DD294574A5 - Apochromatischer feldlinsenkollimator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung umfaszt einen apochromatischen Feldlinsenkollimator fuer ein Fokalreduktorsystem an RCC-Teleskopen. Der Kollimator besteht aus 9 Linsen und maximal 10 Glas-Luftflaechen, verwendete Materialien sind hoch durchlaessige Kronglaeser, Quarzglas und Erdalkalifluoid. Das Fokalreduktorsystem erreicht im Bereich 350-660 nm, nahezu beugungsbegrenzende Bildguete.{Optik; Objektive; Astronomie; Teleskope; Kollimator; RCC-Teleskop; Fokalreduktor; Feldlinsenkollimator; Apochromasie}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Feldlinsenkollimatoren sind Bestandteil von Fokalreduktorsystemen an Ritchey-Chretien-Cassegrain- (RCC-) Teleskopen. Sie werden für folgende Beobachtung in der Astrophysik benötigt:

- Spaltlose Feldspektroskopie

- Fabry-Perot-Interferometrievon Emissionsgebieten

- Flächenphotometrie und Polarimetrie.

Sowie allgemein zur Anpassung an moderne Aufnamematerialien, bzw. Empfängersysteme.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für besondere Beobachtungen in der Astronomie werden RCC-Teleskope mit nachgeordneten optischen Systemen betrieben, die insbesondere das Öffnungsverhältnis des Teleskops reduzieren für ein nachgeordnetes Abbildungsobjektiv bei Garantie der Abbildungsgüte.

Bekannte Bestandteile von RCC-Teleskopen selbst sind zur Behebung des Astigmatismus z. B. schmidtähnliche Korrektionsplatten. Ein diesem Teleskop nachgeordnetes Fokalreduktorsystem besteht dann aus Feldlinse, Kollimatorobjektiv und Kameraobjektiv.

Entsprechend der genannten Anwendungsgebiete, z. B. Spektroskopie, Photometrie etc., ist ein gut farbkorrigiertes Kollimatorobjektiv erforderlich, dessen EP und AP außerhalb liegen und damit für Eingriffe frei zugänglich sind. Herkömmliche Kollimatorobjektive sind Achromate und müssen entsprechend der genutzten Spektralgebiete von 150nm qualitativ brauchbar abbilden. Die modernen Aufnahmematerialien, wie z. B. CCD-Breitbandempfänger, ermöglichen die Ausnutzung eines wesentlich breiteren Spektralbereiches von bis zu 300nm. Das Umfokussieren erschwert wesentlich die Beobachtungstätigkeit und ist eine Fehlerquelle.

Bekannte apochromatische Systeme in der allgemeinen Optik haben systemeigene Pupillenlagen und sind somit nicht für Pokalreduktorsysteme geeignet.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, bei RCC-Teleskopen mit Pokalreduktion die Effektivität und Qualität der Beobachtung wesentlich durch Vermeidung des Umfokussierens und durch erhebliche Verbesserung der Bildgüte zu erhöhen. Dabei soll das optische System möglichst wenig Glas-Luft-Flächen aufweisen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen apochromatischen Feldlinsenkollimator für ein Pokalreduktorsystem an RCC-Teleskopen zu schaffen, der einen Spektralbereich von 350-660 nm nahezu beugungsbegrenzt abbildet.

Die Aufgabe löst erfindungsgemäß ein apochromatischer Feldlinsenkollimator für ein Fokalreduktorsystem an RCC-Teleskopen, enthaltend 3linsige Verbundgruppen, deren zwischen, aus optischen Gläsdrn mit hoher Transmission bestehenden Negativlinsen eingeschlossene Positivlinse aus Erdalkalifluorid oder ähnlichen Gläsern ist und welcher im einzelnen besteht

aus nach der RCC-Bildebene angeordneter Feldlinse aus Quarzglas, einer konkav-konvex Linse aus BK7 S, der 1. zersteuenden3fach Verbundgruppe mit einer Materialkombination BaK2 (Erdalkalifluorid) Quarzglas, einem dicken negativen Meniskus aus

Quarzglas, dicht gefolgt von der 2., der kollimatorabschließenden sammelnden 3fach Verbundgruppe mit einer Materialkombination KH(Erdalkalifluorid) Quarzglas. Der erfindungsgemäße Kollimator realisiert die geforderten Parameter, Eintritts- und Austrittspupille liegen deutlich vor bzw.

hinter dem optischen System, wodurch Pupilleneingriffe, wie durch Transmissionsgitter, Prismen und Interferometer möglich

Die Feldlinse und der dicke Meniskus sind aus Quarz, um Absorptionsverluste zu vermindern, hier könnten auch weitere Krongläser eingesetzt werden. Die Nachfolgelinse bildet mit den beiden 3fach Gruppen und dem Meniskus das eigentliche Kollimatorobjektiv. Die Feldlinse kann auch als 2fach Gruppe ausgelegt werden, wobei die der Feldlinse folgende 2. Einzellinse entfallen kann. Die Bildgüte ist dann aber weniger gut. Die der Einzellinse oder Feldlinse folgende 3fach Gruppe ist zerstreuend. Der nachfolgende dicke Quarzglasmeniskus wird dicht gefolgt von der sammelnden 3fach Verbundgruppe. Nachfolgend liegt

die Austrittspupille des Kollimators.

Durch die verwendeten dicken Quarzglas-Linsen und die erforderlichen Verbundgruppen werden die in den achromatischen Kollimatoren ansonsten verwendeten Flintgläser vermieden, deren starke Absorption im UV-Bereich nur ungenügende Gesamttransmissionen ermöglicht. Ein derartiger erfindungsgemäßer Kollimator besteht aus 9 Linsen und maximal 10 Glas-Luft-Flächen. Ausfuhrungsbeispiel Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehörigen Linsenschnittbild näher erläutert. Die Figur 1 zeigt das Linsenschnittbild eines erfindungsgemäßen Kollimators entsprechend des 3. Patentanspruches. Die Figur 2 zeigt die Queraberrationen des Systems entsprechend der Figur 1. Dargestellt in dem Linsenschnittbild ist nur der «srfindungsgemäße Feldlinsenkollimator. Die zugehörigen tabellarischen Konstruktionsdaten beinhalten ein RCC-Systern und zugehörige Korrektionsplatte. Längs der optischen Achse nach den nicht in der Figur 1 dargestellten, aber in der Tabelle genannten optischen Flächen (1 und 2)

des RCC-Systems, der Flächan (3 und 4) der Korrektionsplatte, liegt im Abstand 1, nach der durch die RCC-Bildebene (5) eine

Feldlinse L1. Die Eintrittspupille des Kollimators ist die Austrittspupille des RCC-Systems. Nach einem weiteren Luftabstand I₂

folgt eine Linse L₂, der nach einem Luftabstand I₃ eine 3fach Verbundgruppe der Linse L₃, L₄, L₅ folgt.

Dieser Verbundgruppe nach einem Luftabstand U nachgeordnet ist ein dicker Meniskus L₆. Auf diesen folgt nach e'nem geringen Luftabstand I₆ eine abschließende 3fach Verbundgruppe mit den Linsen L₇, L₈, Lg. Die Linsen Li bis Lg sind entsprechend der nachfolgenden Tabelle durch ihre Flächen, Radien, Dicken, Durchmesser und Materialien eindeutig gekennzeichnet, wobei die Nummerierung in Lichtrichtung erfolgte. Wie bereits erläutert, kann es unter Umständen vorteilhaft sein, die Feldlinse L) als 2fach Verbundgruppe auszuführen. Dann

kann die folgende Einzellinse L₂ entfallen und es werden 2 Glas-Luft-Flächen vermieden.

Radien

Distanzen	Medien
1E60	I
-3787.19	I
4685.46	I
6.C0	Q1
461.48	I
147.55	Ii
22.00	L,/Q1
71.65	I2
16.00	Lj/BK78
27.02	b
5.00	L3/BAK2
26.00	U/CAF2
5.00	U/Ü1
46.73	I4
45.00	Le/Q1

halbe Durchmesser

1	-11174.000
2	-5530.000
3	41546.000
4	-41546.000
5	1E20
6	215.450
7	-254.370
8	109.512
9	411.100
10	-270.150
11	42.322
12	-65.660
13	81.574
14	-59.472

1.000000 1.000000 1.000000 1.466737 1.00C 100 1.00000L

1.466737 1.000000

1.526570 1.000000 1.551186 1.439490 1.466737 1.000000 1.466737

1000.0

334.7

73.3

73.3

46.7

57.5

57.2

42.1

39.7

31.7

28.7

27.7

26.1

26.3

	Radien		-241.350	Distanzen	Medien	ng	-3- 294 574
Fl.	-68.369					halbe Durchmesser
15		1E20	1.27	I6	1.000000	32.9
	261.380
16			8.00	L7/K11	1.510159	32.7
	113.629
17		20.00	U/CAF2	1.439490	32.2
	-98.795
18	8.00	L9/QI	1.466737	31.6
19	50.00	Ie	1.000000	31.2
20 '		L	1.000000	25.0

Die Flächen 1,2,3 und 4 sind Asphären, wobei 1 und 2 die hyperbolischen RCC-Spiegel beschreiben mit den Kegelschnittparameter (Gt₁

Fl (D = 6.103 E-6 Hauptspiegel Fl (2) = 4.376 E-4 Gegenspiegel

und die Flachen 3 und 4 die Korrektionsplatte beschreiben.

Fl (3) bj = -0.1605

Fl (4) b,=+0.1605 a^ = 0 h_max =

Die Scheitelradien sind in derTabulle 2u finden. Wobei die Berechnung der Pfeilhöhe nach folgender Gleichung erfolgt:

Z_n =(2·Β)/(1+ SQR (1-4 »a,,^» B)) mit

bi = (h_mu · hmu)/(2 ♦ Scheitelradius)

H =h,/rw

Für das Intervall D < hi < f

Claims (3)

1. Apochromatischer Feldlinsenkollimator für ein Fokalreduktorsystem an Ritchey-Chretien-Cassegrain-Teleskopen (RCC-Teleskop), enthalten 3fach Verbundgruppen, deren zwischen Negativlinsen eingeschlossene Sammellinsen aus Erdalkalifluorid oder ähnlichem optischen Glas sind und welcher im einzelnen dadurch gekennzeichnet ist, daß nach der Bildebene eines RCC-Teleskopes eine Feldlinse aus optisches Glas angeordnet ist, der nach einem Luftabstand eine weitere Linse aus optischen Glas folgt, der nachgeordnet ist eine erste zerstreuende 3fach Verbundgruppe mit einer Material-Kombination optisches Glas (Erdalkalifluorid) optisches Glas und der ein dicker, Meniskus aus optischen Glas nach einem größeren Luftabstand nachgeordnet ist, der dicht gefolgt wird von einer den Kollimatorabschließenden zweiten 3fach Verbundgruppe mit sammelnder Wirkung und der Materialkombination optisches Glas (Erdalkalifluorid) optisches Glas.

2. Apochromatischer Feldlinsenkollimator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als optisches Glas ein Kronglas oder Quarzglas vorgesehen ist.

3. Apochrcmatischer Feldlinsenkollimator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten, vorangestellt Daten eines an sich bekannten RCC-Systems einschließlich einer üblichen Korrektionsplatte.