Anastigmat se třemi zrcadly - Three-mirror anastigmat
Tři zrcadlo anastigmat je anastigmat teleskop postavený se třemi zakřivenými zrcadly, která umožňuje to, aby se minimalizovalo všechny tři hlavní optické aberace - sférická aberace , koma a astigmatismus . To se používá především k umožnění širokých zorných polí, mnohem větších, než je možné u dalekohledů s pouze jedním nebo dvěma zakřivenými povrchy.
Dalekohled pouze s jedním zakřiveným zrcadlem, například newtonovský dalekohled , bude mít vždy aberace. Pokud je zrcadlo sférické, bude trpět sférickou aberací. Pokud je zrcadlo parabolické, aby se korigovala sférická aberace, pak musí nutně trpět komatem a mimoosým astigmatismem. Se dvěma zakřivenými zrcadly, jako je teleskop Ritchey – Chrétien , lze také minimalizovat kóma. To umožňuje větší užitečné zorné pole a zbývající astigmatismus je symetrický kolem zkreslených objektů, což umožňuje astrometrii v širokém zorném poli. Astigmatismus však lze snížit zahrnutím třetího zakřiveného optického prvku. Když je tímto prvkem zrcadlo, výsledkem je anastigmat se třemi zrcadly . V praxi může návrh také zahrnovat libovolný počet plochých skládaných zrcadel , používaných k ohýbání optické dráhy do pohodlnějších konfigurací.
Dějiny
Mnoho kombinací tří zrcadlových figurek lze použít ke zrušení všech aberací třetího řádu. Obecně se jedná o řešení relativně komplikované sady rovnic. Několik konfigurací je natolik jednoduchých, že je lze navrhnout na základě několika intuitivních konceptů.
Paulův dalekohled
První byly navrženy v roce 1935 Maurice Paulem. Základní myšlenkou Paulova řešení je, že sférická zrcadla se zarážkou clony ve středu zakřivení mají pouze sférickou aberaci - žádné kóma ani astigmatismus (ale vytvářejí obraz na zakřiveném povrchu o polovině poloměru zakřivení sférického zrcadlo). Pokud tedy lze sférickou aberaci opravit, lze získat velmi široké zorné pole. To je podobné konvenčnímu Schmidtovu designu, ale Schmidt to dělá s refrakční korektorovou deskou místo třetího zrcátka.
Paul měl v úmyslu začít s paprskovým kompresorem Mersenne, který vypadá jako Cassegrain vyrobený ze dvou (konfokálních) paraboloidů , přičemž vstupní i výstupní paprsky jsou kolimovány. Stlačený vstupní paprsek je pak směrován do sférického terciárního zrcadla, což má za následek tradiční sférickou aberaci. Klíčovým Paulovým poznatkem je, že sekundární pak lze převést zpět na sférické zrcadlo.
Jedním ze způsobů, jak se na to podívat, je představit si, že terciární zrcadlo, které trpí sférickou aberací, je nahrazeno Schmidtovým dalekohledem s korekční deskou ve středu zakřivení. Pokud jsou poloměry sekundární a terciární stejné velikosti, ale opačného znaménka, a pokud je střed zakřivení terciéru umístěn přímo na vrcholu sekundárního zrcadla, pak by Schmidtova deska ležela na vrcholu paraboloidní sekundární zrcadlo. Proto je Schmidtova deska potřebná k vytvoření terciárního zrcadla jako Schmidtův dalekohled eliminována paraboloidem figurujícím na konvexním sekundárním systému Mersenne, protože každý koriguje stejnou velikost sférické aberace, ale opačné znaménko. Protože také systém Mersenne + Schmidt je součtem dvou anastigmatů (systém Mersenne je anastigmat, stejně jako systém Schmidt), výsledný systém je také anastigmat, protože aberace třetího řádu jsou čistě aditivní. Sekundární je navíc nyní snadněji vyrobitelná. Tento design se také nazývá Mersenne – Schmidt , protože používá konfiguraci Mersenne jako korektor pro Schmidtův dalekohled.
Dalekohled Paul – Baker
Paulovo řešení mělo zakřivenou ohniskovou rovinu , ale to bylo opraveno v designu Paul – Baker, který v roce 1969 představil James Gilbert Baker . Konstrukce Paul – Baker přidává další rozteče a přetváří sekundární k eliptickému, což opravuje zakřivení pole a zplošťuje ohniskovou rovinu.
Dalekohled Korsch
Obecnější sadu řešení vyvinul Dietrich Korsch v roce 1972. Dalekohled Korsch je korigován na sférickou aberaci , koma , astigmatismus a zakřivení pole a může mít široké zorné pole, přičemž zajišťuje, že v ohniskové rovině je málo rozptýleného světla .
Příklady
- James Webb dalekohled prostoru je tří-zrcadlo anastigmat představovat elipsoidní primární, sekundární hyperboloidní, a elipsovitý Terciální.
- Euclid Mise bude používat Korsch dalekohled.
- "Cambridge University byt Mirror Telescope" . projekt zahrnuje 100 mm funkční model postavený v roce 1985 a 500 mm prototyp postavený v roce 1986.
- Vera C. Rubin observatoře je teleskop (dříve známý jako Velký Synoptic Survey Telescope) je modifikovaný tři zrcadlo anastigmat Paula-Baker designu.
- K KH-11 Kennen (nebo snad nyní zrušena Future Imagery Architecture ) dalekohledy mohou být tři zrcadlo anastigmat, protože náhradní dalekohledy dány NASA podle National Reconnaissance Office jsou tohoto formuláře.
- Extrémně velký dalekohled bude tři zrcadlo anastigmat provedení, se dvěma dalšími plochými přehybu zrcadla.
- Oba pozorovací satelity Země Deimos ‑ 2 a DubaiSat ‑ 2 jsou vybaveny teleskopickým anastigmatovým teleskopem Korsch se třemi zrcadly.
- Ralphův zobrazovací spektrometr na kosmické lodi New Horizons
- Nancy Milosti Roman kosmického dalekohledu , dříve označované jako široké oblasti infračerveného Survey Telescope (WFIRST), používá složený tři zrcadlový anastigmat představovat elipsoidní primární, hyperboloidní sekundární a terciární elipsoidní. Dřívější návrh používal anastigmat mimo zrcadlo se třemi zrcadly.