A tükörlencsés optikai rendszerek egyfajta optikai rendszerek , amelyek tükröző és fénytörő elemeket is tartalmaznak. Az ilyen rendszereket katadioptriásnak is nevezik , és a csak gömb alakú tükrökből álló katoptriás rendszertől a maradék aberrációkat korrigáló lencsék jelenlétében különböznek [1] . A tükörlencsés rendszereket keresőlámpákban , fényszórókban , korai világítótornyokban , mikroszkópokban és teleszkópokban , valamint teleobjektívekben és szupergyors lencsékben alkalmazták .
A katadioptriás rendszerek a teleszkópok fő fejlesztését kapták, mivel lehetővé teszik a tükrök gömbfelületének használatát , amely technológiailag sokkal fejlettebb, mint a többi ívelt felület . Ezenkívül a tüköroptika mentes a kromatikus aberrációtól . Ez lehetővé teszi viszonylag olcsó, nagy átmérőjű teleszkópok létrehozását. A viszonylag kis átmérőjű korrekciós lencséket visszaverő teleszkópokban lehet használni a hasznos látómező növelésére , de nem sorolják őket tükörlencsés teleszkópok közé. Tükörlencsés teleszkópoknak szokták nevezni azokat, amelyekben a lencseelemek mérete a főtüköréhez hasonlítható, és a kép korrigálását szolgálják (ezt a főtükör építi).
Az optika törvényei szerint a tükör felületi érdessége nem lehet rosszabb λ/8-nál, ahol λ a hullámhossz ( a látható fény 550 nm), és a felület alakjának eltérése a számítotttól 0,02 µm és 1 µm közötti tartományban [2] . Így a tükör gyártásának fő nehézsége az, hogy nagyon pontosan kell megfigyelni a felület görbületét. Technológiailag sokkal könnyebb gömb alakú tükröt készíteni, mint parabolikus és hiperbolikus tükröt , amelyeket a visszaverő teleszkópokban használnak . De maga a gömbtükör nagyon nagy gömbaberrációkkal rendelkezik , és használhatatlan. Az alábbiakban ismertetett teleszkóprendszerek a gömbtükör aberrációit próbálják kijavítani azáltal, hogy speciális görbületű üveglencsét ( korrektort ) adnak az optikai rendszerhez.
A katadioptriás teleszkópok első típusai egy objektívből és egy Mangin tükörből álló rendszereket tartalmaznak . Az első ilyen típusú teleszkópot a WF Hamilton szabadalmaztatta 1814-ben . A 19. század végén Ludwig Schupmann német optikus ( németül Ludwig Schupmann ) egy gömb alakú tükröt helyezett el egy objektív fókusza mögé, és egy harmadik elemmel egészítette ki a rendszert - egy lencsekorrektort . Ezek a teleszkópok azonban nem nyertek népszerűséget, az akromatikus refraktorok és reflektorok szorongatták őket. Érdekesség, hogy a 20. század végén néhány látszerész ismét érdeklődést mutatott ezek iránt a sémák iránt: 1999-ben például a brit amatőrcsillagászat és távcsőépítés, a John Wall szabadalmaztatta a Zerochromat távcső optikai sémáját [3] .
1930-ban egy észt-német látszerész, a hamburgi obszervatórium munkatársa, Bernhard Schmidt egy gömbtükör görbületének közepébe szerelt be egy membránt, azonnal megszüntetve a kómát és az asztigmatizmust . A szférikus aberráció kiküszöbölésére speciálisan kialakított lencsét helyezett a membránba , amely egy 4. rendű felület. Az eredmény egy olyan fényképező kamera, amely az egyetlen aberrációval, térgörbülettel és lenyűgöző tulajdonságokkal rendelkezik: minél nagyobb a fényképezőgép rekesznyílása , annál jobb képeket ad, és annál nagyobb a látómező.
1946-ban James Baker egy domború másodlagos tükröt telepített a Schmidt-kamrába, és egy sík mezőt kapott. Valamivel később ezt a rendszert módosították, és az egyik legfejlettebb rendszerré vált: Schmidt - Cassegrain , amely egy 2 fokos átmérőjű mezőn diffrakciós képminőséget ad. A korrektor hátoldalának alumíniumozott középső részét általában másodlagos tükörként használják.
A Schmidt-teleszkópot nagyon aktívan használják az asztrometriában az égbolt felmérésére. Fő előnye a nagyon nagy, akár 6°-os látómező. A fókuszfelület egy gömb, ezért az asztronikusok általában nem korrigálják a térgörbületet, hanem íves fotólemezeket használnak . .
1941-ben Dmitrij Makszutov úgy találta, hogy a gömbtükör gömbi aberrációját nagy görbületű meniszkusz kompenzálja . Jó távolságot találva a meniszkusz és a tükör között, Maksutovnak sikerült megszabadulnia a kómától és az asztigmatizmustól . A mező görbülete, akárcsak a Schmidt kameránál, kiküszöbölhető, ha a fókuszsík közelében síkonvex lencsét szerelünk fel - az úgynevezett Piazzi-Smith objektívet .
A meniszkusz központi részének alumíniumozása után Maksutov megszerezte a Cassegrain és Gregory teleszkóp meniszkusz analógjait. Szinte az összes csillagászok érdeklődésére számot tartó teleszkóp meniszkusz analógját javasolták. Különösen a Maksutov-Cassegrain távcsöveket gyakran használják a modern amatőr csillagászatban , és kisebb mértékben a Maksutov-Newton és a Maksutov-Gregory távcsöveket.
Meg kell jegyezni, hogy a Maksutov-Cassegrain teleszkópoknak két fő típusa van, amelyek közötti különbség a másodlagos tükör típusában rejlik. Az egyik esetben a másodlagos tükör, amint azt fentebb említettük, egy aluminizált kör a meniszkusz belső felületén. Ez leegyszerűsíti és csökkenti az építési költségeket. Mivel azonban a meniszkusz külső és belső felületének görbületi sugara megegyezik, a szférikus aberráció elfogadható értékekre való kiküszöbölése érdekében a rendszer fókuszarányát növelni kell. Ezért a kereskedelemben gyártott kisméretű amatőr távcsövek túlnyomó többsége hosszú fókuszú, és 1/12-1/15 nagyságrendű fókuszarányuk van.
Az ilyen típusú teleszkópokat az angol források Gregory-Maksutov vagy Spot-Maksutov néven emlegetik , mivel az ilyen séma (és a másodlagos tükör típusa) szabadalmát John Gregory amerikai optikus és mérnök ( John F. Gregory , 1927-2009). Az első ilyen típusú kereskedelmi amatőr távcső a Questar volt , amelyet 1954-ben bocsátottak vízre.
Erősebb rendszerek és csúcskategóriás teleszkópok létrehozásához külön másodlagos tükröt használnak, amely a meniszkuszhoz van rögzítve. A különálló tükör jelenléte lehetővé teszi a kívánt geometriai alak megadását a meniszkusz kialakításának megváltoztatása nélkül. Az angol forrásokban a Maksutov-távcső ezen változatát Maksutov–Sigler vagy Maksutov–Rutten néven említik .
A gömbtükrök a fényképészeti és filmező teleobjektívek tervezésében is alkalmazásra találtak . A tükörlencsés kialakításnak köszönhetően a keret hossza jelentősen lecsökken , így az 1000 mm-es vagy annál nagyobb gyújtótávolságú objektívek sokkal kompaktabbak és könnyebbek, mint a hagyományos teleobjektívek [4] . Egyes esetekben a lencsék számának csökkentése csökkentheti a kromatikus aberrációkat .
A reflex és a reflexlencsék általában nem rendelkeznek állítható rekesznyílással , és fix rekeszértékük f / 5,6 és f /11 között van [1] . Ezért csak jó megvilágítás mellett vagy magas fényérzékenységű fényképészeti anyagokon fényképezhet velük . Egyes speciális tükörlencsés objektívek rekeszértéke is nagyon nagy lehet (például egy ultra-nagy sebességű filmezésre tervezett CV-objektív 0,5 rekeszértéke [5] ).
A reflexlencsével készített képek jellegzetessége az élesen megjelenített erős fényforrásokból származó szórási kör alakja. Az ilyen forrásokat a lencse bemeneti pupillája alakjának megfelelő gyűrűkként ábrázolják . Egyes esetekben az ilyen típusú elmosódás egyfajta kifejező optikai mintát hoz létre .
A reflexlencsék frekvencia-kontraszt válasza meglehetősen alacsony. Ez a fajta objektív az 1970-es évek elején szerzett némi népszerűséget viszonylagos kompaktságának és alacsony költségének köszönhetően. Az alacsony rekeszérték és a lágy optikai kialakítás azonban a kétkomponensű objektíves teleobjektíveket engedni kényszerítette.
A szovjet foto-mozi objektívek elsősorban a Maksutov-rendszert használták [6] . Példa erre az MTO és a ZM sorozat lencséi.
A katadioptriás rendszerek tükör- és lencserendszerek szintézise. Számos előnyük van, de vannak öröklött hátrányai is.
ElőnyökA tükörlencsés rendszereket a kompromisszumot keresve hozták létre. Felhasználásuk korlátozott. Kis méretük és fókuszuk nem teszi lehetővé asztrofizikai célokra való felhasználásukat, de a távcsöveket széles körben használják az asztronikusok körében.
| Film- és fotóobjektívek típusai | |
|---|---|
| Lencsék | |
| Átalakítók | |
| Lásd még | |