塞格林系统；2．优化该系统的色球差。
三、实验器材1．p c机一台2．Z emax软件3．Z emax Manual一册（英文版）四、实验过程施密特-卡塞格林望远镜是在1931年由德国光学家施密特发明的优秀广视野望远镜。
在镜筒最前端的光学元件是施密特修正板，这块板是经过研磨接近平行的非球面薄透镜，可以确实的改正与消除主镜造成的球面像差。
自从1960年代，星特朗(Celestron)公司介绍了这一型的望远镜之后，数以万计的业余天文学家已经购买和使用过施密特-卡塞格林望远镜，直径从20厘米(8英寸)到48厘米(16英寸)都有。
本次实验是设计一个带多项式非球面矫正器施密特—卡塞格林系统 (Schmidt-Cassegrain) 。
设计的使用范围为可见光谱。
我们将采用10英寸的孔径，10英寸的后焦距（从主镜的后面到焦点）。
输入数据：由于只有矫正板和主反射面，进行这个设计是比较简单的，因此我们开始时先在光阑后插入两个面。
选择“SYSTEM”，“GENERAL”，输入10作为孔径值。
在同一个屏幕上，将单位“毫米（Millimeters）”改为“英寸（Inches）”。
选择“SYSTEM”，“WAVELENGTHS”，得到“波长数据”屏幕，设置3个波长：486，587，和656，其中587为主波长。
现在，我们将使用缺省的视场角0度，在Lens Data Editor中输入数据，如下表。
光阑被放在主面曲率半径的中心，这是为了排除视场像差（如彗差），它是Schmidt设计的特点。
我们可以选择2D Layout演示一下图形以验证一切是否就绪。
现在我们将加入辅助镜面，并安放像平面。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y实验报告课程名称：光机系统设计实验名称：基于ZMAX的光机系统设计班级：0936203姓名：蔡海蛟学号：6090120331哈尔滨工业大学一.实验目的(1)熟悉并掌握ZMAX软件的使用(2)熟悉光学系统设计的步骤及方法(3)了解牛顿式望远镜和施密特—卡塞格林系统，并对其相差有一定了解(4)学会用ZMAX设计简单的光学系统，并对系统进行像质分析和系统优化二.基本原理(1)实验一、牛顿望远镜牛顿望远镜是最简单的用来矫正轴上像差的望远镜。
牛顿望远镜是由一个简单的抛物线形镜面组成的，而且除此之外别无它物。
抛物线很好地矫正了所有阶的球差，将望远镜使用在轴上系统，就没有其他的像差。
(2)实验二、带有非球面矫正器的施密特—卡塞格林系统施密特-卡塞格林望远镜（Schmidt-Cassegrain）属于折反射(Catadioptrics)类别。
施-卡望远镜的设计是以伯恩哈德施密特的施密特摄星仪为基础：使用球面镜做主镜（沿袭施密特摄星仪的设计）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，施密特-卡塞格林望远镜（Schmidt-Cassegrain）属于折反射(Catadioptrics)类别。
在施密特-卡塞格林系统，光通过薄的非球面校正透镜进入镜筒，然后接触球面主镜。
被球面主镜反射的光线折回镜筒开口中部的第二反射镜，然后再次被第二反射镜反射，光线通过镜筒内部中间的管子聚集在目镜形成图象。
三.系统结构(1)实验一、牛顿望远镜图一.牛顿望远镜原理图利用ZMAX设计牛顿望远镜：设计一个1000mm F/5的望远镜(及需要一个曲率半径为2000mm的镜面，和一个200mm 的孔径)。
移动光标到第一面，即光阑面的曲率半径列，输入-2000.0，负号表示为凹面。
现在在同一个面上输入厚度值-1000，这个负号表示通过镜面折射后，光线将往“后方”传递。
工程光学课程设计报告班级：姓名：学号：成绩：指导教师：报告日期：南通大学课程设计论文目录摘要 (i)第一章绪论 (1)1.1课程设计题目 (1)1.2 设计要求 (1)第二章望远物镜的设计与相关参数 (2)2.1 望远物镜的主要参数 (2)2.2 望远物镜结构类型 (3)2.3 物镜的光学特性 (5)2.3 卡塞格林光学系统 (5)2.4 ZEMAX中的像质评价方法 (6)第三章设计与优化 (10)3.1设计过程 (10)3.2优化过程 (14)第四章运用Solid works对镜片进行绘制 (19)第五章新得与体会 (23)主要参考文献 (24)摘要由薄透镜组的初级像差理论入手，根据初级像差参量PW与透镜折射率n、孔径半径r、厚度d等关系，求出了满足初始设计的结构参数的透镜折射率n、孔径半径r、厚度d、形状系数Q、曲率p。
用光学设计软件ZEMAX对所求的结构参数进行了优化。
光学设计要完成的工作包括光学系统设计和光学结构设计。
所谓光学设计就是根据系统所提出的使用要求，来决定满足各种使用要求的数据，即设计出光学系统的性能参数、外形尺寸、各光组的结构等。
大体可以分为两个阶段。
第一阶段根据仪器总体的要求，从仪器的总体出发，拟定出光学系统原理图，并初步计算系统的外形尺寸，以及系统中各部分要求的光学特性等。
第二阶段是根据初步计算结果，确定每个透镜组的具体结构参数，以保证满足系统光学特性和成像要求。
这一阶段的设计成为“相差设计”，一般简称光学设计。
评价一个光学系统的好坏，一方面要看它的性能和成像质量，另一方面要系统的复杂度。
一个系统设计的好坏应该是在满足使用要求的情况下，结构设计最简单的系统。
第一章绪论1.1课程设计题目基于卡塞格林的望远物镜设计1.2 设计要求（1）入瞳直径：D=20mm；（2）相对孔径D/f’=1/6.15;（3）视场角2ω=7°；（4）在可见光波段设计（取d、F、C三种色光。
卡塞格林望远镜的结构形式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。
卡塞格林望远镜的结构形式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。
第 六 章 凯萨格林望远镜CASSEGRAIN TELESCOPE MODEL在这章中，我们将暂时离开上一章的Cooke 三片组，开始建立传统而著名的凯萨格林望远镜。
我们可以仅使用三个表面仿真这设计的主要结构设计，如图6.1 所示。
在图中主反射镜的形状为抛物面，其次反射镜为双曲线面。
图6.1一个古典凯萨格林望远镜。
光线来自左边，碰到凹面的主反射镜，反射到凸面的次反射镜后，光线再反射穿出主反射镜中心的一个开口孔径。
这个设计能够给予几乎完美的近轴影像，虽然像差随着离轴的角度会快速的增加，这个设计的其它资料可以在第112 页的补充附录“什么是凯萨格林望远镜”中讨论。
什么是凯萨格林望远镜？What is a Cassegrain Telescop e?大多数的大口径望远镜是使用反射镜，而非透镜来收集光线。
因为光线必须穿透透镜，它只能够利用透镜的边缘来固定。
这个原因限制了折射式望远镜的直径最大为一公尺，因为再大的透镜将被他自己的重量压垮。
重力将使他们的形状变形，（因此影响其成像质量），其变形的量与方式依望远镜所指向的天空角度而定。
反射式望远镜能够被制构来支撑。
唯一的问题是由凹面镜所形成的影像在凹面镜之前。
这个是非常不便及不实用的成像位置，因为成像位置的高度高于地面，及其位置为入射光的中途。
解决这个问题的一个方法是由凯萨造成非常大，因为主反射镜可以由背后稳固的结格林在1672 年提出，他增加一片凸面镜，称为次镜，放在主镜的焦点之前。
光线因此穿出主镜中央圆孔而离开系统如图中所示。
然而次镜是放在入射光的中途，唯一的影响是阻挡了小部分的入射光，同时增加了(通常是小量)部分绕射效应。
凯萨格林望远镜是一个紧凑的设计，一个简单的单一反射镜系统，若具有与凯萨格林组态相同的有效焦距时，其全长将四倍于凯萨格林组态，现在长焦距望远镜可以建造于一个简单的单一反射镜系统，若具有与凯萨格林组态相同的有效焦距时，其全长将四倍于这个凯萨格林望远镜组态。
施密特-卡塞格林镜筒组件Edge HD型施密特-卡塞格林镜筒组件使用手册•禁止使用裸眼和未妥善滤光的望远镜直接观测太阳，这将导致永久性的视力损伤。
•不要用望远镜来将太阳直接投影到任何平面上，聚焦的光束可能损坏望远镜内的光学元件。
•不要使用置于目镜前端的太阳滤光片，不要使用未经安全认证的赫歇尔棱镜天顶来观测太阳。
望远镜的聚焦作用将可能导致这些元件剧烈吸热和爆裂。
爆裂之后日光将毫无过滤的射入人眼导致损伤。
•望远镜不要疏于管理。
在操作时要有熟悉操作的成人在现场，尤其是在有小孩在场的情况下。
警告目 录安装安装目视后背 ………………………………………………… 01安装天顶镜 …………………………………………………… 01安装目镜 ……………………………………………………… 01计算放大倍率 ………………………………………………… 02安装光学寻星镜 ……………………………………………… 02基本使用校准寻星镜 …………………………………………………… 03调焦 …………………………………………………………… 03成像方向 ……………………………………………………… 03观测窍门 ……………………………………………………… 04望远镜维护光学器件护理和清洁 ............................................. 05光轴准直 (05)01安装安装目视后背目视后背是把其他附件连接到望远镜上的附件。
部分镜筒出厂时已经安装好目视后背，部分镜筒后面安装了一个防尘盖。
如果用户收到的镜筒未安装目视后背，请按下面的说明安装：1.移除镜筒后面的防尘盖。
2.把目视后背上的滚花压环顺时针拧到镜筒后面的外螺纹上。
3.把目视后背上的固定螺丝转到一个舒适的位置，继续顺时针转动滚花压环，直到目视后背固定在镜筒后面。
目视后背固定后，用户可以安装其他附件，比如目镜，天顶镜等。
移除目视后背，只需要简单的逆时针转动滚花压环，直到从镜筒后面完全脱离。
目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)2 光学设计软件ZEMAX介绍 (2)3卡塞格林望远镜的结构及工作原理 (4)3.1卡塞格林望远镜的基本组成 (4)2.2经典的卡塞格林系统工作原理 (5)3施密特-卡塞格林系统 (6)4带有非球面矫正器的施密特-卡塞格林系统的设计 (8)5 施密特-卡塞格林系统的仿真分析 (20)5.1 系统的波像均方差(OPD)分析 (20)5.2 系统的光学传递函数(MTF)分析 (20)6心得体会 (22)参考文献 (23)摘要望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。
利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。
又称“千里镜”。
望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。
望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼，使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。
1608年荷兰人汉斯·利伯希发明了第一部望远镜。
1609年意大利佛罗伦萨人伽利略·伽利雷发明了40倍双镜望远镜，这是第一部投入科学应用的实用望远镜。
卡塞格林望远镜的设计是以伯恩哈德·施密特的摄星仪基础，一如施密特摄星仪使用球面镜做主镜，并以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。
关键词：望远镜卡塞格林望远镜AbstractThe use of light refraction through the lens or concave mirror is reflecting light so that convergence of imaging into the hole and then through a magnifying eyepiece and be seen. Also known as "Trinidad mirror." The first role is to telescope magnification of distant objects inclination, the angular distance the human eye can see smaller details. The second role is to telescope the objective lens to collect than the pupil diameter (up to 8 mm) thick much beam into the eye, the observer can see the original can not see the fainter objects. In 1608 the Dutch Hans • Li Boxi invented the first telescope. Galileo 1609 Florence, Italy, were 40 times • Galileo Leifa Ming dual mirror telescope, which is the first practical application of science into the telescope.Cassegrain tel escope design is based on Bernhard Schmidt camera • Star instrument basis, as the star meter Schmidt camera lens using a spherical mirror shots, and to amend the board to correct the spherical aberration; inherited the Cassegrain designed to do the second convex mirror, the reflection of light through the holes in the center of the primary mirror, gathered in the focal plane behind the primary mirror. Some designs will increase in the focal plane near the other optical components, such as flat-field lens.Keywords: telescope, Cassegrain telescope1绪论由两块反射镜组成的一种反射望远镜，1672年为卡塞格林所发明。
望远镜引言也许您曾注视过夜空中的繁星，寻找美丽的星座；也许您已经学习过有关星座的知识，而现在希望在望远镜的帮助下近距离地观测月球、行星或恒星等天体。
望远镜是用来放大远处物体的设备。
望远镜有多种类型以及多种价格可供选择。
如何知道哪一种最适合您呢？如何保证在拿着新望远镜出去观星时不会失望呢？在本文中，我们将分析望远镜的原理，讨论望远镜的各种类型，并且考察望远镜的支架和配件。
望远镜的工作原理望远镜是一种神奇的设备，它能够让遥远的物体看起来近得多！望远镜的形状和尺寸千差万别，从只需2美元就能从玩具店买到的小塑料望远镜，到重达数吨的哈勃太空望远镜，应有尽有。
业余望远镜介于两者之间，尽管它们的功能不如哈勃望远镜强大，但也能做一些令人难以置信的事情。
例如，利用一架15厘米长的小望远镜，就可以看清55米外的一角硬币上的图案！现在，您看到的大多数望远镜都属于以下两种类型之一：折射望远镜，它使用玻璃镜头。
反射望远镜，它使用反射镜而不是透镜。
两种类型的望远镜功能完全一样，但实现功能的方式完全不同！ 要理解望远镜的原理，首先要回答下面的问题。
为什么人们看不清远处的物体？例如，在您用裸眼看55米外的一角硬币时，为什么看不到硬币上的图案？这个问题的答案很简单：该物体没有在您眼睛的屏幕（视网膜）上占据大量空间。
如果要以数码相机术语来考虑这一问题，可以说55米外硬币上的图案没有在您的视网膜感受器上覆盖足以使您看清图案的像素。
如果您拥有“更大的眼睛”，可以从物体收集更多光线并形成更明亮的影像，那么您就可以放大影像的一部分，使影像扩展到视网膜上的更多像素。
望远镜中的下面两个部件实现了这一功能：物镜（在折射望远镜中）或主镜（反射望远镜）从遥远的物体收集大量光线，然后将光线或影像投射到一个点，即焦点。
望远镜术语 凹镜——能够散射光线的透镜或反射镜。
凸镜——能够将光线会聚到焦点的透镜或反射镜。
视场——通过望远镜（带给定目镜）能够看到的天空区域。
[模具]施密特-卡塞格林望远镜的设计摘要ZEMAX光学设计程序是一个完整的光学设计软件，包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的呈现于用户界面中。
ZEMAX功能强大，速度快，灵活方便，是一个很好的综合性程序。
ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。
关键字：光学，模拟1．Zmax软件的介绍ZEMAX 是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起。
ZEMAX 不只是透镜设计软件而已，更是全功能的光学设计分析软件，具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，与其他软件不同的是 ZEMAX 的 CAD 转档程序都是双向的，如IGES 、 STEP 、 SAT 等格式都可转入及转出。
而且 ZEMAX可仿真Sequential 和 Non-Sequential 的成像系统和非成像系统， ZEMAX 当前有：SE 及 EE 两种版本。
序列性（ Sequential ）光线追迹大多数的成像系统都可由一组的光学表面来描述，光线按照表面的顺序进行追迹。
如相机镜头、望远镜镜头、显微镜镜头等。
ZEMAX 拥有很多优点，如光线追迹速度快、可以直接优化并进行公差计算。
ZEMAX 中的光学表面可以是反射面、折射面或绕射面，也可以创建因光学薄膜造成不同穿透率的光学面特性；表面之间的介质可以是等向性的，如玻璃或空气，也可以是任意的渐变折射率分布，折射率可以是位置、波长、温度或其它特性参数的函数。
同时也支持双折射材料，其折射率是偏振态和光线角度的函数。
在 ZEMAX 中所有描述表面的特性参数包括形状、折射、反射、折射率、渐变折射率、温度系数、穿透率和绕射阶数都可以自行定义。
非序列性（ Non-Sequential ）光线追迹很多重要的光学系统不能用Sequential 光线追迹的模式描述，例如复杂的棱镜、光机、照明系统、微表面反射镜、非成像系统或任意形状的对象等，此外散射和杂散光也不能用序列性分析模式。
[模具]施密特-卡塞格林望远镜的设计摘要ZEMAX光学设计程序是一个完整的光学设计软件，包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的呈现于用户界面中。
ZEMAX功能强大，速度快，灵活方便，是一个很好的综合性程序。
ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。
关键字：光学，模拟1．Zmax软件的介绍ZEMAX 是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起。
ZEMAX 不只是透镜设计软件而已，更是全功能的光学设计分析软件，具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，与其他软件不同的是 ZEMAX 的 CAD 转档程序都是双向的，如IGES 、 STEP 、 SAT 等格式都可转入及转出。
而且 ZEMAX可仿真Sequential 和 Non-Sequential 的成像系统和非成像系统， ZEMAX 当前有：SE 及 EE 两种版本。
序列性（ Sequential ）光线追迹大多数的成像系统都可由一组的光学表面来描述，光线按照表面的顺序进行追迹。
如相机镜头、望远镜镜头、显微镜镜头等。
ZEMAX 拥有很多优点，如光线追迹速度快、可以直接优化并进行公差计算。
ZEMAX 中的光学表面可以是反射面、折射面或绕射面，也可以创建因光学薄膜造成不同穿透率的光学面特性；表面之间的介质可以是等向性的，如玻璃或空气，也可以是任意的渐变折射率分布，折射率可以是位置、波长、温度或其它特性参数的函数。
同时也支持双折射材料，其折射率是偏振态和光线角度的函数。
在 ZEMAX 中所有描述表面的特性参数包括形状、折射、反射、折射率、渐变折射率、温度系数、穿透率和绕射阶数都可以自行定义。
非序列性（ Non-Sequential ）光线追迹很多重要的光学系统不能用Sequential 光线追迹的模式描述，例如复杂的棱镜、光机、照明系统、微表面反射镜、非成像系统或任意形状的对象等，此外散射和杂散光也不能用序列性分析模式。
这些系统要求用 Non-Sequential 模式，光线是以任意的顺序打到对象上， Non-Sequential 模式可以对光线传播进行更细节的分析，包括散射光或部分反射光。
在进行 Non-Sequential 追迹时，用 ZEMAX 做的 3D 固体模型的光学组件，可以是任意形状且支持散射、绕射、渐变折射率、偏振和薄膜，可用亮度学和辐射度学的单位。
Sequential 的光源在 Sequential追迹中，光源由物面上的视场或Bitmap扩展光源定义。
有常规的点光源，视场点可由角度、物高、实际像高或近轴像高来定义；点光源可以用不同权重定义，还可以分别指定每个光源的渐晕，进而调整不同视场的相对照度或F/＃。
ZEMAX也支持像散或椭圆形状的二极体光源及扩展光源，这些光源允许使用者用ASCII码自行定义的，它类似于Bitmap图形，或用标准的Windows BMP或JPG格式而且各个象素上的光强度可以是不同的。
Non-Sequential 光源 Non-Sequential 光源比 Sequential 光源复杂得多。
Non-Sequential 光源一般是三维的，可以定义其输出的照度（单位为瓦或流明），它可用光源发出的光线数控制光源取样，还可分开控制显示的光线数及用于分析的光线数。
它可以同时使用多个光源，它们可以是相干的（需定义相干长度）或非相干的，也可以是单色的或复色的。
支持的光源有：点光源（ uniform, cosine, or Gaussian）、椭圆面或实体、矩形面或实体、圆柱面或实体、半导体激光或数组、灯丝、自行定义(可以是任意的) 、以Radiant Imaging的Radiant SourceTM读取。
玻璃、镜头和样板目录 ZEMAX提供的玻璃包括有Schott, Hoya, Ohara, Corning, 和Sumita（当前不包括中国玻璃），和红外材料、塑胶和自然材料（如硅）及双折射材料。
目录里包括色散、温度分析、力度/酸、成本因子和其它数据，所有数据都可以看到或是进行更改，另外可很方便地增加数据。
当前存放的镜头数据厂家有: Coherent, CVI, Edmund Industrial Optics, Esco, Geltech, JML, LightPath Technologies, Linos, Melles Griot, Newport, NSG America, Optics for Research, OptoSigma, Philips, Quantum, Rolyn Optics, Ross Optical, and Spindler 和Hoyer等，ZEMAX支持自动进行样板比对，使用者还可以自行创建玻璃和样板库或是针对已有的数据库中添加数据。
优化 ZEMAX使用最小阻尼二乘法，可使用默认或自定义的优化函数，也可同时对任意数量的变量优化。
在ZEMAX中有20个默认优化函数，包括使光点半径或波像差的peak-to-valley或RMS最小，可以预先定义控制目标数，包括像差系数等。
ZEMAX可以优化系统中任何参数，包括曲率半径、厚度、玻璃、二次项系数和非球面系数、光机周期、孔径、波长、视场等。
Non-Sequential的位置和参数也可以进行优化。
ZEMAX拥有全域优化的功能，可以给出一系列满足目标和限制的设计，ZEMAX支持2种全域优化：(1)search：寻找新的设计形式，进行优化，然后找寻最佳的10个设计形式，直到使用者中断计算为止。
(2)hammer optimization：完全寻找当前设计形式中较好的形式，Hammer优化用在设计的最后阶段，以确定最佳可能设计形式，此二种算法使用相同的优化函数。
公差分析 ZEMAX默认的公差分析项目包括：曲率半径、厚度、条纹、位置、倾斜、离轴、局部误差、折射率、Abbe数等，还可以自行定义公差，包括非球面系数、离心/倾斜、solve和参数公差等。
定义的补偿器包括：焦距、倾斜、任意组件或表面或组的位置，还可以选择公差评价标准，有RMS spot radius、RMS wavefront error、MTF、boresight error或是更复杂的自定义标准。
Sensitivity 分析可单独考虑每个定义的公差，可将参数调整到公差范围的极限，然后确定每补偿器的最佳值，最后可将每个公差的贡献列表输出。
Inverse Sensitivity 分析在定义系统最低效能后， inverse sensitivity分析叠代计算每个参数的公差容限。
Monte Carlo 分析 Monte Carlo分析非常有用，功能也非常强大，因为它同时考虑所有公差的影响。
透过定义的公差生成一些随机系统，取用适当的统计模型，调整所有的补偿器，使每个参数随机扰动，然后评估整个系统性能的影响。
变焦和多重结构 ZEMAX支持变焦镜头分析和设计，可设计变焦镜头、扫描镜头、多光路系统、透镜数组、干涉仪、分光镜等，可对多重结构同时进行优化，各结构是可有相同或不同的优化函数、变化和约束条件也可是相同或不同的。
物理光学传播 Physical Optics Propagation (POP)不是用光线追迹而是用绕射计算的方法计算光线在光学系统中的传播，并考虑透镜孔径的绕射和光束在透镜之间的传播情况，它可用单位面积的能量来定义光束，输出包括辐射和相位面的图形、截面图、能量分布和光纤耦合，也可计算不在光轴上的倾斜光束。
温度分析有些光学系统用在很广的温度范围或不在常温下使用时，需要考虑温度和压力的影响。
ZEMAX使用非线性温度模型，而不是简单的dn/dt近似。
ZEMAX可以指定或优化温度膨胀系统的透镜或组件之间的间距，玻璃目录包括温度和压力数据，以支持温度效应分析计算，可以精确地仿真光学面的温度膨胀特性。
巨集 ZEMAX支持巨集语言，称为ZPL，其结构有点像BASIC，也支持函数调用、自定义数组、数字和字串、文本和图形输出等。
针对更复杂的分析功能，ZEMAX支持延伸功能程序界面，叫Extensions，可在外部程序的控制下进行光线追迹、分析和优化，可用C或C++语言编写。
偏振光追迹 ZEMAX具有全面的偏振光追迹和分析能力，可以任意定义输入光线的偏振态，ZEMAX可考虑穿透、反射、吸收、偏振态、衰减和延迟。
偏振光追迹可要求计算面和体材料的效应，面效应决定于面上的光学薄膜特性。
薄膜模型 ZEMAX具有薄膜的建模能力，可定义多层金属或介电质膜。
薄膜可以用在介电质或金属基底上，可以由任意层数、任意材料组成，每种材料可以由复折射率定义。
扩展光源分析在设计成像系统时，点光源能够精确描述很多方面的成像质量，但是扩展光源对观察畸变 (特别是非径向畸变)很有用，用来检查像的方向、分色及定量观察整个系统的性能。
ZEMAX支持二种扩展光源：ASCII格式的光源，是一些简单的形状，如字母、方块等，也支持彩色的Windows BMP和JPG格式的光源，它可以对光源进行缩放、旋转，也可以放在视场中的任何地方。
材料建模 ZEMAX中有详细的体吸收模型，包括任意波长、任意厚度的玻璃穿透率，体吸收会使光线衰减，衰减的程度决定于光线的光程、材料特性和波长，所有材料都可以定义吸收或穿透特性。
偏振数据 ZEMAX可以定义偏振与非偏振入射光束，可在3D空间中追迹电场矢量，包括每个面的交点处之S和P分量，其偏振分析结果可以是表格数据或图形数据。
双折射材料ZEMAX可仿真双折射单轴晶体，如方解石。
其介质的有效折射率是角度(与面法线及晶轴的夹角)的复函数，因此这些材料的光线追迹相当复杂，ZEMAX可全面地以3D处理传播的光线，可正确计算任何入射角、任意晶轴方向的任何偏振态之相位，也可考虑偏振穿透率，另外o光和e光的路径也可计算，其中还包含双折射材料库，任何色散的新材料都可以自定义。
2．施密特-卡塞格林望远镜的设计2.1. 施密特—卡塞格林望眼镜介绍施密特-卡塞格林望远镜（Schmidt-Cassegrain）属于折反射(Catadioptrics)类别。
施-卡望远镜的设计是以伯恩哈德·施密特的施密特摄星仪为基础：使用球面镜做主镜（沿袭施密特摄星仪的设计）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）。
施密特-卡塞格林在制造商提供给消费者的望远镜上非常普遍，因为球面的光学表面不仅比长焦距的折射式望远镜容易制做。
