ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ ТЕЛЕСКОПА Российский патент 2007 года по МПК G02B17/08 

Настоящее предложение относится к области экспериментальной астрофизики и предназначено для улучшения основных характеристик зеркально-линзовых объективов астрономических телескопов.

Прототипом предлагаемого технического решения является известная схема «менисковый брахит» с корректором в виде клиновидной менискообразной линзы и сферическим зеркалом [1], представляющая собой систему «мениск - вогнутое зеркало» со входным зрачком, вырезанным эксцентрично оси, проходящей через центры кривизны поверхностей мениска и сферического зеркала как показано на фигуре 1. Конструктивные параметры системы могут быть найдены по следующим приближенным эмпирическим формулам:

где D - диаметр исходной системы «мениск - вогнутое зеркало», R₁ - радиус кривизны первой по ходу лучей поверхности корректора, R₂ - радиус кривизны второй по ходу лучей поверхности корректора, R₃ - радиус кривизны зеркала, d₁ - толщина мениска по оси, d₂ - расстояние между менисковым корректором и зеркалом, ∀=f/D, где f - фокусное расстояние системы, A=1/∀.

Преимуществами таких систем являются: отсутствие экранирования входного зрачка, высокая светосила, большое исправленное поле зрения и закрытая труба. Основным недостатком системы является сложность изготовления децентрированного коррекционного элемента, представляющего собой клиновидную менискообразную линзу, что требует применения высокоточных приспособлений для решения технологических проблем при исправлении ошибок толщины и формы такой линзы.

Целью изобретения является удешевление конструкции, связанное с упрощением технологии изготовления и контроля геометрических параметров децентрированного коррекционного элемента при высоком качестве коррекции аберраций.

Поставленная цель достигается тем, что коррекционный элемент системы «менисковый брахит» составлен из двух обычных линз - плосковогнутой и плосковыпуклой с одинаковой осевой толщиной, изготовленных из одного сорта стекла и обращенных друг к другу плоскими поверхностями как показано на фигуре 2. Плосковогнутая линза обращена вогнутой стороной к объекту и наклонена на угол:

где R₁ - радиус кривизны плосковогнутой линзы, определяемый по формулам (1), Н_c - децентрировка входного зрачка. Осевая толщина d_m каждой линзы равна:

где R₂ - радиус кривизны плосковыпуклой линзы, определяемой по формулам (1), d - осевая толщина мениска системы «мениск - вогнутое зеркало», определяемая по формулам (1). Плосковыпуклая линза смещена в меридиональном направлении относительно центра плосковогнутой линзы на величину:

При выполнении условий (3) и (4) предлагаемый составной оптический элемент геометрически эквивалентен коррекционному элементу системы «менисковый брахит».

Были проведены сравнительные расчеты системы «менисковый брахит» диаметром 200 мм и фокусным расстоянием 1500 мм для поля зрения 2ω=1° и предлагаемой оптической системы с теми же параметрами. Расчеты показали идентичность аберраций предлагаемой системы и прототипа. Однако в отличие от своего прототипа, при изготовлении менискового корректора, в котором требуется на стадии шлифовки выдерживать допуск на клиновидность ±10''-20'', что соответствует ошибкам в толщине на краю ±0.01-0.02 мм и на толщину мениска по оси ±0.1 мм, в предлагаемой системе такая точность достигается взаимным смещением компонентов на величину порядка миллиметров, что легко поддается контролю и, при обнаружении ошибки, исправляется внесением соответствующей поправки в Δh.

Предлагаемая оптическая система позволяет значительно упростить изготовление и контроль коррекционного элемента «менискового брахита». При малых диаметрах линз (до 200 мм) технологически корректор может быть осуществлен склеиванием плоских поверхностей линз.

Изготовление предлагаемой зеркально-линзовой системы предполагает использование стандартных материалов и технологий.

Источники информации

1. Максутов Д.Д. Астрономическая оптика. - М.: Физико-математическая литература, 1979.

2. Михельсон Н.Н. Оптика астрономических телескопов и методы ее расчета. - М.: Физико-математическая литература, 1995.

Зеркально-линзовый объектив телескопа состоит из децентрированного коррекционного линзового элемента и сферического вогнутого зеркала, наклоненного на угол, необходимый для вывода фокальной плоскости за пределы входного зрачка. Коррекционный линзовый элемент выполнен из двух линз - плосковогнутой и плосковыпуклой, изготовленных из одного сорта стекла и с одинаковой осевой толщиной d_м, вычисляемой по математической формуле, указанной в формуле изобретения. При этом плосковогнутая линза, обращенная вогнутой стороной к объекту, наклонена на угол, определяемый по математической формуле, а плосковыпуклая линза, плоской стороной соприкасающаяся с плоской поверхностью плосковогнутой линзы, смещена в меридиональной плоскости относительно центра плосковогнутой линзы. Технический результат - упрощение технологии изготовления и контроля геометрических параметров децентрированного коррекционного элемента при высоком качестве коррекции аберраций. 2 ил.

Широкоугольный зеркально-линзовый объектив телескопа, состоящий из децентрированного коррекционного линзового элемента и сферического вогнутого зеркала, наклоненного на угол, необходимый для вывода фокальной плоскости за пределы входного зрачка, отличающийся тем, что коррекционный линзовый элемент выполнен составным из двух линз - плосковогнутой и плосковыпуклой, изготовленных из одного сорта стекла и с одинаковой осевой толщиной d_м, вычисляемой по формуле:

где Н_с - децентрировка входного зрачка;

R₁ - радиус кривизны вогнутой поверхности плосковогнутой линзы;

R₂ - радиус кривизны выпуклой поверхности плосковыпуклой линзы,

при этом R₁, R₂ и d определяются из следующих соотношений:

R₁/D=-0,599∀^0,66,

R₂/D=-[0,599∀^0,66+0,0599+0,0073A],

d/D=0,1,

где D - диаметр объектива; ∀=f/D, где f - фокусное расстояние объектива; A=1/∀, при этом плосковогнутая линза, обращенная вогнутой стороной к объекту, наклонена на угол , а плосковыпуклая линза, плоской стороной соприкасающаяся с плоской поверхностью плосковогнутой линзы, смещена в меридиональной плоскости относительно центра плосковогнутой линзы на величину Δh=(2d_м-R₂+R₁)·tgϕ.