Тридзеркальний анастигмат оптична система телескопа рефлектора з трьома кривими дзеркала яка дозволяє мінімізувати три о

Тридзеркальний анастигмат — оптична система телескопа-рефлектора з трьома кривими дзеркала, яка дозволяє мінімізувати три основні оптичні аберації — сферичну аберацію, кому та астигматизм. Застосовується, перш за все, для забезпечення широких полів огляду, значно більших, ніж це можливо для телескопів лише з однією або двома вигнутими поверхнями.

Тридзеркальний анастигмат конструкції Поля або Поля—Бейкера.
Конструкція Поля має параболічне головне дзеркало і сферичні вторинне й третинне дзеркала;
у конструкції Поля—Бейкера вторинне дзеркало замінено на еліптичне для вирівнювання фокальної площини.

Телескоп лише з одним вигнутим дзеркалом, наприклад ньютонівський телескоп, завжди матиме аберації. Якщо дзеркало сферичне, він страждатиме від сферичної аберації. Якщо дзеркало зробити параболічним (щоб уникнути сферичної аберації), то він страждатиме від коми та позаосьового астигматизму. В оптичних схемах із двома вигнутими дзеркалами, таких як телескоп Річі — Кретьєна, можна також мінімізувати кому. Це дозволяє ширше поле огляду, а залишковий астигматизм навколо викривлених об'єктів є симетричним, що дозволяє проводити астрометрію в широкому полі огляду. Утім, астигматизм можна зменшити, включивши третій оптичний елемент. Коли такий елемент є дзеркалом, результатом є тридзеркальний анастигмат. На практиці конструкція може містити також деяку кількість плоских згорткових дзеркал, які застосовують для згинання оптичного шляху в зручніші конфігурації.

Історія

Для уникнення всіх аберацій третього порядку можна застосувати багато тридзеркальних комбінацій. Загалом така задача потребує розв'язання доволі складної системи рівнянь. Однак, деякі конфігурації досить прості, щоб їх можна було спроектувати, виходячи з кількох інтуїтивно зрозумілих концепцій.

Телескоп Поля

Вперше телескоп такого типу запропонував французький астроном Моріс Поль в 1935 році. Основна ідея схеми Поля полягає в тому, що сферичні дзеркала з вхідною діафрагмою в центрі кривизни, мають лише сферичну аберацію — без коми чи астигматизму (але вони створюють зображення на вигнутій поверхні, радіус кривизни вдвічі менший від радіуса сферичного дзеркала). Таким чином, якщо виправити сферичну аберацію, можна отримати дуже широке поле зору. Це схоже на дизайн (телескопу Шмідта), але в останньому виправлення зроблено за допомогою пластини-коректора заломлення замість третього дзеркала.

Телескоп Поля—Бейкера

Схема Поля мала викривлену фокальну поверхню, але це було виправлено в схемі Поля—Бейкера, яку запропонував в 1969 році Джеймс Ґілберт Бейкер. У схемі Поля—Бейкера відстань до вторинного дзеркала більша, а його форму змінено на еліптичну, що виправляє кривину поля і робить фокальну поверхню плоскою.

Приклади

Широке поле огляду, практично позбавлене аберацій, при збереженні високої світлосили в цьому дизайні зробило його одним із найбільш популярних для інструментів, що націлені на глибокі огляди неба:

Космічний телескоп ім. Джеймса Вебба є тридзеркальним анастигматом з еліпсоїдальним первинним, гіперболоїдним вторинним і еліпсоїдальним третинним дзеркалом.
У космічному телескоп Евклід застосовано схему Корша, один із варіантів тридзеркального анастигмата.
Обсерваторія ім. Вери Рубін (раніше відома як Великий синоптичний оглядовий телескоп) застосовує схему Ейзенберґа—Пірсона з додатковим рефракторним коректором.
У Надзвичайно великому телескопі застосовано тридзеркальний анастигмат із двома додатковими плоскими згортковими дзеркалами.
Космічний телескоп Ненсі Грейс Роман застосує тридзеркальний анастигмат із еліпсоїдальним первинним, гіперболоїдним вторинним і еліпсоїдальним третинним дзеркалом .

Див. також

Список типів телескопів

Джерела і посилання

Paul-Baker and other three-mirror anastigmatic aplanats — telescope-optics.net
Артюхина, Ніна (24 грудня 2021). ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ МЕТОДИКИ РОЗРАХУНКУ ТРИДЗЕРКАЛЬНИХ НЕЦЕНТРОВАНИХ АНАСТИГМАТІВ. Вісник Київського політехнічного інституту. Серія Приладобудування (англ.). № 62(2). с. 5—11. doi:10.20535/1970.62(2).2021.248877. ISSN 2663-3450. Процитовано 7 грудня 2023.

Примітки

Paul, Maurice (May 1935). Systèmes correcteurs pour réflecteurs astronomiques. Revue d'Optique Théorique et Instrumentale. 14 (5): 169—202.
Baker, J.G. (1969). On improving the effectiveness of large telescopes. . AES-5 (2): 261—272. Bibcode:1969ITAES...5..261B. doi:10.1109/TAES.1969.309914. S2CID 51647158.
Sacek, V. (14 July 2006). Paul-Baker and other three-mirror anastigmatic aplanats. Telescope-Optics.net. Процитовано 13 серпня 2013.
Contreras, James W.; Lightsey, Paul A. (22 October 2004). Optical design and analysis of the James Webb Space Telescope: Optical telescope element. У Sasian, Jose M.; Koshel, R. John; Manhart, Paul K.; Juergens, Richard C. (ред.). Novel Optical Systems Design and Optimization VII. Conference Proceedings of the SPIE. Т. 5524. с. 30. Bibcode:2004SPIE.5524...30C. doi:10.1117/12.559871. S2CID 120352992.
Telescope – Euclid Consortium (брит.). Процитовано 6 грудня 2023.
Pasquale, Bert A. та ін. (17 September 2018). Optical design and predicted performance of the WFIRST phase-b imaging optics assembly and wide field instrument. У Thibault, Simon; Mahajan, Virendra N.; Johnson, R. Barry (ред.). Current Developments in Lens Design and Optical Engineering XIX. Т. 107450K. с. 18. Bibcode:2018SPIE10745E..0KP. doi:10.1117/12.2325859. ISBN .

[1] Paul, Maurice (May 1935). Systèmes correcteurs pour réflecteurs astronomiques. Revue d'Optique Théorique et Instrumentale. 14 (5): 169—202.

[2] Baker, J.G. (1969). On improving the effectiveness of large telescopes. . AES-5 (2): 261—272. Bibcode:1969ITAES...5..261B. doi:10.1109/TAES.1969.309914. S2CID 51647158.

[3] Sacek, V. (14 July 2006). Paul-Baker and other three-mirror anastigmatic aplanats. Telescope-Optics.net. Процитовано 13 серпня 2013.

[4] Contreras, James W.; Lightsey, Paul A. (22 October 2004). Optical design and analysis of the James Webb Space Telescope: Optical telescope element. У Sasian, Jose M.; Koshel, R. John; Manhart, Paul K.; Juergens, Richard C. (ред.). Novel Optical Systems Design and Optimization VII. Conference Proceedings of the SPIE. Т. 5524. с. 30. Bibcode:2004SPIE.5524...30C. doi:10.1117/12.559871. S2CID 120352992.

[5] Telescope – Euclid Consortium (брит.). Процитовано 6 грудня 2023.

[6] Pasquale, Bert A. та ін. (17 September 2018). Optical design and predicted performance of the WFIRST phase-b imaging optics assembly and wide field instrument. У Thibault, Simon; Mahajan, Virendra N.; Johnson, R. Barry (ред.). Current Developments in Lens Design and Optical Engineering XIX. Т. 107450K. с. 18. Bibcode:2018SPIE10745E..0KP. doi:10.1117/12.2325859. ISBN .