马克苏托夫望远镜(Maksutov Telescope)是一种用
球面反射镜和负弯月型厚透镜的组合光学系统做
物镜的
折反射式望远镜。于1941年由前苏联光学家马克苏托夫(Maksutov)首先制成。负弯月形透镜的
球差与反射面镜的球差正好相反,可相互抵消。由于反射镜没有色差,而且只要厚度和
曲率选择适当,还可以使
弯月形透镜没有色差,使
轴外象差也很小,因此它是一种象差极小的望远镜。其主要象差比具有相同的相对孔径的透镜组物镜小得多。由于所用的透镜由球面组成,在制造上比施密特
非球面透镜容易得多,使用也较方便。与同样口径的折反射式望远镜相比,其镜筒长度短得多。另外,反射镜装在镜筒内,不受周围空气的损害。这种物镜应用广泛,有的还用来做
双筒望远镜、
显微镜及照相机的物镜。由于大口径的
弯月形透镜制造困难,这种望远镜的口径不能太大。最大的马克苏托夫望远镜口径为:改正镜70厘米,主镜98厘米,焦距210厘米,它装备在苏联阿巴斯土曼尼天文台。
马克苏托夫望远镜的光学系统和
施密特望远镜类似,是由一个凹球面
反射镜和加在前面的一块改正
球差的
透镜组成的。改正透镜是球面的,它的两个表面的
曲率半径相差不大,但有相当大的曲率和厚度,透镜呈弯月形,所以,这种系统有时也称为弯月镜系统。
弯月形透镜主要的作用是抵消球面反射镜的球差,采用一定厚度的弯月形透镜可以不引进色差,适当选择弯月形透镜到球面反射镜的距离还可以消去
彗差,并且这种系抗的
象散非常小,但场曲是存在的,焦面大致等于以焦距为半径的一个球面,只要把底片弯成和焦面一样,那么所拍的照片在5°甚至8°之内星象都是很优良的。这种望远镜是有畸变的,不过并不太大,对天文工作没有多大影响。这种望远镜的相对口径大多做成1/2-1/4左右,主要用作天体照相工作。也可以把弯月形透镜略为移近球面反射镜,使球面反射镜的象在还未成出之前就由弯月形透镜中央部分的球面(把弯月形透镜第二面中央一小部分镀铝,或把弯月透镜第二面的中央部分磨成曲率半径更长的球面)反射到后方,得出一个放大了的象,类似于卡塞格林系统,称为马克苏托夫-
卡塞格林望远镜,在
导星镜、
光电中星仪、选址望远镜和天文普及工作中采用较多。
马克苏托夫望远镜的主要优点:结构简单,系统中的所有表面都是球面的,容易制造;在同样的口径和
焦距的情况下,镜筒的长度比
施密特望远镜的短;集光能力强、可见天空区域大,可以看到很暗的天体.特别适合于对
流星、
彗星、
星云的观测和大范围的巡天照相。
在他发明之际,马克苏托夫自己暗示有可能取代卡塞格林式(Cassegrain reflector)的“折叠”光学的构造。
珀金埃尔默(Perkin-Elmer)的设计师约翰·葛利格里(John Gregory)由马克苏托夫的想法发展出了马克苏托夫-
卡塞格林望远镜。稍后,葛利格里在1957年的《
天空和望远镜》杂志(Sky and Telescope)上发表了划时代的f/15和f/23的马克苏托夫-卡塞格林望远镜设计,为珀金埃尔默明确的预告了这项设计在商业上的用途。
今天,许多被制造的马克苏托夫式都采用了卡塞格林式的设计(有时称为“斑点马克苏托夫”),原本的次镜被在修正板内侧的一小片铝制的斑点所取代。好处是已经固定住无须再对正与校准,也消除了蜘蛛型支撑架所产生的
衍射条纹。缺点则是损失了一定量的自由度(次镜的
曲率半径),因为次镜的曲率半径必须与弯月形修正板的内侧一致。葛利格里自己,第二次再设计的速度较快的(f/15)时,就改采修正板的前面或主镜为
非球面镜来减少
像差。
由于折反射技术的发展,现在各国都把各种镜头的优点结合起来,设计、制造出更优秀的望远镜。在天文领域应用最广的有施密特系统、马克苏托夫系统、施密特-卡塞格林系统、马克苏托夫-
卡塞格林望远镜四种类型。其中马克苏托夫-卡塞格林望远镜主要有以下应用:
马克苏托夫-卡塞格林式设计的焦比提供了高倍率但狭窄的视野,这使它不适合做广视野的天文摄影,但在月球和行星的影像上确实有优异的表现,对于结构结实的双星和
球状星团的影像也表现的很精致。马克苏托夫-卡塞格林望远镜从1950年代就开始销售给业余天文学家,早期的产品都是用来建立品牌的模组,所以都很昂贵。1970年代中期,一些主要的生产商开始大量生产并广为推荐,先是俄国,然后是中国都以低廉的价格生产,使售价大幅下跌。今天,这种设计已经是业余天文学家普遍性的选择,如果不是大量的生产,这是难以想象的事。在1960年代,一架小小的马克苏托夫-卡塞格林望远镜,像是魁星公司(Questar)的魁星3.5就相当昂贵,可以当作财富的象征,不像现在的唾手可得。
马克苏托夫的设计在军事、工业和航太界被广泛的应用,因为所有的光学元件不仅可以永久性的固定并对准,而且还可以用极端坚固的包装安置在密封的环境中。这使得它可以在严苛的环境和极高G力的场合下作为理想的追踪、远距观察,和雷达定标(瞄准)/炮膛校正的仪器设备。