Зеркально-линзовая спектральная камера Советский патент 1977 года по МПК G02B17/08 G01J3/18 

I

Изобретение относится к оптическому приборостроению, точнее к камерам астрономических снектрографов.

Известны Камеры астрономических спектрографов, выполненные по оптической схеме Шмидта, содержащие дифракционную решетку, коррекционную пластину Шмидта, главное вогнутое зеркало и приемник излучения

Недостатком известных систем является ограниченная диснерсия и малое ноле зрения камеры.

Наиболее близкой к изобретению является спектральная камера Пфунда, содержащая дифракционную рещетку, объектив, вынолненный из плоского зеркала с центральным отверстием и вогнутого зеркала, и приемник изображения, установленный за плоским зеркалом и совмещенный с фокальной плоскостью вогнутого зеркала 2.

Недостатком этой спектральной камеры является малое ноле зрения, ограниченное наличием аберрации кома и больщим виньетированием, вызванным расположением наклонно установленного плоского зеркала в плоскости дисиерсии дифракционной решетки.

Целью изобретения является расширение поля зрения и уменьшение виньетирования с одновременным сохранением качества аберрационной коррекции.

Поставленная цель достигается тем, что она снабжена корректором аберраций, размещенным между дифракционной решеткой и плоским зеркалом на расстоянии, нревыщающем

фокусное расстояние вогнутого зеркала, и вынолненным из положительного и отрицательного одиночных меннсков, обращенных вогнутостью к изображению, а оптическая ось корректора и нормаль к плоскому зеркалу лежат

в плоскости, перпендикулярной плоскости дисперсии дифракциоиной решетки.

На фиг. 1 представлена оптическая схема зеркально-линзовой спектральной камеры; на фиг. 2 - вид А па фиг. 1.

Предложенная камера содержит дифракционную решетку 1, наклонно установленное плоское зеркало 2, имеющее центральное отверстие 3, вогнутое зеркало 4, нанрнмер, сферическое, корректор аберраций 5 н приемник изображения 6.

Корректор аберраций 5 выполнен из двух менисков 7 н 8, обращенных вогнутостью к изображению, и удален от зеркала 2 на расстояние, превышаюшее фокусное расстояние вогнутого зеркала 4. Мениск 7 выполнен отрицательным, а мениск 8 положительным. Радиусы менисков 7, 8 рассчитываются из условия устранения сферической и хроматической аберрации третьего порядка объектива

спектральной камеры. Исправление комы определяет положение менисков 7, 8.

Зеркало 2 ориентировано таким образом, что нормаль к этому зеркалу и оптическая ось корректора аберрации 5 лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости дисперсии дифракционной решетки 1 (т. е. в плоскости ее штрихов).

Приемник -изображения 6, например ЭОП, устанавливается на оси вогнутого зеркала 4 так, что поверхность его фотокатода совпадает с фокальной плоскостью объектива камеры, расположенной за зеркалом 2. Угол а между оптическими осями вогнутого зеркала 4 и корректора аберраций 5 целесообразно выбрать близким к 45°, т. е. в пределах 45-50°.

При работе астросцектрографа пучок излучения, дифрагированный решеткой 1 и имеющий эллиптическое поперечное сечение с большой осью, лежашей в плоскости дисперсии решетки (перпендикулярной плоскости чертежа), проходит через афокальный корректор 5 и падает на зеркало 2. Так как нормаль к зер-калу 2 и оптическая ось корректора 5 лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости дисперсии, то после отражения пучка излучения от дифракционной решетки 1 увеличение его поперечного сечения происходит только в одном направлении. Это позволяет уменьшить размеры зеркал 4 и, что особенно важно, размер отверстия 3 в зеркале 2 в направлении большой оси эллипса.

Благодаря выбору угла а близким к 45° обеспечивается оптимальное соотношение оптических элементов. Увеличение этого угла приводит к возрастанию поперечного сечения пучка и, следовательно, к увеличению размеров зеркал. Уменьшение же угла а невозможно, так как часть пучка, падаюш,его на зеркало 2, будет срезаться нижним краем вогнутого зеркала 4. Отразившись от зеркала 2, пучок падает на вогнутое зеркало 4 и фокусируется им на фотокатод ЭОПа. Поле зрения камеры достигает 35 мм.

Увеличение линейного поля зрения позволяет использовать в астроспектрографе решетки с большим числом штрихов, т. е. дает возможность получить большее значение фактора обратной линейной дисперсии.

Так как оптическая ось корректора аберраций 5 и нормаль к плоскому зеркалу 2 лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости дисперсии дифракционной решетки 1, то благодаря этому достигается уменьшение центрального экранирования, создающего дополнительное виньетирование. В результате зеркально-линзовая спектральная камера обладает значительно большим линейным полем

0 зрения, чем известная «амера Пфунда, имеющая аналогичную дифракционную решетку и объектив с таким же фокусным расстоянием. Благодаря этому можно успешно использовать в заявляемой спектральной камере современные приемники излучения - ЭОПы с большим линейным полем зрения.

Формула изобретения

0 Зеркально-линзовая спектральная камера с внешним фокусом, содержащая последовательно установленные вдоль оптической оси дифракционную решетку, объектив, выполненный из плоского зеркала с центральным отверстием и вогнутого зеркала, и приемник изображения, установленный за плоским зеркалом и совмещенный с фокальной плоскостью вогнутого зеркала, отличающаяся тем, что, с целью расширепия поля зрения

0 и уменьшения виньетирования с одновременным сохранением качества аберрационной коррекции, она снабжена корректором аберраций, размещенным между дифракционной решеткой и плоским зеркалом на расстоянии,

5 превышающем фокусное расстояние вогнутого зеркала, и выполненным из положительного и отрицательного одиночных менисков, обращенных вогнутостью к изображению, а оптическая ось корректора и нормаль « плоскоQ му зеркалу лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости дисперсии дифракционной решетки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР №316059, кл. G 02В 23/04, 1971.

2. Сойер Р., Экспериментальная спектроскопия, М., Иностранная литература, 1953, с. 86 (прототип).

Фиг i

V.

fuz I