Трехзеркальный анастигмат является анастигмат телескоп построен с тремя изогнутыми зеркалами, что позволит ей свести к минимуму все три основные оптические аберрации - сферическая аберрация , кома и астигматизм . Это в основном используется для обеспечения широких полей обзора, намного большего, чем возможно для телескопов с одной или двумя изогнутыми поверхностями.
У телескопа только с одним изогнутым зеркалом, такого как телескоп Ньютона , всегда будут аберрации. Если зеркало сферическое, оно будет страдать от сферической аберрации. Если зеркало сделать параболическим, чтобы исправить сферическую аберрацию, то оно обязательно должно страдать от комы и внеосевого астигматизма. С двумя изогнутыми зеркалами, такими как телескоп Ричи – Кретьена , также можно минимизировать кому. Это обеспечивает большее полезное поле зрения, а остающийся астигматизм симметричен относительно искаженных объектов, что позволяет проводить астрометрию в широком поле зрения. Однако астигматизм можно уменьшить, добавив третий изогнутый оптический элемент. Когда этот элемент является зеркалом, получается трехзеркальный анастигмат.. На практике конструкция может также включать любое количество плоских складных зеркал , используемых для изгиба оптического пути в более удобные конфигурации.
История
Многие комбинации трех зеркальных фигур могут использоваться для устранения всех аберраций третьего порядка. Как правило, это связано с решением относительно сложной системы уравнений. Однако некоторые конфигурации достаточно просты, чтобы их можно было разработать, исходя из нескольких интуитивно понятных концепций.
Телескоп Пауля
Первые были предложены в 1935 году Морисом Полем. [1] Основная идея решения Пола заключается в том, что сферические зеркала с диафрагмой в центре кривизны имеют только сферическую аберрацию - без комы или астигматизма (но они создают изображение на изогнутой поверхности с половиной радиуса кривизны. сферического зеркала). Таким образом, если сферическую аберрацию можно исправить, можно получить очень широкое поле зрения. Это похоже на обычную конструкцию Шмидта , но Шмидт делает это с пластиной корректора преломления вместо третьего зеркала.
Идея Пола заключалась в том, чтобы начать с компрессора пучка Мерсенна, который выглядит как Кассегрен, сделанный из двух (конфокальных) параболоидов , с коллимированными входными и выходными лучами. Затем сжатый входной луч направляется на сферическое третичное зеркало, что приводит к традиционной сферической аберрации. Ключевой вывод Пола состоит в том, что вторичное зеркало затем можно превратить обратно в сферическое зеркало.
Один из способов взглянуть на это - представить себе третичное зеркало, страдающее сферической аберрацией, замененное телескопом Шмидта с корректирующей пластиной в центре его кривизны. Если радиусы вторичного и третичного зеркала имеют одинаковую величину, но противоположный знак, и если центр кривизны третичного зеркала расположен непосредственно в вершине вторичного зеркала, то пластина Шмидта будет лежать поверх вторичного параболоида. зеркало. Следовательно, пластина Шмидта, необходимая для превращения третичного зеркала в телескоп Шмидта, устраняется параболоидом, изображенным на выпуклой вторичной стороне системы Мерсенна, поскольку каждая из них корректирует ту же величину сферической аберрации, но противоположный знак. Кроме того, поскольку система Мерсенна + Шмидта представляет собой сумму двух анастигматов (система Мерсенна является анастигматом, как и система Шмидта), полученная система также является анастигматом, поскольку аберрации третьего порядка являются чисто аддитивными. [2] Кроме того, вторичный элемент теперь легче изготовить. Эта конструкция также называется Мерсенна – Шмидта , поскольку она использует конфигурацию Мерсенна в качестве корректора для телескопа Шмидта.
Телескоп Пола-Бейкера
Решение Пола имело изогнутую фокальную плоскость , но это было исправлено в конструкции Пола-Бейкера, представленной в 1969 году Джеймсом Гилбертом Бейкером . [3] Конструкция Пола-Бейкера добавляет дополнительный интервал и изменяет форму вторичной части на эллиптическую, что корректирует кривизну поля для сглаживания фокальной плоскости. [4]
Корш телескоп
Более общий набор решений был разработан Dietrich Корша в 1972 году [5] Корш телескоп корректируется для сферической аберрации , комы , астигматизма и кривизны поля и могут иметь широкое поле зрения, обеспечивая при этом, что существует мало рассеянный свет в фокальной плоскости .
Примеры
- Джеймс Уэбб Космический телескоп представляет собой три зеркала анастигмат.
- Миссия Евклида будет использовать телескоп Корша.
- «Кембриджский университет Три зеркала телескопа» . Проект включает 100-миллиметровую рабочую модель 1985 года выпуска и 500-мм прототип 1986 года выпуска.
- Вера С. Рубин обсерватория «s телескоп (ранее известный как Survey Telescope Large синоптического) представляет собой модифицированный трехзеркальный анастигмат Пол-Бейкер дизайна.
- В КН-11 Кеннен (или , возможно, в настоящее время отменен Future Образность архитектуры ) телескопы могут быть три зеркала анастигмат, так как запасные телескопы данные НАСА в Национальной Разведки бюро имеют такой вид.
- Чрезвычайно большой телескоп будет дизайном анастигмата три зеркала, с двумя дополнительными плоскими зеркалами сгиба.
- На спутниках наблюдения Земли Deimos ‑ 2 и DubaiSat ‑ 2 установлен трехзеркальный анастигматический телескоп конструкции Корша. [6] [7]
- Спектрометр изображений Ralph на космическом корабле New Horizons
- WFIRST использует внеосевой трехзеркальный анастигмат. [8]
Рекомендации
- ^ Поль, Морис (май 1935 г.). "Systèmes correcteurs pour réflecteurs astronomiques". Revue d'Optique Théorique et Instrumentale . 14 (5): 169–202.
- ^ Уилсон, Р.Н. (2007). Отражая телескоп Optics I . Springer . п. 227. ISBN 978-3-540-40106-3.
- ^ Бейкер, Дж. Г. (1969). «О повышении эффективности больших телескопов». IEEE Transactions по аэрокосмическим и электронным системам . AES-5 (2): 261–272. Bibcode : 1969ITAES ... 5..261B . DOI : 10.1109 / TAES.1969.309914 .
- ^ Сацек, В. (14 июля 2006 г.). «Пол-Бейкер и другие трехзеркальные анастигматические апланаты» . Telescope-Optics.net . Проверено 13 августа 2013 года .
- ^ Корш, Дитрих (декабрь 1972 г.). «Решение закрытой формы для трехзеркальных телескопов с поправкой на сферическую аберрацию, кому, астигматизм и кривизну поля». Прикладная оптика . 11 (12): 2986–2987. Bibcode : 1972ApOpt..11.2986K . DOI : 10,1364 / AO.11.002986 .
- ^ «DEIMOS ‑ 2: рентабельные многоспектральные изображения очень высокого разрешения» (PDF) .
- ^ «Технические характеристики DubaiSat 2» .
- ^ Содержание, DA; Goullioud, R .; Lehan, JP; Mentzell, JE (14 сентября 2011 г.). «Торговое исследование оптического дизайна для широкоугольного инфракрасного обзорного телескопа [WFIRST]» (PDF) . Материалы конференции SPIE . 8146 . DOI : 10.1117 / 12.898528 .