Peililinssioptiset järjestelmät ovat eräänlaisia optisia järjestelmiä , jotka sisältävät sekä heijastavia että taittavia elementtejä. Tällaisia järjestelmiä kutsutaan myös katadioptriksi , ja ne eroavat katoptrisista , jotka koostuvat vain pallomaisista peileistä , koska niissä on linssit , jotka korjaavat jäännöspoikkeamat [1] . Peililinssijärjestelmille löytyi käyttöä valonheittimissä , ajovaloissa , varhaisissa majakoissa , mikroskoopeissa ja kaukoputkissa sekä tele- ja supernopeissa linsseissä .
Katadioptriset järjestelmät ovat saaneet pääkehityksen kaukoputkissa, koska ne mahdollistavat peilien pallomaisen pinnan käytön , joka on teknisesti paljon edistyneempi kuin muut kaarevat pinnat . Lisäksi peilioptiikassa ei ole kromaattista aberraatiota . Tämä tekee mahdolliseksi luoda suhteellisen halpoja halkaisijaltaan suuria teleskooppeja. Halkaisijaltaan suhteellisen pieniä korjaavia linssejä voidaan käyttää heijastavissa kaukoputkissa hyödyllisen näkökentän lisäämiseksi , mutta niitä ei luokitella peililinssiset teleskoopit. Peililinssiteleskooppeja kutsutaan yleensä sellaisiksi, joissa linssielementit ovat kooltaan verrattavissa pääpeiliin ja jotka on suunniteltu korjaamaan kuvaa (sen rakentaa pääpeili).
Optiikan lakien mukaan peilin pinnan karheus ei saa olla huonompi kuin λ/8, missä λ on aallonpituus ( näkyvä valo on 550 nm) ja pinnan muodon poikkeama lasketusta. vaihteluvälillä 0,02 µm - 1 µm [2] . Siten suurin vaikeus peilin valmistuksessa on tarve tarkkailla pinnan kaarevuutta erittäin tarkasti. Pallomainen peili on teknisesti paljon helpompaa kuin parabolinen ja hyperbolinen , joita käytetään heijastavissa teleskoopeissa . Mutta itse pallomaisessa peilissä on erittäin suuria pallomaisia poikkeamia ja se on käyttökelvoton. Alla kuvatut teleskooppijärjestelmät ovat yrityksiä korjata pallomaisen peilin poikkeavuuksia lisäämällä optiseen järjestelmään lasilinssi, jolla on erityinen kaarevuus ( korjain ).
Ensimmäiset katadioptriset teleskoopit sisältävät järjestelmät, jotka koostuvat yhdestä linssistä ja Mangin-peilistä . Ensimmäisen tämän tyyppisen teleskoopin patentoi WF Hamilton vuonna 1814 . Saksalainen optikko Ludwig Schupmann ( saksa: Ludwig Schupmann ) asetti 1800-luvun lopulla pallomaisen peilin objektiivin tarkennuksen taakse ja lisäsi järjestelmään kolmannen elementin - linssinkorjaimen . Nämä teleskoopit eivät kuitenkaan saavuttaneet suosiota, koska ne työnnettiin sivuun akromaattisten refraktorien ja heijastimien ansiosta. On mielenkiintoista huomata, että 1900-luvun lopulla jotkut optikot osoittivat jälleen kiinnostusta näihin järjestelmiin: esimerkiksi vuonna 1999 brittiläinen amatööritähtitieteen ja -teleskooppirakenne John Wall patentoi Zerochromat-teleskoopin optisen järjestelmän [3] .
Vuonna 1930 virolais-saksalainen optikko, Hampurin observatorion työntekijä Bernhard Schmidt , asensi kalvon pallomaisen peilin kaarevuuden keskelle, mikä eliminoi välittömästi sekä kooman että hajataittoisuuden . Pallopoikkeaman poistamiseksi hän asetti erityisen muotoillun linssin kalvoon , joka on neljännen asteen pinta. Tuloksena on valokuvauskamera, jossa on ainoa aberraatio, kentän kaarevuus ja hämmästyttävät ominaisuudet: mitä suurempi kameran aukko , sitä parempia kuvia se antaa ja sitä suurempi on näkökenttä.
Vuonna 1946 James Baker asensi kuperan toissijaisen peilin Schmidt-kammioon ja sai tasaisen kentän. Hieman myöhemmin tätä järjestelmää muutettiin ja siitä tuli yksi edistyneimmistä järjestelmistä: Schmidt - Cassegrain , joka antaa diffraktiivisen kuvanlaadun kentällä, jonka halkaisija on 2 astetta. Korjaimen kääntöpuolen aluminoitua keskiosaa käytetään yleensä toissijaisena peilinä.
Schmidt-teleskooppia käytetään erittäin aktiivisesti astrometriassa taivaan tutkimuksissa. Sen tärkein etu on erittäin suuri näkökenttä, jopa 6 °. Polttopinta on pallo, joten astrometristit eivät yleensä korjaa kentän kaarevuutta, vaan käyttävät kaarevia valokuvalevyjä . .
Vuonna 1941 Dmitri Maksutov havaitsi, että pallomaisen peilin pallopoikkeama voitaisiin kompensoida suuren kaarevuuden omaavalla meniskillä . Löytämällä hyvän etäisyyden meniskin ja peilin välillä Maksutov onnistui pääsemään eroon koomasta ja astigmatismista . Kentän kaarevuus, kuten Schmidt-kamerassa, voidaan poistaa asentamalla tasokupera linssi lähelle polttotasoa - ns. Piazzi-Smith-objektiivi .
Aluminisoituaan meniskin keskiosan Maksutov hankki Cassegrain- ja Gregory-teleskooppien meniskianalogeja. Melkein kaikkien tähtitieteilijöitä kiinnostavien teleskooppien meniskianalogeja on ehdotettu. Erityisesti Maksutov-Cassegrain- teleskooppeja käytetään usein modernissa amatööritähtitiedessä , ja vähäisemmässä määrin Maksutov-Newton- ja Maksutov-Gregory-teleskooppeja.
On huomattava, että Maksutov-Cassegrain-teleskooppeja on kahta päätyyppiä, joiden välinen ero on toissijaisen peilin tyypissä. Yhdessä tapauksessa toissijainen peili, kuten edellä mainittiin, on aluminoitu ympyrä meniskin sisäpinnalla. Tämä yksinkertaistaa ja alentaa rakennuskustannuksia. Kuitenkin, koska meniskin ulko- ja sisäpinnan kaarevuussäteet ovat samat, pallopoikkeaman eliminoimiseksi hyväksyttäviin arvoihin on tarpeen lisätä järjestelmän polttosuhdetta. Siksi valtaosa kaupallisesti valmistetuista pienistä amatööriluokan kaukoputkeista on pitkäpolttoisia ja niiden polttosuhde on luokkaa 1/12–1/15.
Tämän tyyppisiä teleskooppeja kutsutaan englanninkielisissä lähteissä Gregory-Maksutov tai Spot-Maksutov , koska patentti tällaiselle järjestelmälle (ja sekundääripeilin tyypille) myönnettiin amerikkalaiselle optikolle ja insinöörille John Gregorylle ( John F. Gregory , 1927-2009). Ensimmäinen tämän tyyppinen kaupallinen amatööriteleskooppi oli Questar , joka julkaistiin vuonna 1954.
Tehokkaampien järjestelmien ja huippuluokan kaukoputkien luomiseksi käytetään erillistä toissijaista peiliä, joka on kiinnitetty meniskiin. Erillisen peilin olemassaolo mahdollistaa sen, että sille voidaan antaa vaadittu geometrinen muoto muuttamatta meniskin rakennetta. Englanninkielisissä lähteissä tätä Maksutov-teleskoopin versiota kutsutaan nimellä Maksutov-Sigler tai Maksutov-Rutten .
Pallomaiset peilit ovat löytäneet sovelluksen myös valokuvaus- ja kuvaamisteleobjektiivien suunnittelussa . Peililinssirakenteen ansiosta kehyksen pituus on huomattavasti pienempi , joten objektiivit, joiden polttoväli on 1000 mm tai enemmän, ovat paljon pienempiä ja kevyempiä kuin perinteiset teleobjektiivit [4] . Joissakin tapauksissa linssien määrän vähentäminen voi vähentää kromaattisia poikkeamia .
Refleksi- ja heijastinlinssejä ei yleensä ole varustettu säädettävällä aukolla , ja niiden kiinteä aukko vaihtelee välillä f / 5,6 - f /11 [1] . Siksi voit kuvata niillä vain hyvässä valaistuksessa tai valokuvamateriaaleille, joilla on korkea valoherkkyys . Joissakin erikoispeililinssissä voi olla myös erittäin suuri aukko (esimerkiksi erittäin nopeaan kuvaamiseen suunnitellun CV-objektiivin aukko oli 0,5 [5] ).
Refleksilinssillä luotujen kuvien ominainen piirre on epätarkkojen kirkkaiden valonlähteiden sirontaympyrän muoto. Tällaiset lähteet on kuvattu renkaina, jotka vastaavat linssin sisääntulopupillin muotoa. Joissakin tapauksissa tämäntyyppinen sumeus luo eräänlaisen ilmeikkään optisen kuvion .
Refleksilinssien taajuus-kontrastivaste on melko alhainen. Tämäntyyppiset objektiivit saivat jonkin verran suosiota 1970-luvun alussa suhteellisen kompaktinsa ja alhaisten kustannustensa vuoksi. Pieni aukko ja pehmeä optinen muotoilu pakottivat kuitenkin kaksikomponenttisten linssien teleobjektiivit periksi.
Neuvostoliiton valokuvaelokuvalinsseissä käytettiin pääasiassa Maksutov-järjestelmää [6] . Esimerkkinä ovat MTO- ja ZM -sarjojen linssit.
Katadioptriset järjestelmät ovat peili- ja linssijärjestelmien synteesi. Niillä on monia etuja, mutta ne ovat myös perineet joitain haittoja.
EdutPeililinssijärjestelmät luotiin etsimään kompromissia. Niiden käyttö on rajoitettua. Niiden pieni koko ja tarkennus eivät salli niiden käyttöä astrofysikaalisiin tarkoituksiin, mutta kaukoputket ovat laajalti käytössä astrometrien keskuudessa.
| Filmi- ja valokuvalinssien tyypit | |
|---|---|
| Linssit | |
| Muuntimet | |
| Katso myös | |