Войти
150 мм апертура катадиоптрическая телескоп Максутова A катадиоптрическая оптическая система - это система, в которой рефракция и отражение объединены в оптическую систему, обычно через линзы (диоптрии ) и изогнутые зеркала (катоптрики ). Катадиоптрические комбинации используются в системах фокусировки, таких как прожекторы, фары, ранние маяковые системы фокусировки, оптические телескопы, микроскопы и телеобъективы объективы. Другие оптические системы, в которых используются линзы и зеркала, также называются «катадиоптрическими», например, датчики наблюдения катадиоптрические датчики.
Катадиоптрические комбинации использовались для многих ранних оптических системы. В 1820-х годах Огюстен-Жан Френель разработал несколько катадиоптрических отражателей для маяков. Леон Фуко в 1859 году разработал катадиоптрический микроскоп для противодействия аберрациям при использовании линз для изображения объектов с большим увеличением. В 1876 году французский инженер А. Манжен изобрел то, что впоследствии было названо зеркалом Манжена, вогнутым стеклянным отражателем с серебряной поверхностью на задней стороне стекла. Две поверхности отражателя имеют разные радиусы для коррекции аберрации сферического зеркала. Свет проходит через стекло дважды, в результате чего вся система действует как тройная линза . Зеркала Манжена использовались в прожекторах, где они давали почти настоящий параллельный луч. Во многих катадиоптрических телескопах используются отрицательные линзы с отражающим покрытием на задней стороне, которые называются «зеркалами Манжена», хотя они не являются одноэлементными объективами, такими как оригинальный Манжин, а некоторые даже предшествуют изобретению Манжена.
Катадиоптрические телескопы - это оптические телескопы, которые объединяют зеркала и линзы особой формы для формирования изображения. Обычно это делается для того, чтобы телескоп мог иметь в целом большую степень исправления ошибок, чем их цельнолинзовые или цельнозеркальные аналоги, с, следовательно, более широким безаберрационным полем зрения. Их конструкции могут иметь простые полностью сферические поверхности и использовать сложенный оптический путь, что снижает массу телескопа, что упрощает их изготовление. Во многих типах используются «корректоры», линза или изогнутое зеркало в комбинированной оптической системе формирования изображения, так что отражающий или преломляющий элемент может корректировать аберрации, создаваемые его аналогом.
Катадиоптрические диалиты - самый ранний тип катадиоптрических телескопов. Они состоят из одноэлементного преломляющего телескопа объектива в сочетании с отрицательной линзой с серебряной подложкой (похожей на зеркало Манжена). Первым из них был гамильтонов телескоп, запатентованный В. Ф. Гамильтоном в 1814 году. Медиальный телескоп Шупмана, разработанный немецким оптиком Людвигом Шупманном в конце XIX века, поместил катадиоптрическое зеркало за пределы фокуса главной части рефрактора и добавил в систему третий корректирующий / фокусирующий объектив.
Существует несколько конструкций телескопов, в которых используется размещение одной или нескольких линз полного диаметра (обычно называемых «пластиной корректора») перед сферическим главным зеркалом. Эти конструкции используют преимущества того, что все поверхности являются «сферически-симметричными», и изначально были изобретены как модификации оптических систем на основе зеркал (отражающих телескопов ), чтобы позволить им иметь плоскость изображения, относительно свободную от комы или астигматизм, чтобы их можно было использовать как астрографические камеры. Они работают, сочетая способность сферического зеркала отражать свет обратно в ту же точку с большой линзой в передней части системы (корректором), которая слегка искривляет падающий свет, позволяя сферическому зеркалу отображать объекты на бесконечности. Некоторые из этих конструкций были адаптированы для создания компактных длиннофокусных катадиоптрических кассегренов.
корректоров Шмидта, первых корректирующих пластин полного диаметра., использовался в Бернхарда Шмидта 1931 фотоаппарата Шмидта. Камера Шмидта представляет собой широкопольный фотографический телескоп с корректирующей пластиной в центре кривизны главного зеркала, создающей изображение в фокусе внутри сборки трубки в основном фокусе, где изогнутая пленочная пластина или детектор установлен. Относительно тонкий и легкий корректор позволяет создавать камеры Schmidt диаметром до 1,3 м. Сложная форма корректора требует нескольких процессов, начиная с плоского куска оптического стекла, создания вакуума с одной стороны, чтобы изогнуть всю деталь, затем шлифования и полировки другой стороны, чтобы получить точную форму, необходимую для исправления сферическая аберрация, вызванная главным зеркалом. Эта конструкция пригодна для многих вариантов Шмидта.
Световой путь в телескопах Шмидта – Кассегрена Идея замены сложной конструкции Шмидта пластина-корректор с простой в изготовлении полноапертурной сферической менисковой линзой (оболочка корректора мениска ) для создания широкопольного телескопа пришла в голову по крайней мере четырем разработчикам оптики в раздираемой войной Европе в начале 1940-х годов, включая Альберт Бауэрс (1940), Дмитрий Дмитриевич Максутов (1941), К. Пеннинг и Деннис Габор (1941). Секретность военного времени не позволяла этим изобретателям узнать о конструкциях друг друга, что привело к тому, что каждый из них стал самостоятельным изобретением. Альберт Бауэрс построил прототип менискового телескопа в августе 1940 года и запатентовал его в феврале 1941 года. В нем использовался сферически концентрический мениск и он подходил только в качестве монохроматической астрономической камеры. В более позднем дизайне он добавил цементированный дублет для исправления хроматической аберрации. Дмитрий Максутов построил прототип аналогичного типа менискового телескопа телескоп Максутова в октябре 1941 года и запатентовал его в ноябре того же года. Его конструкция исправляла сферические и хроматические аберрации, помещая слабый корректор мениска отрицательной формы ближе к главному зеркалу.
Световой путь в менисковом телескопе (Максутова – Кассегрена) 
Уравнения конструкции дублетного корректора Хафтона особый случай симметричной конструкции. Телескоп Houghton или телескоп Лурье-Хаутона - это конструкция, в которой используется широкая составная положительно-отрицательная линза по всей передней апертуре для коррекции сферической аберрации главного зеркала. два корректирующих элемента могут быть изготовлены из стекла одного и того же типа, поскольку хроматическая аберрация корректора Хаутона минимальна.
Корректор толще переднего корректора Шмидта-Кассегрена, но намного тоньше корректора мениска Максутова.. Все поверхности линз и поверхность зеркала имеют сфероидальную форму, что значительно упрощает любительскую конструкцию.
Световой путь в телескопе Кассегрена Аргунова Субапертурный корректор В конструкции корректирующие элементы обычно находятся в центре внимания гораздо более крупной цели. Эти элементы могут быть как линзами, так и зеркалами, но поскольку задействовано несколько поверхностей, добиться хорошей коррекции аберраций в этих системах может быть очень сложно. Примеры катадиоптрических телескопов с субапертурным корректором включают телескоп Аргунова – Кассегрена, телескоп Клевцова – Кассегрена и субапертурный корректор Максутова, которые используют в качестве вторичного зеркала « "оптическая группа, состоящая из линз и иногда зеркал, предназначенных для коррекции аберраций, а также ньютоновских телескопов Джонса-Берда, в которых используется сферическое главное зеркало в сочетании с небольшой корректирующей линзой, установленной рядом с фокусом.
Пример катадиоптрической линзы с использованием зеркала с задней поверхностью «манжиновое зеркало » (Minolta RF Rokkor-X 250mm f / 5.6) В также используются различные типы катадиоптрических систем линзы для фотоаппаратов, также известные как катадиоптрические линзы (CAT), отражающие линзы или зеркальные линзы. В этих линзах используется некоторая форма конструкции кассегрена, которая значительно уменьшает физическую длину оптического узла, частично за счет изгиба оптического пути, но в основном за счет эффекта телефото выпуклого вторичного зеркала, которое увеличивает фокусное расстояние во много раз. раз (до 4-5 раз). Таким образом создаются объективы с фокусным расстоянием от 250 мм до 1000 мм и более, которые намного короче и компактнее, чем их длиннофокусные или телефото аналоги. Более того, хроматическая аберрация, основная проблема с длинными преломляющими линзами, и внеосевая аберрация, основная проблема с отражающими телескопами, почти полностью устраняются катадиоптрической системой, делая изображение они подходят для заполнения большой фокальной плоскости камеры.
Пример «размытия радужной оболочки» или боке, создаваемого катадиоптрической линзой за сфокусированным светом. Катадиоптрические линзы, однако, имеют несколько недостатков. Тот факт, что они имеют центральное препятствие, означает, что они не могут использовать регулируемую диафрагму для управления светопропусканием. Это означает, что значение F-числа объектива фиксируется на общем расчетном фокусном отношении оптической системы (диаметр главного зеркала, деленный на фокусное расстояние). Невозможность остановить линзу приводит к тому, что катадиоптрическая линза имеет небольшую глубину резкости. Экспозиция обычно регулируется путем размещения фильтров нейтральной плотности на передней или задней части объектива. Их функция передачи модуляции показывает низкий контраст на низких пространственных частотах. Наконец, их наиболее заметной характеристикой является кольцевая форма расфокусированных областей изображения, дающая пончикообразное «размытие радужной оболочки» или боке, вызванное формой входного зрачка.
Несколько компании производили катадиоптрические линзы в конце 20-го века. Nikon (под названиями Mirror- Nikkor и более поздними Reflex- Nikkor ) и Canon предлагали несколько дизайнов, например 500 мм 1 : 8 и 1000 мм 1:11. Более мелкие компании, такие как Tamron, Samyang, Vivitar и Opteka, также предложили несколько версий, причем три последних из этих брендов все еще активно производят ряд катадиоптрических линз. для использования в современных системных камерах. Sony (ранее Minolta) предложила катадиоптрический объектив 500 мм для своих фотоаппаратов серии Alpha. Объектив Sony отличался тем, что был единственным зеркальным объективом, произведенным крупным брендом, с функцией автофокусировки (помимо идентичного объектива производства Minolta, предшествовавшего производству Sony).
Катадиоптрическая линза 500 мм на объективе Yashica FX-3
Minolta AF 500 мм F / 8 катадиоптрическая линза на объективе Sony Alpha 55 камера
