DE19649841C2

DE19649841C2 - Kompakt-Schiefspiegler

Info

Publication number: DE19649841C2
Application number: DE1996149841
Authority: DE
Inventors: Erwin Herrig
Original assignee: Individual
Current assignee: LACHMANN, SYLVIO, 01445 RADEBEUL, DE
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2016-12-03
Also published as: DE19649841A1

Abstract

Spiegelteleskope in rotationssymmetrischer Spiegelanordnung, wie sie für astronomische Beobachtungen üblich sind, leiden unter der kontrastmindernden Mittenabschattung durch den im Strahlengang befindlichen Sekundärspiegel. DOLLAR A Obstruktionsfreie Spiegelteleskope (Schiefspiegler) herkömmlicher Bauart haben den Nachteil nur mangelhafter Bildfehlerkorrektur oder erfordern andere aufwendige Korrekturmaßnahmen, benötigen teilweise bis zu vier Einzelspiegel und sind außerdem in ihrem konstruktiven Aufbau relativ sperrig. DOLLAR A Die Lösung vermeidet die genannten Nachteile weitgehend durch Doppelnutzung eines oder zweier Spiegel sowie gefalteten Strahlenverlauf, wobei der erste Spiegel stets konvex, der zweite stets konkav ist. DOLLAR A Bei kompakter Bauweise und einem gegenüber dem Stand der Technik relativ großen Öffnungsverhältnis besser 1 : 12 werden störende Abbildungsfehler vermieden, bei mittlerem Öffnungsverhältnis zwischen 1 : 12 bis 1 : 15 sind gegenüber dem Stand der Technik bei gleicher Abbildungsgüte reine Kugelspiegel ausreichend.

Description

Stand der Technik

Spiegelteleskope herkömmlicher Bauart in rotationssymmetrischer Spiegelanordnung (Newton-, Cassegrain- und andere derartige optische Systeme), wie sie vor allem für astronomische Beobachtungen üblich sind, leiden unter der kontrastmindernden Mittenabschattung durch den im Strahlengang befindlichen Sekundärspiegel, sowie zusätzlich durch dessen meist vorhandene Haltestreben. Obstruktionsfreie Spiegelteleskope (Schiefspiegler) bestehen im allgemeinen aus zwei bis vier Spiegeln in unterschiedlich gekippter Anordnung und in unterschiedlicher Ausführung (konkav, konvex, torisch- konkav, teilpara- bis hyperbolisch und dergl.).

Dieser der Korrektur der Bildfehler dienende Aufwand erlaubt bei den Zweispiegelanordnungen (Systeme Kutter [1, 2] und Yolo [4]) nur geringe Lichtstärken oder es werden andere aufwendige Korrekturmaßnahmen notwendig (Korrekturlinse, stark torisch deformierte Spiegelfläche).

Die bekannten Dreispiegelanordnungen (z. B. die Systeme Kutter-Tri [2], Buchroeder [3], Solano) sind in der Möglichkeit der Fehlerkorrektur gleichfalls eingeschränkt.

Vierspiegelanordnungen (z. B. die Systeme Stevick-Paul [9], Brunn [8] und dergl.) gestatten zwar eine bessere Fehlerkorrektur, sind jedoch konstruktiv aufwendig und in ihrer Spiegelanordnung von einer anzustrebenden kompakten Bauweise weit entfernt.

Aus der Zeitschrift "Sterne und Weltraum", 1993, Nr. 8-9, Seiten 647 bis 651 [7] ist bekannt, dass ein aus einem konvexen Primärspiegel und einem konkaven Sekundärspiegel bestehendes Schiefspieglersystem unter bestimmten Umständen frei von Koma, Astigmatismus und sphärischer Aberration ist.

Literatur

[1] Kutter, A.: Der Schiefspiegler, Verlag F. Weichhardt 1953
[2] Kutter, A.: A New Three-Mirror Unobstructed Reflector, Sky & Telescope 1/1975
[3] Buchroeder, R. A.: A New Three-Mirror Off-Axis Amateur Telescope, Sky & Telescope 12/1969
[4] Leonard, A. S.: Advanced Telescope Making Techniques, Vol. 1: Optics, Willman-Bell, 1986, Yolo-Reflector S. 228-231, Solano Reflector S. 231-236
[5] Sasian, J. M.: Variations on the Schiefspiegler, Telescope Making 43, S. 18-25, 1990/1991
[6] Sasian, J. M.: The World of Reflecting Telescopes, ATM Journal 1, 1992, S. 10-16
[7] Brunn, M.: Die Entwicklung des Schiefspieglers, Sterne und Weltraum 8-9/1993, S. 647-651, 11/1993, S. 808-812
[8] Brunn, M.: Patentschrift DE 39 43 258 C2
[9] Stevick, D.: The Stevick-Paul Off-Axes Reflecting Telescope, 2224 Charles Street, Wellsburg, WV 26070 (keine weiteren Angaben, da Informationsschrift)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spiegelobjektiv für ein Schiefspiegler- Teleskop mit zwei oder drei in einer Ebene gekippten Spiegeln zu schaffen, von denen der erste ein Konvexspiegel und der zweite ein Konkavspiegel ist, welches einfach und kompakt aufgebaut ist und über eine vergleichsweise große relative Öffnung (um 1 : 12) gut korrigiert ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Lösungsvarianten

In allen folgenden Lösungsvarianten gilt die Bedingung, daß die negative Brennweite des stets konvexen Spiegels 1 größer ist als die positive des folgenden Konkavspiegels 2.

Es ist für den Fachmann außerdem verständlich, dass alle Parameter zueinander in einem sorgfältig aufeinander abgestimmten, auf ein Minimum der Abbildungsfehler optimierten Verhältnis stehen.

Zur näheren Beschreibung von fünf Ausführungsbeispielen gemäß den vereinfachten Bildern Fig. 1 bis Fig. 5 der Spiegelsysteme dienen die zugehörigen Tabellen 1 bis 5 der Konstruktionsdaten.

Die dort angegebenen y,z-Koordinaten beschreiben die Lage der Hauptstrahldurchstoß punkte in den Spiegelflächen, die um diese Punkte mit den angegebenen Kippwinkeln (Gegenuhrzeiger positiv) gedreht sind.

In der einfachsten Anordnung sind Spiegel 1 und 3, sowie Spiegel 2 und 4 identisch, d. h. ihre Reflexionsflächen werden im Strahlenverlauf jeweils zweimal genützt (s. Fig. 1).

Weitere Lösungen ergeben sich, wenn das System als Dreispiegel-Variante ausgeführt wird, bei der nur ein Spiegel im Strahlenverlauf doppelt genützt wird. Hierbei ergeben sich durch die zusätzlichen Freiheitsgrade größere Auslegungsspielräume.

Wird optisch gesehen der (Konvex-) Spiegel 1 mit Spiegel 3 zusammengelegt, so zeigen die Fig. 2 und Fig. 3 das Ergebnis. Die restlichen Konkavspiegel 2 und 4 können zur weiteren Korrektur zusätzlich asphärisch deformiert sein.

Bei der Dreispiegelvariante nach Fig. 4 und Fig. 5 werden die Konkavspiegel 2 und 4 zusammengefasst.

Die im Meridianschnitt für Objekthöhen von 0° bis 0,25° gerechneten Spotdiagramme Fig. 6 sind in Quadrate eingezeichnet, deren Kantenlänge dem Durchmesser des zugehörigen Beugungsscheibchens (Airy) für eine Wellenlänge von 633 nm (HeNe) entspricht.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Claims

1. Schiefspiegler-Teleskop, bestehend aus zwei oder drei parallel zu einer Ebene gekippten Spiegeln, bei dem der erste im Strahlengang stets ein Konvexspiegel und der zweite ein Konkavspiegel ist; dadurch gekennzeichnet, dass es durch Doppelnutzung beider (Zweispiegelvariante) oder eines Spiegels (Dreispiegelvariante) optisch gesehen ein Vierspiegel-Teleskop mit gefaltetem Strahlenverlauf darstellt.

2. Schiefspiegler-Teleskop nach Anspruch 1; gekennzeichnet durch von der Kreisform abweichende Spiegelflächen-Berandungen oder durch eine ovale optische Pupille.