Страничка посвящена описанию астрономических объективов с
зеркальными корректорами и некоторых их модификаций, предложенных автором. Информация, размещенная на страничке, требует
осмысления и дополнения - я буду рад выслушать ваши замечания и предложения по е-mail:
chupr@iszf.irk.ru.
По мере появления новых данных страничка
будет дополняться.
Любое использование размещенной информации возможно только с согласия автора!
В 1958 году в журнале "Известия ВУЗов. Приборостроение" была опубликована статья
В.Н.Чуриловского "ЗЕРКАЛЬНЫЕ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТИВЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ПРИМЕНЕНИИ ПЛАНОИДНЫХ ЗЕРКАЛ". Планоидным
зеркалом автор назвал зеркало, поверхность которого мало отличается от плоскости, причем отступления от плоской
формы зеркала обусловлены требованием исправления сферической аберрации, вносимой последующей оптической системой.
По своему действию в смысле исправления аберраций, планоидное зеркало полностью
эквивалентно пластинке Шмидта.
Планоидные зеркала могут быть двух типов: расположенные перпендикулярно к оптической
оси объектива и расположенные наклонно. В первом случае поверхность зеркала является поверхностью вращения и ее осью
служит оптическая оcь объектива. Во втором - форма поверхности приобретает очень сложный вид, и поверхность имеет
лишь плоскость симметрии, совпадающую с плоскостью падения осевого луча.
Оптическая система, предложенная В.Н.Чуриловским изображена на рисунке.
(Михельсон Н.Н. Оптика астрономических телескопов и методы ее расчета. - М.: Физико-математическая литература, 1995.,
стр. 352)
Отталкиваясь от системы "зеркальный Шмидт" можно реализовать систему "зеркальный Райт",
изготовив главное зеркало в виде сплюснутого сфероида с квадратом эксцентрисситета главного зеркала чуть больше, чем у
обычного Райта и вынеся фокальную плоскость через отверстие в зеркальном корректоре.
Давайте, теперь изготовим ПОЛНОСТЬЮ ЦЕНТРАЛЬНОСИММЕТРИЧНЫЙ ЗЕРКАЛЬНЫЙ ПЛАНОИД и наклоним его
так, чтобы открыть входной зрачок... Угол наклона будет зависеть от диаметра корректора, фокусного расстояния главного
зеркала, угла поля зрения и выноса фокальной плоскости за поверхность корректора. Система показана на рисунке.
Точечная диаграмма предложенной автором системы, с диаметром главного зеркала 200 мм.,
фокусным расстоянием 1000 мм и полным углом поля зрения 1 градус, представлена ниже.
Для сравнения приведу точечную диаграмму одиночного параболического зеркала с теми же параметрами для того же полного угла поля зрения.
Как мы видим, несмотря на остаточные аберрации,
предложенная система существенно превосходит по качеству коррекции полевых аберраций одиночный параболоид!
Еще более ощутимо проявляется преимущество предложенной схемы для более светосильного
зеркала диаметром 250 мм и фокусным расстояние 1000 мм Такой инструмент может быть довольно приличным "Добсоном".
Для примера, в Иркутском астроклубе уже много лет работает рефлектор Ньютона-Несмита с параболическим главным зеркалом того
же диаметра и светосилы!
Вот как выглядят точечные диаграммы предлагаемой системы для полного угла поля зрения 1 градус.
Конечно, инструмент не визуальный, но одиночный параболоид с теми же параметрами даже не фотографический! Смотрите ниже...
Как мы можем видеть, для таких, казалось бы критичных параметрах наклона центральносимметричного корректора, предлагаемая схема дает вполне удовлетворительную коррекцию аберраций и может быть использована для наблюдений с небольшой ПЗС-матрицей, не говоря уже о фотопленке. При этом любителю, решившемуся на постройку такой системы, не нужно искать оптически однородное стекло для корректора и изготавливать с высокой точностью плоскопараллельную пластинку. Кроме того, рельеф, который нобходимо нанести на поверхность планоидного зеркала, более чем в 4 раза меньше, чем нужно наполировать на преломляющий корректор.
Рассмотрим теперь основные недостатки системы.
При наблюдениях вблизи ярких источников
света, в поле зрения будут попадать паразитные лучи. Это явление должно быть хорошо знакомо всем, кто строил Кассегрен
или Грегори и пытался наблюдать без светозащитных бленд. Явление малоприятное, особенно если инструмент светосильный, как
и предложенная система.
Для устранения рассеянного света я предлагаю использовать бленды,
расположив их как показано на рисунке.
Стрелкой показан условный луч, падающий на наиболее уязвимый, в смысле "засветки",
нижний край поля зрения. Для приближенного графического расчета бленд достаточно:
1. Выполнить чертеж хода лучей.
2. Tочно отметить границы отверстия BB' в планоидном зеркале.
3. Прочертить образующую конуса лучей, отраженных от главного зеркала на края поля зрения
CC'.
4. Провести отрезок AB, соединяющий переднюю границу конической бленды A и край отверстия
в планоидном зеркале В. Отрезок AB' очертит верхнюю границу задней бленды.
5. Прочертить луч AC из нижней точки поля зрения С до передней границы A только что найденной
бленды. Точка пересечения этого луча с полевым лучом D будет границей передней бленды.
Очевидно, что введением задней бленды входной зрачок будет экранирован, причем экранирование
будет несимметричным - эллиптическим с небольшой децентрировкой. На следующем рисунке приведен вид системы
диаметром 200 мм и фокусным расстоянием 1000 мм с таким экранированием.
В заключении надо упомянуть, что при том же выносе фокальной плоскости за апертурный пучок
в Ньютоне-Райте с теми же параметрами главного зеркала и поле зрения, экранирование получается даже больше, чем в
рассматриваемой системе.
Вторым недостатком является проблема изготовления
корректора. Для ретуши необходимо собрать автоколиммационную схему, показанную на рисунке
Теперь о моих экспериментах в области планоидов с малыми наклонами. Для компенсации "ошибки малого наклона" я попытался добавить в систему еще один планоид, заклоненный в перпендикулярной плоскости. Рельеф планоидов был разбит на две равные части. К своему удивлению, я обнаружил, что такая, на первый взгляд "изуродованная" система, способна несколько расширить поле зрения по сравнению с одиночным планоидным зеркалом. Общий вид системы приведен на рисунке. Входной зрачок, выделенный красным цветом, расположен впереди по ходу лучей, перед первым планоидом. Главное зеркало имеет при этом слабую асферичность в сторону сплюснутого сфероида.
Размещенный материал не является "истиной в последней инстанции". Как я уже писал, не все до конца ясно самому автору. Поэтому я буду рад любым квалифицированным замечаниям и предложениям. Для тех посетителей, кто уже имеет опыт расчетов децентрированных оптических систем с помощью программы ZEMAX я выкладываю файлы предлагаемых мной систем в формате *.ZMX. Очень жду писем!
| simp150.zmx | Одиночное параболическое зеркало D=150 f=600 |
| simp200.zmx | Одиночное параболическое зеркало D=200 f=1000 |
| simp250.zmx | Одиночное параболическое зеркало D=250 f=1000 |
| mschmidt.zmx | Зеркальный Шмидт D=150 f=600 |
| mwrt150.zmx | Зеркальный Райт D=150 f=650 |
| mwrt200.zmx | Зеркальный Райт D=200 f=1000 |
| mwrt250.zmx | Зеркальный Райт D=250 f=1000 |
| exp150.zmx | Экспериментальная система с двумя "скрещенными" зеркальными планоидами D=150 f=650 |
| test200.zmx | Автоколиммационная схема испытания корректора для D=200 f=1000 |
Для просмотра примеров я выкладываю работоспособную демонстрационную версию программы ZEMAX-SE (simple edition) 7.1.
От лицензионной версии программа отличается только тем что не сохраняет, не печатает *.ZMX файлы, а также не работает экспорт
в *.DXF формат. Для инсталляции достаточно запустить самораспаковывающийся архив.
Кроме того выкладываю старую 16-разрядную демоверсию 3.0.5beta. В отличие от предыдущей, эта позволяет экспорт в *.DXF.
Можно держать их одновременно - конфликты не замечались :). Для инсталляции распакуйте все во временную папку и запустите
setup.exe.
|
Zemax.rar (1 300 000 байт) Zemax.r00 (1 300 000 байт) Zemax.r01 (1 300 000 байт) Zemax.r02 (1 300 000 байт) Zemax.r03 (946 176 байт) | Демонстрационная версия программы ZEMAX-SE (Simple Edition) 7.1 |
| Zemax30.exe (861 166 байт) | Старинная демонстрационная версия ZEMAX-SE 3.0.5beta |
© 2001 Сергей Чупраков
 |
chupr@iszf.irk.ru |
