Schmidt-Cassegrain. = Cassegrain + asférická korekèní deska. ohnisková rovina je vysunuta ven

Transkript

1 Schmidt-Cassegrain = Cassegrain + asférická korekèní deska ohnisková rovina je vysunuta ven vìt¹í ohnisková vzdálenost ne¾ u Schmidtovy komory, svìtelnost je typicky f/10 SC má tøi optické prvky: M1, M2, korektor { mnoho stupòù volnosti mnoho mo¾ných návrhù korektor kompenzuje SA pro libovolné K 1, K 2. korekce dal¹ích vad klade podmínky na K 1, K 2, popø. jiné konstrukèní parametry

2 Typy: 1. vizuální SC malé sekundární zrcadlo, velký koecient m, zakøivená obrazová rovina 2. SC s plochým obrazem urèen pro ¹irokoúhlou astrofotograi, je svìtelnìj¹í ne¾ vizuální SC, vìt¹í zaclonìní vstupního svazku

3 Podobnì jako u Cassegrainù je zakøivení fokální plochy dáno vztahem 1 R F = 2 R 1 2 R 2 plochý obraz tedy vy¾aduje R 1 R 2 vizuální SCT (a) sférický K 1 = K 2 = 0, CO> 0 obvykle f/10 koma zhruba odpovídá parabolickému zrcadlu f/5

4

5 optimalizace 1. K K K 1 K zmìna polohy korektoru (b) asférický obvykle se volí asférické sekundární zrcadlo K 2 > 1 (elipsoid) 80% SA odstraòuje korektor, zbytek M 2

6 barevná vada je asi 5 men¹í ne¾ barevná vada bì¾ného achromatického dubletu D 2 30%D 1 (podle svìtelnosti) celkovì èiní vady jenom 25% Cassegrainu f/10; lep¹í korekce je zde dosa¾eno rozlo¾ením korekce mezi tøi optické èleny

7 fokusace na blízké pøedmìty posuvem primárního zrcadla posuvem okuláru Ov¹em SA je korigována pouze pro jednu vzdálenost (obvykle ) SCT s plochým obrazem R 1 = R 2 korekce vad se provádí volbou asféricit, popø zmìnou polohy korektoru (vysunutí dopøedu) a mírnou zmìnou polomìrù køivosti R 2 < R 1.

8 Vlastnosti: dlouhý tubus, velké zaclonìní 60%, není nutno slo- ¾itì stínit proti rozptýlenému svìtlu. SCT vs. Schmidt ploché pole snadnìji pøístupné ohnisko krat¹í a¾ o 40% slo¾itìj¹í systém kompaktní SCT sekundární zrcadlo nepotøebuje dr¾ák men¹í svìtelnost optické plochy musí být asférické

9 návrh SCT Poloha paraxiálního ohniska je ovlivnìna korektorem. Korektor vlastnì pùsobí jako velmi slabá rozptylka. D = d c f 1, R = d f 1 SA = 1 + K 1 CO = 2 m 2 [K 2 + [ K 2 + ( m + 1 ) 2 ] (m 1) 3 (1 R) m 1 m 3 ( m + 1 ) 2 ] (m 1) 3 R 2 m 1 m 3 gd g AST = 4(m R) [ m 2 (1 R) K 2 + ( m + 1 ) 2 ] (m 1) 3 R 2 m 1 m 3 (1 R) gd2 Aplanatický anastigmát vy¾aduje obì zrcadla asférická. Jinak musí být zvoleny urèité specické kombinace m a D.

10 Maksutov-Cassegrain

11 léta (Maksutov, Gregory) Gregory-Maksutov Cassegrain { nejjednosu¹¹í typ K 1 = 0, M2 je vytvoøeno zadní plochou menisku K 2 = 0 krátký uzavøený tubus, ¾ádné extra dr¾áky pro sekundární zrcadlo od f/15 vy¾eduje lep¹í korekci barevné vady, jedno ze zrcadel musí být asférické GMC má velké mimoosové vady R 1 R 2 R 4 ¹patná korekce plyne z R 2 = R 4 Rumak f/15 R 2 R 4, jeden konstrukèní parametr navíc dobrá barevná korekce vìt¹í stavební délka ne¾ u GMC

12 Srovnání Gregory-Maksutov s Rumakem

13 Simak f/5.6, Siegler f/8 f/8 a svìtlej¹í: dal¹í parametr se získá posuvem M2 blí¾e k primárnímu zrcadlu. Companar sférický f/2.85 s reziduální SA asférický f/2.5 korekce mimoosových vad vy¾aduje soustøedný systém velká barevná vada barevná vada se kompenzuje tenkou spojnou èoèkou, ta se nìkdy volí asférická podobnì jako u SCT má ¹irokoúhlý systém s plochým obrazem nároènìj¹í konstrukci Sieger, Companar: sekundární zrcadlo je uchyceno zvlá¹» u Kompanaru odpadá nutnost stínit kvùli silné vignìtaci

14 Maksutov-Cassegrain vs. Schmidt-Cassegrain optika MC je na stejný prùmìr vstupní pupily vìt¹í (meniskus se chová jako rozptylka) oba systémy dávají skvìlý obraz a ¹iroké zorné pole ve srovnání s Cassegrainy jsou oba systémy slo¾ité a podstatnì dra¾¹í Speciální po¾adavky: UV kosmický teleskop musí mít èistì odrazné prvky zrcadlový korektor

15 Schmidtova komora: Dal¹í systémy s korektorem dokonalá korekce, ale dlouhá, se spatnì pøístupnou ohniskovou rovinou systém Schmidt-Newton: Schmidtùv korektor je posunut blí¾e k zrcadlu, obvykle poblí¾ ohniskové roviny korektor Pro sférické (K 1 = 0) nejsou CO, AST plnì korigovány. Èím men¹í d c tím vìt¹í je zbytková CO a AST. varianta Wright: aplanatický systém; CO je vylouèena zmìnou sféricity primárního zrcadla; vychází K 1 > 0 (protáhlý elipsoid); nevýhoda: elipsoid má vìt¹í SA ne¾ sféra korektor má vìt¹í barevnou vadu f/4 sférický Schmidt-Newton má asi 2x men¹í aberace ne¾ f/4 Newton. sekundární zrcadlo mù¾e být uchyceno ke korektoru pupila je na korektoru D > D c d c

16

17 Maksutov-Newton: podobný jako Schmidt-Newton; Schmidtùv korektor je nahrazen meniskem. meniskus Houghton (1944): tøída korektorù (celá apertura) slo¾ených z dvou a¾ tøí spojných a rozptylných èoèek. afokální systém splòuje podmínku achromacie jeho SA je pøekorigována (kompenzuje SA zrcadla) SA závisí na vzdálenosti èoèek dá se pou¾ít jeden druh skla Vhodný pro malé ¹irokoúhlé teleskopy.

18 varianty: Houghtonova komora... jako Schmidt Houghton-Newton... jako Schmidt-Newton Houghton-Cassegrain... jako Schmidt-Cassegrain Houghton-Cassegrain s plochým polem

19 Manginovo zrcadlo: Zvlá¹tní teleskopy katadioptrické zrcadlo, refraktivní èást kompenzuje SA zrcadla, musí se achromatizovat { stále se pou¾ívá u nìkterých typù teleobjektivù Loveday: konkávní primární a konvexní sekundární zrcadla tvoøí afokální systém; primární zrcadlo je zároveò terciálním K 1 = K 2 = 1, malé zorné pole, duální systém: po odejmutí sekundárního zrcadla se chová jako rychlý Newton

20 Relé systémy: Cassegrainy s malým sekundárním zrcadlem, obraz vzniká mezi M1 a M2, optické relé vyvádí obraz ven

21 Gregoriány: Jako Cassegrainy, ale sekundární zrcadlo je konkávní { klasický Gregory: M 1 parabola, M 2 elipsoid li¹í se od Cassegrainù: stínìním (reálná výstupní pupila) zklenutím pole délkou

22 Sklonìné teleskopy (Herschelovské teleskopy): snaha mít nezaclonìnou aperturu; svazek se od primárního zrcadla odrá¾í ¹ikmo pùvodní motivace: zamezit ztrátám svìtla (Herschel 1800) dnes: clona sni¾uje kontrast (planety... ) princip: dvì sférická zrcadla, apertura je mimoosová

23 volí se velké polomìry køivosti a malé zvìt¹ení sekundárního zrcadla; M 1 typicky f/12, m < 2, celý systém f/20 30 { malé zorné pole { malé vady obojí je konzistentní s dobrým kontrastem, pou¾ití na planety a dvojhvìzdy vady:

24 není mo¾né korigovat CO a AST souèasnì CO anastigmátu se eliminuje malou svìtelností (f/30 pro 150mm) AST aplanátu se dá korigovat deformací sekundárního zrcadla v sagitální rovinì alternativnì se volí poloha mezi anastigmátem a aplanátem, zbytkové vady se korigují slabou sklonìnou plano-konvexní èoèkou

25 Analýza Herschelovské systémy nejsou rotaènì symetrické kolem osy! Obraz na ose není symetrický, je nutno analyzovat vady v sagitální a tangenciální rovinì zvlá¹».