RU2475788C1 - Catadioptric telescope - Google Patents
Catadioptric telescope Download PDFInfo
- Publication number
- RU2475788C1 RU2475788C1 RU2012113466/28A RU2012113466A RU2475788C1 RU 2475788 C1 RU2475788 C1 RU 2475788C1 RU 2012113466/28 A RU2012113466/28 A RU 2012113466/28A RU 2012113466 A RU2012113466 A RU 2012113466A RU 2475788 C1 RU2475788 C1 RU 2475788C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- compensator
- mirror
- quasi
- lenses
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Telescopes (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к оптическому приборостроению, а именно к астрономическим наблюдательным приборам, и может быть использовано для наблюдения и фотографирования удаленных земных и астрономических объектов.The device relates to optical instrumentation, namely to astronomical observational devices, and can be used to observe and photograph remote earth and astronomical objects.
Известен выпускаемый серийно катадиоптрический телескоп, построенный по схеме Шмидта-Кассегрена (Каталог «MEADE», 8”-10” LX200, LX50 Schmidt-Cassegrain Telescope, стр.16, или Журнал «SKY & TELESCOPE», 1996, VOL.92, NO.5, p.126-131). Оптическая схема указанной модели телескопа состоит из пластины Шмидта, главного вогнутого зеркала сферической формы и вторичного выпуклого зеркала. Аберрации системы двух зеркал корректируются при помощи пластины Шмидта, расположенной во входном зрачке прибора и имеющей две асферических поверхности сложного профиля. На выпуклое вторичное зеркало, расположенное в центральном отверстии пластины Шмидта, наносят ретушь, компенсирующую остаточные дефекты пластины Шмидта. Главное зеркало этого телескопа заблокировано за центральное отверстие на гладкой поверхности втулки-отсекателя паразитного света при помощи эластичных прокладок, расположенных с обеих сторон зеркала, и имеет возможность фокусировки вдоль оси при помощи микровинта. Телескоп снабжен четырехлинзовым двухкомпонентным компенсатором полевых аберраций, установленным вблизи плоскости изображения и рассчитанным на эквивалентное относительное отверстие 1:6,3.A commercially available catadioptric telescope constructed according to the Schmidt-Cassegrain scheme (MEADE catalog, 8 ”-10” LX200, LX50 Schmidt-Cassegrain Telescope, page 16, or SKY & TELESCOPE Magazine, 1996, VOL.92, NO, is known .5, p. 126-131). The optical scheme of the indicated model of the telescope consists of a Schmidt plate, a main concave mirror of a spherical shape, and a secondary convex mirror. The aberrations of the system of two mirrors are corrected using a Schmidt plate located in the entrance pupil of the device and having two aspherical surfaces with a complex profile. A retouch is applied to the convex secondary mirror located in the central hole of the Schmidt plate to compensate for residual defects of the Schmidt plate. The main mirror of this telescope is locked by the central hole on the smooth surface of the spurious light cut-off sleeve using elastic gaskets located on both sides of the mirror and has the ability to focus along the axis with a microscrew. The telescope is equipped with a four-lens two-component field aberration compensator installed near the image plane and designed for an equivalent relative aperture of 1: 6.3.
Недостатками данной модели телескопа являются: низкая светосила (относительное отверстие без компенсатора полевых аберраций не свыше 1:10), наличие, по крайней мере, одной очень сложной асферической детали (пластинки Шмидта), возможность деформации поверхности главного зеркала при его зажатии на центральной втулке между эластичными прокладками, низкое качество изображения по краям поля зрения и узкая рабочая область спектра, практически только видимая (486-656 нм), при работе телескопа с компенсатором полевых аберраций.The disadvantages of this telescope model are: low aperture (relative aperture without field aberration compensator not more than 1:10), the presence of at least one very complex aspherical part (Schmidt plate), the possibility of deformation of the surface of the main mirror when it is clamped on the central bushing between elastic pads, low image quality at the edges of the field of view and a narrow working region of the spectrum, almost only visible (486-656 nm), when the telescope is working with field aberration compensator.
Известна схема катадиоптрического телескопа, предложенная Ю.А.Клевцовым (авторское свидетельство СССР №605189, приоритет 22.12.1975 г.). Схема содержит главное вогнутое сферическое зеркало и корректирующий элемент из двух одиночных линз, одна из которых отрицательная и имеет зеркально отражающую поверхность, установленный по ходу луча позади главного зеркала. Вторая линза корректирующего элемента выполнена в виде отрицательного квазиафокального мениска, обращенного вогнутостью к объекту, из материала отрицательной линзы с зеркальной поверхностью.There is a known scheme of a catadioptric telescope proposed by Yu.A. Klevtsov (USSR author's certificate No. 605189, priority 22.12.1975). The circuit contains a main concave spherical mirror and a correction element of two single lenses, one of which is negative and has a mirror-reflecting surface mounted along the beam behind the main mirror. The second lens of the correction element is made in the form of a negative quasi-focal meniscus, facing concavity to the object, from the material of a negative lens with a mirror surface.
Недостатками схемы являются: узкий диапазон спектра: 486-656 нм и недостаточное относительное отверстие (1:10), в связи с чем схему трудно использовать для фотографических работ с современной цифровой аппаратурой, требующей спектрального диапазона 400-700 нм и относительного отверстия не менее 1:8-1:8,5.The disadvantages of the scheme are: a narrow range of the spectrum: 486-656 nm and an insufficient relative aperture (1:10), in connection with which the circuit is difficult to use for photographic work with modern digital equipment requiring a spectral range of 400-700 nm and a relative aperture of at least 1 : 8-1: 8.5.
Известна также схема катадиоптрического телескопа, предложенная Ю.А.Клевцовым (патент РФ на изобретение №2125285, приоритет 19.03.1996 г.), отличающаяся от предыдущей схемы тем, что линзы корректирующего элемента выполнены из разных марок стекла, имеющих в видимой области спектра квазиблизкие коэффициенты дисперсии, причем первая линза выполнена из стекла с большим показателем преломления. Эта схема позволяет увеличить светосилу прибора и улучшить качество изображения в широкой области спектра при значительном выносе плоскости изображения за главное зеркало.Also known is the scheme of a catadioptric telescope proposed by Yu.A. Klevtsov (RF patent for invention No. 2125285, priority March 19, 1996), which differs from the previous scheme in that the lenses of the correction element are made of different grades of glass that have quasi-close visible spectral regions dispersion coefficients, the first lens made of glass with a large refractive index. This scheme allows increasing the aperture ratio of the device and improving the image quality in a wide spectral region with a significant offset of the image plane beyond the main mirror.
Недостатком этой схемы, также как и предыдущей, является сравнительно узкое поле зрения, составляющее 10'-15' для телескопов с диаметром действующего отверстия 150-350 мм.The disadvantage of this scheme, as well as the previous one, is the relatively narrow field of view of 10'-15 'for telescopes with a working hole diameter of 150-350 mm.
Развитием этой схемы является схема катадиоптрического телескопа, предложенная Ю.А.Клевцовым (патент РФ на изобретение №2248024, приоритет от 13.05.2002 г.). Схема отличается тем, что перед фокальной плоскостью телескопа установлен трехлинзовый изопланатический компенсатор внеосевых аберраций, причем последний по ходу луча компонент компенсатора выполнен в виде квазиконцентрического мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения.The development of this scheme is the scheme of a catadioptric telescope proposed by Yu.A. Klevtsov (RF patent for the invention No. 2248024, priority dated 13.05.2002). The scheme is characterized in that a three-lens isoplanatic compensator for off-axis aberrations is installed in front of the focal plane of the telescope, and the last component of the compensator along the beam is made in the form of a quasiconcentric meniscus facing concavity to the image plane.
Схема этого типа позволяет повысить угловое поле зрения телескопа до 1,3°, однако ее недостатком является наличие трудно устранимой засветки поля зрения бликами от поверхностей линз изопланатического компенсатора, особенно заметной при наблюдении ярких небесных объектов.A scheme of this type makes it possible to increase the angular field of view of the telescope to 1.3 °; however, its disadvantage is the presence of difficult to eliminate illumination of the field of view by glare from the lens surfaces of the isoplanatic compensator, which is especially noticeable when observing bright celestial objects.
Недостатки изопланатического компенсатора этого типа устранены в предложенной Ю.А.Клевцовым новой катадиоптрической схеме телескопа (патент РФ на изобретение №2443005, приоритет 30.04.2010 г.). Схема содержит установленные по ходу луча главное вогнутое сферическое зеркало, корректирующий элемент, включающий две отрицательные одиночные линзы из разных марок стекла с квазиблизкими в видимой области спектра коэффициентами дисперсии, первая из которых - квазиафокальный мениск, обращенный вогнутостью к объекту, а вторая имеет зеркальную поверхность и выполнена из материала с меньшим показателем преломления, и трехлинзовый изопланатический компенсатор внеосевых аберраций, установленный перед фокальной плоскостью телескопа. Первая по ходу луча линза компенсатора - квазиафокальный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости изображения, вторая и третья линзы компенсатора склеены. Первая по ходу луча поверхность склеенного блока линз плоская, а остальные поверхности обращены вогнутостью к объекту. Схема обеспечивает уменьшение паразитного света, улучшение качества изображения по краям поля зрения, увеличение рабочего отрезка компенсатора.The disadvantages of this type of isoplanatic compensator are eliminated in the new catadioptric telescope scheme proposed by Yu.A. Klevtsov (RF patent for invention No. 2443005, priority April 30, 2010). The diagram contains the main concave spherical mirror installed along the beam, a correction element, which includes two negative single lenses from different grades of glass with dispersion coefficients that are quasi-close in the visible region of the spectrum, the first of which is a quasi-focal meniscus facing concavity to the object, and the second has a mirror surface and made of a material with a lower refractive index, and a three-lens isoplanatic compensator for off-axis aberrations installed in front of the focal plane of the telescope. The first compensator lens in the direction of the beam is a quasi-focal negative meniscus with a concavity facing the image plane, and the second and third compensator lenses are glued together. The first surface of the glued lens block along the beam is flat, and the rest of the surfaces face the object with a concavity. The scheme provides reduction of spurious light, improved image quality at the edges of the field of view, an increase in the working segment of the compensator.
Недостатком катадиоптрической схемы телескопа, затрудняющим ее использование в универсальном фотовизуальном телескопе, остается узкое поле зрения в кассегреновском фокусе, составляющее 10'-15' для систем с действующим отверстием 150-350 мм.The drawback of the telescope’s catadioptric design, which makes it difficult to use it in a universal photovisual telescope, is the narrow field of view in the Cassegrain focus, which is 10'-15 'for systems with a working aperture of 150-350 mm.
Наиболее близким решением по технической сущности к заявляемому является устройство катадиоптрического телескопа авторов Кучера И.В., Клевцова Ю.А. и Парко Л.В. (свидетельство на полезную модель №23508, приоритет 18.07.2001 г.). Устройство катадиоптрического телескопа с коррекцией аберраций в сходящемся пучке лучей содержит главное сферическое зеркало и корректирующий элемент из двух линз, выполняющий роль вторичного зеркала, в котором первая по ходу луча линза корректирующего элемента выполнена в виде отрицательного квазиафокального мениска, ориентированного вогнутостью в сторону объекта наблюдения, и изготовлена из стекла той же марки, что и вторая по ходу луча отрицательная линза с зеркальной поверхностью. Главное зеркало с центральным отверстием жестко закреплено на втулке-отсекателе паразитного света с явно выраженными упругими лепестками при помощи термостойкого клея. Конструкция корректирующего элемента имеет радиальные юстировочные зазоры в парах: отражательная линза-оправа и прокладное кольцо-оправа, которые по окончании юстировки заполняют эластичным герметизирующим составом. Юстировочные устройства главного зеркала и корректирующего элемента выполнены в виде двух сферических шарниров, один из которых неподвижен, а другой подвижен вдоль оптической оси прибора. Три растяжки крепежной детали корректора, расположенные по окружности через 120°, имеют криволинейную форму с радиусом кривизны, равным длине их хорды.The closest solution to the technical nature of the claimed is the device catadioptric telescope authors Kucher IV, Klevtsova Yu.A. and Parko L.V. (certificate for utility model No. 23508, priority July 18, 2001). The device of a catadioptric telescope with aberration correction in a converging beam of rays contains the main spherical mirror and a correction element of two lenses, which acts as a secondary mirror, in which the first lens of the correction element along the beam is made in the form of a negative quasi-focal meniscus oriented by concavity towards the object of observation, and made of glass of the same brand as the second negative lens along the beam with a mirror surface. The main mirror with the central hole is rigidly fixed to the stray light bushing-cutter with pronounced elastic petals using heat-resistant glue. The design of the correction element has radial alignment clearances in pairs: a reflective lens-frame and a gasket ring-frame, which at the end of the adjustment are filled with an elastic sealing compound. The adjustment devices of the main mirror and the correction element are made in the form of two spherical joints, one of which is stationary and the other is movable along the optical axis of the device. Three stretch marks of the corrector fastener, located around a circle through 120 °, have a curved shape with a radius of curvature equal to the length of their chord.
Конструкцией прототипа не предусмотрено использование компенсатора полевых аберраций, повышающего светосилу прибора и расширяющего поле зрения изображений высокого качества, также как и афокального корректора полевых аберраций, которые необходимы для работы телескопа с современной цифровой фотографической аппаратурой в диапазоне спектра 400-700 нм. Относительное отверстие прототипа не свыше 1:10, а спектральная область работы не выходит за пределы 486-656 нм, кроме того, конструкции корректирующего элемента и узла крепления главного зеркала не позволяют развивать действующее отверстие телескопа свыше 200 мм.The design of the prototype does not provide for the use of a field aberration compensator, increasing the aperture ratio of the device and expanding the field of view of high-quality images, as well as the afocal field aberration corrector, which is necessary for the telescope to work with modern digital photographic equipment in the 400-700 nm spectrum range. The relative aperture of the prototype is not more than 1:10, and the spectral range of the work does not go beyond 486-656 nm, in addition, the design of the correcting element and the attachment unit of the main mirror do not allow the development of an active telescope opening of more than 200 mm
Задачей предлагаемого изобретения является создание универсального высокотехнологичного фотовизуального телескопа путем создания катадиоптрического телескопа с диаметром действующего отверстия не менее 250 мм (при относительном отверстии 1:8-1:8,5), обладающего высоким качеством оптического изображения в области работы современной цифровой фотографической аппаратуры 400-700 им, большим угловым полем (не менее 0,75°-1,3°), повышенной стойкостью к разъюстировке, перепадам температур, при минимальных размерах и массе.The objective of the invention is the creation of a universal high-tech photovisual telescope by creating a catadioptric telescope with a diameter of the working hole of at least 250 mm (with a relative hole of 1: 8-1: 8.5), which has a high quality optical image in the field of modern digital photographic equipment 400- 700 them, a large angular field (at least 0.75 ° -1.3 °), increased resistance to misalignment, temperature extremes, with a minimum size and weight.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве катадиоптрического телескопа с коррекцией аберраций в сходящемся пучке лучей, который содержит главное сферическое зеркало, жестко закрепленное на втулке с явно выраженными упругими лепестками при помощи термостойкого клея, и корректирующий элемент из двух линз, выполняющий роль вторичного зеркала, в котором первая по ходу луча линза корректирующего элемента выполнена в виде отрицательного квазиафокального мениска, ориентированного вогнутостью в сторону объекта наблюдения, а конструкция корректирующего элемента имеет радиальные юстировочные зазоры в парах: отражательная линза-оправа и прокладное кольцо-оправа, которые по окончании юстировки заполняют эластичным герметизирующим составом, юстировочные устройства главного сферического зеркала и корректирующего элемента выполнены в виде двух сферических шарниров, один из которых неподвижен, а другой подвижен вдоль оптической оси прибора, три растяжки крепежной детали корректора, расположенные по окружности через 120, имеют криволинейную форму с радиусом кривизны, равным длине их хорды, линзы корректирующего элемента выполнены из разных марок стекла, имеющих в видимой области спектра квазиблизкие коэффициенты дисперсии, причем первая линза выполнена из стекла с большим показателем преломления, введены сменные оптические устройства: трехлинзовый изопланатический компенсатор внеосевых аберраций или двухлинзовый афокальный корректор внеосевых аберраций. Первая по ходу луча линза изопланатического компенсотора внеосевых аберраций выполнена в виде квазиафокального отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, вторая и третья линзы компенсотора склеены, причем первая по ходу луча поверхность склеенного блока линз плоская, а остальные поверхности обращены вогнутостью к объекту наблюдения. Первая по ходу луча отрицательная линза афокалыюго корректора полевых аберраций выполнена из стекла типа «флинт» в виде квазиафокального мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, вторая положительная линза - плосковыпуклая, выполнена из стекла типа «крон» и обращена выпуклой сферической поверхностью к плоскости изображения. Торец разрезной втулки, на которой приклеено главное зеркало, противоположный лепесткам, снабжен упорным цилиндрическим буртиком, к которому резьбовым кольцом крепится втулка сферического шарнира, а на ней, с обеих сторон буртика, установлены прокладные кольца, упирающиеся в буртик тремя радиально-симметричными выступами, расположенными напротив друг друга, причем прокладные кольца зафиксированы от поворота на втулке стопорными винтами. Задняя крышка, закрывающая линзы корректирующего элемента, выполнена разрезной, а юстировочные винты расположены в ее тыльной стороне, не имеющей контакта с оправой корректора.The problem is solved in that in the device of a catadioptric telescope with aberration correction in a converging beam of rays, which contains the main spherical mirror rigidly fixed to the sleeve with pronounced elastic petals using heat-resistant glue, and a correction element of two lenses, acting as a secondary mirror, in which the first lens of the correction element along the beam is made in the form of a negative quasi-focal meniscus oriented by concavity towards the object of observation, and The adjustment element has radial alignment gaps in pairs: a reflective lens-frame and a gasket-ring, which at the end of the adjustment are filled with an elastic sealing compound, the adjustment devices of the main spherical mirror and the correction element are made in the form of two spherical hinges, one of which is fixed, and the other is movable along the optical axis of the device, three stretch marks of the corrector fastener located around 120 after a circle have a curved shape with a radius of curvature, equal to the length of their chords, the lenses of the correction element are made of different grades of glass with quasi-close dispersion coefficients in the visible region of the spectrum, the first lens made of glass with a high refractive index, interchangeable optical devices are introduced: a three-lens isoplanatic compensator of off-axis aberrations or a two-lens afocal corrector of off-axis aberrations . The first lens of the isoplanatic off-axis aberration compensator in the direction of the beam is made in the form of a quasi-focal negative meniscus facing concavity to the image plane, the second and third lenses of the compensator are glued, the first surface of the glued lens unit along the beam is flat, and the rest of the surfaces are turned concavity to the object of observation. The first negative lens of the afocal scale field aberration corrector is made of flint glass in the form of a quasi-focal meniscus facing concavity to the image plane, the second positive lens is plano-convex, made of glass of the crown type and has a convex spherical surface facing the image plane. The end of the split sleeve, on which the main mirror opposite the petals is glued, is equipped with a persistent cylindrical collar, to which a spherical hinge sleeve is attached with a threaded ring, and on it, on both sides of the flange, spacer rings are mounted, abutting the flange with three radially symmetrical protrusions located opposite each other, and the spacer rings are fixed from rotation on the sleeve by locking screws. The back cover that covers the lenses of the correction element is made split, and the adjustment screws are located in its rear side, which has no contact with the corrector frame.
Заявителем не выявлены технические решения, совпадающие с отличительными признаками предлагаемого изобретения. Устройство катадиоптрического телескопа с заявляемой совокупностью существенных признаков в известных источниках информации также не обнаружено.The applicant has not identified technical solutions that match the distinguishing features of the invention. The device catadioptric telescope with the claimed combination of essential features in known sources of information is also not found.
Предлагаемая схема катадиоптрического телескопа, за счет использования сменных оптических элементов: изопланатического компенсатора внеосевых аберраций и афокального корректора внеосевых аберраций, обеспечивает универсальность применения телескопа как в качестве визуального, так и в качестве фотографического инструмента при работе с ПЗС-приемниками света. Повышение технических характеристик достигается тем, что первая по ходу луча линза компенсатора внеосевых аберраций выполнена в виде квазиафокального отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, вторая и третья линзы компенсатора склеены, причем первая по ходу луча поверхность склеенного блока линз плоская, а остальные поверхности обращены вогнутостью к объекту наблюдения. Установка квазиафокального отрицательного мениска впереди линз силового блока, а также большая кривизна этого мениска способствуют удалению плоскости фокусировки паразитных бликов от плоскости изображения. Тем самым уменьшается паразитный световой фон в телескопе. Склейка второй и третьей линзы компенсатора внеосевых аберраций и ориентация поверхностей склеенного блока вогнутостью к объекту наблюдения также способствует уменьшению паразитного света. Относительно большая кривизна и осевая толщина первой менисковой линзы компенсатора внеосевых аберраций способствует увеличению его рабочего расстояния и компенсации хроматической комы телескопа, в результате чего происходит уменьшение эффективного пятна рассеяния по краям поля зрения.The proposed scheme of a catadioptric telescope, through the use of interchangeable optical elements: an isoplanatic compensator for off-axis aberrations and an afocal corrector for off-axis aberrations, provides the versatility of using the telescope both as a visual and as a photographic tool when working with CCD light receivers. The increase in technical characteristics is achieved by the fact that the first off-axis aberration compensator lens in the direction of the beam is made in the form of a quasi-focal negative meniscus facing concavity to the image plane, the second and third compensator lenses are glued, the first along the beam surface of the glued lens block is flat, and the remaining surfaces are turned concavity to the object of observation. The installation of a quasi-focal negative meniscus in front of the lenses of the power unit, as well as the large curvature of this meniscus, help to remove the focus plane of parasitic glare from the image plane. This reduces the parasitic light background in the telescope. The gluing of the second and third lenses of the off-axis aberration compensator and the orientation of the surfaces of the glued block with concavity to the object of observation also helps to reduce stray light. The relatively large curvature and axial thickness of the first meniscus lens of the off-axis aberration compensator increases its working distance and compensates for the chromatic coma of the telescope, resulting in a decrease in the effective scattering spot at the edges of the field of view.
Двухлинзовый афокальный корректор, установленный в предлагаемую систему катадиоптрического телескопа вблизи плоскости изображения, дает дополнительные коррекционные параметры для исправления внеосевых аберраций. Первая по ходу луча отрицательная линза афокального корректора выполняется из стекла типа «флинт» в виде квазиафокального мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения. Осевая толщина мениска служит коррекционным параметром для воздействия на кривизну поля, хроматизм увеличения и хроматическую кому. Однако такой мениск изменяет фокусное расстояние системы и нарушает коррекцию остаточных осевых аберраций. Для компенсации этих нарушений в афокальный корректор вводится плосковыпуклая линза, обращенная выпуклой сферической поверхностью к плоскости изображения. Такая форма линзы технологична и не дает бликов, способных фокусироваться вблизи плоскости изображения. Введение афокальным корректором весьма незначительной сферической аберрации в изображение объекта наблюдения позволяет исправить астигматизм всей системы, практически не нарушая при этом качества изображения осевой точки поля зрения.A two-lens afocal corrector installed in the proposed system of a catadioptric telescope near the image plane provides additional correction parameters for correcting off-axis aberrations. The first negative lens of the afocal corrector along the beam is made of flint glass in the form of a quasi-focal meniscus facing concavity to the image plane. The axial thickness of the meniscus serves as a correction parameter for influencing the curvature of the field, the chromaticity of the increase, and the chromatic coma. However, such a meniscus changes the focal length of the system and violates the correction of residual axial aberrations. To compensate for these violations, a plano-convex lens is introduced into the afocal corrector, facing a convex spherical surface to the image plane. This shape of the lens is technologically advanced and does not give glare that can focus near the image plane. The introduction of a very insignificant spherical aberration into the image of the object of observation by the afocal corrector makes it possible to correct the astigmatism of the entire system, practically without violating the image quality of the axial point of the field of view.
Торец разрезной втулки, на которой приклеено главное зеркало, снабжен упорным цилиндрическим буртиком, к которому резьбовым кольцом крепится втулка сферического шарнира, а на ней с обеих сторон буртика установлены прокладочные кольца, упирающиеся в буртик тремя радиально-симметричными выступами, расположенными напротив друг друга, причем прокладные кольца зафиксированы от поворота на втулке стопорными винтами. При работе телескопа с изопланатическим компенсатором полевых аберраций диафрагма, отсекающая паразитный свет, снимается. Задняя крышка, закрывающая линзы корректирующего элемента, выполнена разрезной, а юстировочные винты расположены в ее тыльной стороне, не имеющей контакта с оправой корректора. Такая конструкция узла крепления главного зеркала и корректирующего элемента дает возможность избавиться от остаточных деформаций зеркальных поверхностей, возникающих как при соединении разрезной втулки и втулки сферического шарнира, так и при соединении элементов подвижного шарнира посредством юстировочных винтов, пропущенных через заднюю крышку. В результате чего появляется возможность серийного производства телескопа с диаметром действующего отверстия не менее 250 мм.The end of the split sleeve, on which the main mirror is glued, is equipped with a persistent cylindrical collar, to which a spherical hinge sleeve is attached, and spacer rings are mounted on both sides of the flange, abutting the collar with three radially symmetrical protrusions located opposite each other, and spacer rings are secured against rotation on the sleeve by locking screws. During operation of the telescope with an isoplanatic field aberration compensator, the diaphragm that cuts off stray light is removed. The back cover that covers the lenses of the correction element is made split, and the adjustment screws are located in its rear side, which has no contact with the corrector frame. This design of the mounting unit of the main mirror and the correction element makes it possible to get rid of the residual deformations of the mirror surfaces that occur when connecting the split sleeve and the sleeve of the spherical hinge, and when connecting the elements of the movable hinge by means of adjustment screws passed through the back cover. As a result, it becomes possible to mass-produce a telescope with a diameter of the active hole of at least 250 mm.
Пример конкретной реализации заявляемого катадиоптрического телескопа представлен на фиг.1 и 2.An example of a specific implementation of the inventive catadioptric telescope is presented in figures 1 and 2.
На фиг.1 представлена оптическая схема катадиоптрического телескопа.Figure 1 presents the optical scheme of a catadioptric telescope.
На фиг.2 представлена конструкция трубы катодиоптрического телескопа со сменными фотографическими устройствами.Figure 2 presents the design of the pipe cathodioptric telescope with interchangeable photographic devices.
Оптическая схема катадиоптрического телескопа (фиг.1) содержит установленные по ходу луча главное вогнутое сферическое зеркало 1, корректирующий элемент, включающий две отрицательные одиночные линзы 2 и 3 из разных марок стекла с квазиблизкими в видимой области спектра коэффициентами дисперсии, первая из которых 2 - квазиафокальный мениск, обращенный вогнутостью к объекту, а вторая 3 имеет зеркальную поверхность и выполнена из материала с меньшим показателем преломления, и трехлинзовый изопланатический компенсатор внеосевых аберраций, установленный перед фокальной плоскостью телескопа. Первая по ходу луча линза компенсатора 4 - квазиафокальный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости изображения, вторая 5 и третья 6 линзы компенсатора склеены. Первая по ходу луча поверхность склеенного блока линз плоская, а остальные поверхности обращены вогнутостью к объекту. Вместо изопланатического компенсатора внеосевых аберраций перед фокальной плоскостью телескопа может быть установлен афокальный корректор полевых аберраций, состоящий из двух линз 7 и 8, причем первая по ходу луча отрицательная линза 7 выполнена из стекла типа «флинт» в виде квазиафокального мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, вторая положительная линза 8 плосковыпуклая, выполнена из стекла типа «крон» и обращена выпуклой сферической поверхностью к плоскости изображения.The optical scheme of the catadioptric telescope (Fig. 1) contains the main concave
Устройство работает следующим образом. Лучи света, отражаясь от главного зеркала 1, проходят через линзы корректирующего элемента 2 и 3 и, отражаясь от зеркальной поверхности линзы 3, идут обратно через корректор, выходя из которого собираются линзами 4, 5, 6 компенсатора внеосевых аберраций в плоскости изображения телескопа на небольшом расстоянии за компенсатором.The device operates as follows. Rays of light, reflected from the
Предлагаемая схема катадиоптрического телескопа, за счет использования сменных оптических элементов: изопланатического компенсатора внеосевых аберраций и афокального корректора внеосевых аберраций, обеспечивает универсальность применения телескопа как в качестве визуального, так и в качестве фотографического инструмента при работе с ПЗС-приемниками света. По отношению к прототипу, схема обеспечивает более высокие технические характеристики: расширение рабочей области спектра до области работы цифровой фотографической аппаратуры (400-700 нм), повышение относительного отверстия основной схемы (поз.1, 2 и 3 на фиг.1) до значения 1:8-1:8,5, улучшение качества изображения по краям поля зрения до 0,75°-1,3° в режиме работы с фотографическими устройствами: двухлинзовым афокальным корректором внеосевых аберраций и трехлиизовым изопланатическим компенсатором внеосевых аберраций.The proposed scheme of a catadioptric telescope, through the use of interchangeable optical elements: an isoplanatic compensator for off-axis aberrations and an afocal corrector for off-axis aberrations, provides the versatility of using the telescope both as a visual and as a photographic tool when working with CCD light receivers. In relation to the prototype, the circuit provides higher technical characteristics: expanding the working area of the spectrum to the area of digital photographic equipment (400-700 nm), increasing the relative aperture of the main circuit (
Повышение технических характеристик достигается тем, что первая по ходу луча линза 4 компенсатора внеосевых аберраций выполнена в виде квазиафокального отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, вторая 5 и третья 6 линзы компенсатора склеены, причем первая по ходу луча поверхность склеенного блока линз плоская, а остальные поверхности обращены вогнутостью к объекту наблюдения.The improvement of technical characteristics is achieved by the fact that the first along the beam lens 4 of the off-axis aberration compensator is made in the form of a quasi-focal negative meniscus facing concavity to the image plane, the second 5 and third 6 of the compensator lenses are glued, the first along the beam surface of the glued lens block is flat, and the remaining surfaces are turned concavity to the object of observation.
Установка квазиафокального отрицательного мениска 4 впереди линз силового блока 5, 6, а также большая кривизна этого мениска способствуют удалению плоскости фокусировки паразитных бликов от плоскости изображения. Тем самым уменьшается паразитный световой фон в телескопе. Склейка второй 5 и третьей 6 линз компенсатора внеосевых аберраций и ориентация поверхностей склеенного блока вогнутостью к объекту наблюдения также способствуют уменьшению паразитного света. Относительно большая кривизна и осевая толщина первой менисковой линзы 4 компенсатора внеосевых аберраций способствует увеличению его рабочего расстояния и компенсации хроматической комы телескопа, в результате чего происходит уменьшение эффективного пятна рассеяния по краям поля зрения.The installation of a quasi-focal negative meniscus 4 in front of the lenses of the
Двухлинзовый афокальный корректор, установленный в предлагаемую систему катадиоптрического телескопа вблизи плоскости изображения, дает дополнительные коррекционные параметры для исправления внеосевых аберраций. Первая по ходу луча отрицательная линза 7 афокального корректора выполняется из стекла типа «флинт» в виде квазиафокального мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения. Осевая толщина мениска 7 служит коррекционным параметром для воздействия на кривизну поля, хроматизм увеличения и хроматическую кому. Однако такой мениск изменяет фокусное расстояние системы и нарушает коррекцию остаточных осевых аберраций. Для компенсации этих нарушений в афокальный корректор вводится положительная плосковыпуклая линза 8, обращенная выпуклой сферической поверхностью к плоскости изображения. Такая форма линзы технологична и не дает бликов, способных фокусироваться вблизи плоскости изображения. Введение афокальным корректором весьма незначительной сферической аберрации в изображение объекта наблюдения позволяет исправить астигматизм всей системы, практически не нарушая при этом качества изображения осевой точки поля зрения.A two-lens afocal corrector installed in the proposed system of a catadioptric telescope near the image plane provides additional correction parameters for correcting off-axis aberrations. The first
На фиг.2 представлена конструкция трубы телескопа со сменными фотографическими устройствами.Figure 2 shows the design of the telescope tube with interchangeable photographic devices.
Главное зеркало 1 с центральным отверстием жестко закреплено на втулке 9 с явно выраженными упругими лепестками при помощи термостойкого клея. Конструкция корректора имеет радиальные юстировочные зазоры в парах: отражательная линза 3 - оправа 10 и прокладное кольцо 11 - оправа 10, которые по окончании юстировки заполняют эластичным герметизирующим составом. Юстировочные устройства выполнены в виде двух сферических шарниров, один из которых неподвижен (поз.9, 12), а другой подвижен (поз.13, 14) вдоль оптической оси прибора. Три растяжки крепежной детали корректора 15 расположены по окружности через 120° и имеют криволинейную форму с радиусом кривизны, равным длине их хорды. Торец разрезной втулки 9, на которой приклеено главное зеркало, противоположный лепесткам, снабжен упорным цилиндрическим буртиком, к которому резьбовым кольцом 16 крепится втулка сферического шарнира, а на ней с обеих сторон буртика установлены прокладные кольца 17 и 18, упирающиеся в буртик тремя радиально-симметричными выступами, расположенными напротив друг друга, причем прокладные кольца зафиксированы от поворота на втулке стопорными винтами. При работе телескопа с изопланатическим компенсатором полевых аберраций диафрагма 19, отсекающая паразитный свет, снимается.The
Кроме того, задняя крышка 20, закрывающая линзы корректирующего элемента, выполнена разрезной, а юстировочные винты 21 расположены в ее тыльной стороне, не имеющей контакта с оправой корректора 10.In addition, the back cover 20, which covers the lenses of the correction element, is made split, and the adjustment screws 21 are located in its rear side, which has no contact with the frame of the corrector 10.
Такая конструкция узла крепления главного зеркала и корректирующего элемента дает возможность избавиться от остаточных деформаций зеркальных поверхностей компонентов 1 и 3, возникающих как при соединении разрезной втулки 9 и втулки сферического шарнира 12, так и при соединении элементов подвижного шарнира 13 и 14 посредством юстировочных винтов 21, пропущенных через заднюю крышку 20. В результате чего появляется возможность серийного производства телескопа с диаметром действующего отверстия не менее 250 мм.This design of the mounting unit of the main mirror and the correction element makes it possible to get rid of the residual deformations of the mirror surfaces of the
Предлагаемая схема катадиоптрического телескопа за счет использования сменных оптических элементов: изопланатического компенсатора внеосевых аберраций и афокального корректора внеосевых аберраций, обеспечивает универсальность применения телескопа как в качестве визуального, так и в качестве фотографического инструмента при работе с ПЗС-приемниками света. В сравнении с прототипом, схема обеспечивает более высокие технические характеристики: расширение рабочей области спектра до области работы цифровой фотографической аппаратуры (400-700 нм), повышение относительного отверстия основной схемы (поз.1, 2, 3 на фиг.1) до значения 1:8-1:8,5, улучшение качества изображения по краям поля зрения до 0,75°-1,3° в режиме работы с фотографическими устройствами: двухлинзовым афокальным корректором внеосевых аберраций и трехлинзовым изопланатическим компенсатором внеосевых аберраций.The proposed scheme of a catadioptric telescope through the use of interchangeable optical elements: an isoplanatic compensator for off-axis aberrations and an afocal corrector for off-axis aberrations, provides the versatility of using the telescope both as a visual and as a photographic tool when working with CCD light receivers. In comparison with the prototype, the circuit provides higher technical characteristics: expanding the working range of the spectrum to the range of digital photographic equipment (400-700 nm), increasing the relative aperture of the main circuit (pos. 1, 2, 3 in Fig. 1) to 1 : 8-1: 8.5, improving image quality at the edges of the field of view to 0.75 ° -1.3 ° in the mode of operation with photographic devices: a two-lens afocal corrector for off-axis aberrations and a three-lens isoplanatic compensator for off-axis aberrations.
Техническое решение с указанной совокупностью признаков проявляет новые свойства и обеспечивает возможность серийного производства легкого мобильного телескопа с высоким качеством оптического изображения, малочувствительного к вибрациям и резким перепадам температур. Кроме того, предлагаемая модель обладает большей стойкостью к разъюстировке при минимальных размерах и массе.A technical solution with the indicated set of features exhibits new properties and provides the possibility of mass production of a lightweight mobile telescope with a high quality optical image, which is insensitive to vibrations and sudden changes in temperature. In addition, the proposed model is more resistant to misalignment with a minimum size and weight.
Устройство предлагаемого катадиоптрического телескопа базируется на известных технологических процессах изготовления элементов и узлов и предполагает использование современных материалов, серийно выпускаемых отечественной промышленностью.The device of the proposed catadioptric telescope is based on well-known technological processes for the manufacture of elements and assemblies and involves the use of modern materials commercially available from the domestic industry.
Предложенное решение является новым в практике разработки астрономических приборов.The proposed solution is new in the practice of developing astronomical instruments.
Claims (5)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012113466/28A RU2475788C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Catadioptric telescope |
| EA201201359A EA022143B1 (en) | 2012-04-06 | 2012-10-30 | Device of catadioptric telescope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012113466/28A RU2475788C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Catadioptric telescope |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2475788C1 true RU2475788C1 (en) | 2013-02-20 |
Family
ID=49121110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012113466/28A RU2475788C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Catadioptric telescope |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA022143B1 (en) |
| RU (1) | RU2475788C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103744173A (en) * | 2014-01-24 | 2014-04-23 | 中国科学院光电技术研究所 | Telescope secondary mirror position correcting method based on optical spot definition function |
| WO2018139949A1 (en) * | 2017-01-25 | 2018-08-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Даурия - спутниковые технологии" | High-resolution optical remote sensing telescope for micro-spacecraft |
| RU2702842C1 (en) * | 2019-02-22 | 2019-10-11 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Lens of surveying system for remote sensing of earth of high-resolution visible and near-ir ranges for spacecrafts of micro class |
| RU198064U1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-06-16 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "СПЕКТР" | X-ray magnifier |
| CN112485955A (en) * | 2020-12-18 | 2021-03-12 | 长光卫星技术有限公司 | Carbon fiber thin-wall cylindrical main support structure of large-caliber space camera |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU495634A1 (en) * | 1973-09-21 | 1975-12-15 | Предприятие П/Я А-1705 | Tower solar telescope |
| JPS5928118A (en) * | 1982-08-09 | 1984-02-14 | Canon Inc | Method for varying focal length of catadioptric lens |
| RU2125285C1 (en) * | 1996-03-19 | 1999-01-20 | Конструкторско-технологический институт прикладной микроэлектроники СО РАН | Catadioptric telescope |
| RU23508U1 (en) * | 2001-07-18 | 2002-06-20 | Государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Новосибирский приборостроительный завод" | DEVICE OF CATADIOPTRICAL TELESCOPE |
| RU2248024C2 (en) * | 2002-05-13 | 2005-03-10 | Государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Новосибирский приборостроительный завод" | Katadioptrical telescope |
| RU2443005C2 (en) * | 2010-04-30 | 2012-02-20 | Открытое акционерное общество "Производственное объединение "Новосибирский приборостроительный завод" (ОАО "ПО "НПЗ") | Catadioptric telescope |
-
2012
- 2012-04-06 RU RU2012113466/28A patent/RU2475788C1/en active
- 2012-10-30 EA EA201201359A patent/EA022143B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU495634A1 (en) * | 1973-09-21 | 1975-12-15 | Предприятие П/Я А-1705 | Tower solar telescope |
| JPS5928118A (en) * | 1982-08-09 | 1984-02-14 | Canon Inc | Method for varying focal length of catadioptric lens |
| RU2125285C1 (en) * | 1996-03-19 | 1999-01-20 | Конструкторско-технологический институт прикладной микроэлектроники СО РАН | Catadioptric telescope |
| RU23508U1 (en) * | 2001-07-18 | 2002-06-20 | Государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Новосибирский приборостроительный завод" | DEVICE OF CATADIOPTRICAL TELESCOPE |
| RU2248024C2 (en) * | 2002-05-13 | 2005-03-10 | Государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Новосибирский приборостроительный завод" | Katadioptrical telescope |
| RU2443005C2 (en) * | 2010-04-30 | 2012-02-20 | Открытое акционерное общество "Производственное объединение "Новосибирский приборостроительный завод" (ОАО "ПО "НПЗ") | Catadioptric telescope |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103744173A (en) * | 2014-01-24 | 2014-04-23 | 中国科学院光电技术研究所 | Telescope secondary mirror position correcting method based on optical spot definition function |
| CN103744173B (en) * | 2014-01-24 | 2016-01-20 | 中国科学院光电技术研究所 | A kind of telescope secondary mirror method for correcting position based on spot definition function |
| WO2018139949A1 (en) * | 2017-01-25 | 2018-08-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Даурия - спутниковые технологии" | High-resolution optical remote sensing telescope for micro-spacecraft |
| RU2702842C1 (en) * | 2019-02-22 | 2019-10-11 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Lens of surveying system for remote sensing of earth of high-resolution visible and near-ir ranges for spacecrafts of micro class |
| RU198064U1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-06-16 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "СПЕКТР" | X-ray magnifier |
| CN112485955A (en) * | 2020-12-18 | 2021-03-12 | 长光卫星技术有限公司 | Carbon fiber thin-wall cylindrical main support structure of large-caliber space camera |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201201359A1 (en) | 2013-10-30 |
| EA022143B1 (en) | 2015-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9297987B2 (en) | Wide field athermalized orthoscopic lens system | |
| RU2475788C1 (en) | Catadioptric telescope | |
| RU2386155C1 (en) | Large-aperture lens | |
| US10054773B2 (en) | Wide-field infrared imaging system | |
| RU2443005C2 (en) | Catadioptric telescope | |
| CN110543006A (en) | Optical system of wide-field wide-band astronomical telescope | |
| RU2348059C1 (en) | Large-aperture lens | |
| KR100486379B1 (en) | MICROSCOPE EYEPIECE WITH 10x MAGNIFICATION | |
| RU2248024C2 (en) | Katadioptrical telescope | |
| RU163268U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
| RU2472190C1 (en) | Catadioptric telescope | |
| RU162318U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
| CN105259637B (en) | A kind of big target surface day and night confocal high-definition fixed-focus camera lens | |
| RU2650055C1 (en) | Catadioptric telescope | |
| CN102967936B (en) | Optical device for infrared dynamic tracking property test | |
| RU23508U1 (en) | DEVICE OF CATADIOPTRICAL TELESCOPE | |
| RU162010U1 (en) | OPTICAL SYSTEM WIDE-ANGLE TELESCOPE VT-78D | |
| CN114236796B (en) | Visible light-medium wave infrared afocal optical system | |
| Klevtsov | New optical systems for small-size telescopes | |
| US2603128A (en) | Optical system for objectives and eyepieces | |
| RU2759050C1 (en) | Doublet-objective lens | |
| RU2737029C1 (en) | Large aperture lens | |
| RU195644U1 (en) | MIRROR LENS LENS | |
| RU2726261C1 (en) | High-output lens | |
| RU35446U1 (en) | Space telescope lens |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner |