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
K1 , K2 .
korekce dal¹ích vad klade podmínky na strukèní parametry
K1, K2,
popø. jiné kon-
Typy:
1. vizuální SC malé sekundární zrcadlo, velký koe cient razová rovina
m,
zakøivená ob-
2. SC s plochým obrazem urèen pro ¹irokoúhlou astrofotogra i, je svìtelnìj¹í ne¾ vizuální SC, vìt¹í zaclonìní vstupního svazku
Podobnì jako u Cassegrainù je zakøivení fokální plochy dáno vztahem 1 2 2 = − RF R1 R2
plochý obraz tedy vy¾aduje
R1 ≈ R2
vizuální SCT
(a) sférický
K1 = K2 = 0,
CO> 0 obvykle
f /10
koma zhruba odpovídá parabolickému zrcadlu
f /5
optimalizace 1.
K1 6= 0
2.
K2 6= 0
3.
K1 6= K2 6= 0
4. zmìna polohy korektoru (b) asférický obvykle se volí asférické sekundární zrcadlo ≈ 80% SA odstraòuje korektor, zbytek M2
K2 > − 1
(elipsoid)
barevná vada je asi matického dubletu
D2 ≈ 30%D1
5×
men¹í ne¾ barevná vada bì¾ného achro-
(podle svìtelnosti)
celkovì èiní vady jenom 25% Cassegrainu f /10; lep¹í korekce je zde dosa¾eno rozlo¾ením korekce mezi tøi optické èleny
fokusace na blízké pøedmìty •
posuvem primárního zrcadla
•
posuvem okuláru
Ov¹em SA je korigována pouze pro jednu vzdálenost (obvykle ∞)
SCT s plochým obrazem
R1 = R2
korekce vad se provádí volbou asféricit, popø zmìnou polohy korektoru (vysunutí dopøedu) a mírnou zmìnou polomìrù køivosti R2 < R1.
Vlastnosti: dlouhý tubus, velké zaclonìní 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
≈ 60%,
není nutno slo-
návrh SCT
Poloha paraxiálního ohniska je ovlivnìna korektorem. Korektor vlastnì pùsobí jako velmi slabá rozptylka. D=
dc , f1
R=
d f1
m + 1 2i (m − 1)3(1 − R)
SA
= 1 + K1 − K2 +
CO
h m + 1 2i (m − 1)3R2 2 = − K2 + − gD m2 m−1 m3
AST
h
m−1
m3
−g
h m + 1 2i (m − 1)3R2 4(m − R) 2 = − K + − gD 2 m2(1 − R) m−1 m3(1 − R)
Aplanatický anastigmát vy¾aduje obì zrcadla asférická. Jinak musí být zvoleny urèité speci cké kombinace m a D.
Maksutov-Cassegrain
40.-50. léta (Maksutov, Gregory) Gregory-Maksutov Cassegrain { nejjednosu¹¹í typ • K1 = 0, M2 je vytvoøeno zadní • krátký uzavøený tubus, ¾ádné •
plochou menisku ⇒ K2 = 0 extra dr¾áky pro sekundární
zrcadlo od f /15 vy¾eduje lep¹í korekci barevné vady, jedno ze zrcadel musí být asférické R2
GMC má velké mimoosové vady ¹patná korekce plyne z R2 = R4
R1 R4
Rumak f /15
• R2 6= R4, jeden konstrukèní parametr • dobrá barevná korekce • vìt¹í stavební délka ne¾ u GMC
navíc
Srovnání Gregory-Maksutov s Rumakem
Simak f /5.6, Siegler f /8
a svìtlej¹í: dal¹í parametr se získá posuvem M2 blí¾e k primárnímu zrcadlu. f /8
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
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
Dal¹í systémy s korektorem Schmidtova komora:
dokonalá korekce, ale dlouhá, se spatnì pøístupnou ohniskovou rovinou
systém Schmidt-Newton: Schmidtùv korektor je posunut blí¾e k zrcadlu, obvykle poblí¾ ohniskové roviny korektor
dc
Pro sférické (K1 = 0) nejsou CO, AST plnì korigovány. Èím men¹í dc tím vìt¹í je zbytková CO a AST. varianta Wright: aplanatický systém; CO je vylouèena zmìnou sféricity primárního zrcadla; vychází K1 > 0 (protáhlý elipsoid); nevýhoda: elipsoid má vìt¹í SA ne¾ sféra ⇒ korektor má vìt¹í barevnou vadu sférický Schmidt-Newton má asi 2x men¹í aberace ne¾ Newton. sekundární zrcadlo mù¾e být uchyceno ke korektoru pupila je na korektoru ⇒ D > Dc f /4
f /4
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.
varianty: • Houghtonova komora . . . jako Schmidt • Houghton-Newton . . . jako Schmidt-Newton • Houghton-Cassegrain . . . jako Schmidt-Cassegrain • Houghton-Cassegrain s plochým polem
Zvlá¹tní teleskopy Manginovo zrcadlo:
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
K1 = K2 = −1,
malé zorné pole, duální systém: po odejmutí sekundárního zrcadla se chová jako rychlý Newton
Relé systémy:
Cassegrainy s malým sekundárním zrcadlem, obraz vzniká mezi M 1 a M 2, optické relé vyvádí obraz ven
Gregoriány:
Jako Cassegrainy, ale sekundární zrcadlo je konkávní
{ klasický Gregory:
M1
parabola,
M2
elipsoid
li¹í se od Cassegrainù: • • •
stínìním (reálná výstupní pupila) zklenutím pole délkou
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
volí se velké polomìry køivosti a malé zvìt¹ení sekundárního zrcadla; M1 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:
• • • •
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
Analýza
• •
Herschelovské systémy nejsou rotaènì symetrické kolem osy! Obraz na ose není symetrický, je nutno analyzovat vady v sagitální a tangenciální rovinì zvlá¹».
