§ 9.9. Модификации камер Шмидта

Длина трубы камеры Щмидта в два раза превышает ее фокусное расстояние. Это удорожает строительство купола и самого телескопа. Райт (Wright F.W. [1935]) и Вяйсяля (Vaisala V. [1936]) показали, что если зеркалу придать форму сплюснутого сфероида с то входной зрачок с коррекционной пластинкой может лежать в фокальной плоскости телескопа (рис. 4.18 и 9.1,а). Асферичность коррекционной пластины, а значит, и хроматизм ее при этом в два раза больше, чем классической системе Шмидта. Асферическая аберрация и кома третьего порядка исправлены полностью но

Рис. 9.7. Модификация камер Шмидта: камера Райта-Вяйсяля (а), камера Шмидта-Кассегрена-Бэкера (б), система Слефогта (в), система Линфута с двумя коррекционными пластинками (г), классическая система Щмидта (для сравнения) (д). Все схемы построены в одном масштабе. Штрихами обозначены ретушированные поверхности

астигматизм значителен: он лишь в 2 раза меньше, чем у сферического зеркала с входным зрачком в его вершине. Кривизна поля исправлена полностью Полезное поле такой камеры приблизительно в два раза больше, чем в рефлекторе Ричи-Кретьена, но много меньше, чем в камере Шмидта.

В 1940 г. Д. Бэкер (Baker J.D, [1940]), а в 1942 г. X. Бёрч (Burch C.R.[1942]) предложили камеру типа Шмидта-Кассегрена (рис. 9.7,6) с вторичным выпуклым зеркалом.

В общем виде сферическая аберрация, кома и астигматизм двухзеркальной системы с коррекционной пластинкой могут быть записаны в таком виде:

где центральное экранирование вторичным зеркалом, увеличение на нем (см. § 6.3), асферичность коррекционной пластинки, выраженная в единицах асферичности пластинки классической камеры Шмидта воздушный промежуток между вершиной главного зеркала и коррекционной пластинкой. Легко видеть, что приведенные формулы отличаются от только членами, содержащими Если положить (т.е. вообразить, что второе зеркало является плоским) и то получим, что при а условия требуют, чтобы было т. е. коррекционная пластинка должна быть установлена в центре кривизны главного сферического зеркала. Это классическая система Шмидта. Наличие в двухзеркальной системе коррекционной пластинки позволяет осуществить апланат с теми или иными дополнительными конструктивными особенностями. Например, можно потребовать, чтобы одно из зеркал было сферическим или чтобы общая длина инструмента была умеренной, или чтобы были исправлены или астигматизм, или кривизна поля, или дисторсия.

В камере типа Шмидта-Кассегрена Д. Бэкера и X. Берча (рис. радиус кривизны вторичного зеркала равен радиусу кривизны главного зеркала. Это обеспечивает исправление кривизны Пецваля и уменьшает отношение полной длины инструмента к его фокусному расстоянию. Бэкер рассмотрел несколько вариантов двухзеркальных

камер: с короткой трубой и двумя асферическими зеркалами, сферическим вторичным зеркалом, сферическим главным зеркалом, камеру, свободную от дисторсии. Применение двух сферических зеркал вместо асферических вносит лишь ничтожно малый астигматизм. Такая система была предложена независимо в 1942 г. Слефогтом (Slevogt Н. [1942]) (рис. 9.7,в) иЛинфутом (Unfoot Е.Н. [1944]) (рис.9.7,г). К сожалению, в этих системах неизбежно значительное экранирование. Так, если вынос фокальной поверхности за вершину главного зеркала равен нулю, то увеличение на вторичном зеркале и последнее должно иметь диаметр

В апланате Линфута (Linfoot Е.Н. [1955]) с плоским полем асферичность коррекционной пластинки

а расстояние ее от главного зеркала

Рис. 9.8. Камера типа «сплошной Шмидт» (а), «толстый Шмидт» (б) и «ломаный Шмидт» (в), используемые в спектрографах

Дисторсия в таких системах зависит от положения входного зрачка, но в любом случае она невелика.

Э. Линфут предложил анастигмат, в котором оба зеркала являются концентрическими сферами с центром на коррекционной пластинке. Асферичность последней

Дисторсия на сферической фокальной поверхности отсутствует. Для исправления хотя и небольшого, но неизбежного хроматизма систем с одной коррекционной пластинкой можно ввести вторую пластинку с противоположной асферичностью (рис. 9.7,г), как это предложил Э. Линфут (Linfoot Е.Н. [1945 ]). Оптическая сила каждой из них должна быть обратно пропорциональна дисперсиям стекол, из которых пластинки изготовлены. При этом можно получить анастигмат с плоским полем. Оптическая сила коррекционной пластинки и остаточные погрешности во всех вариантах двухзеркальных камер значительно больше, чем в эквивалентной классической камере Шмидта.

В очень светосильных камерах используют иногда камеры типа «сплошной Шмидт» или «толстый Шмидт», которые предложил Хендрикс (Hendrix D.O. [1939]) (рис.9.8). В них фотопластинка

прижимается на иммерсии к блоку стекла. Такие камеры повышают светосилу без увеличения аберраций в раз по сравнению с обычной камерой тех же размеров. При этом оказывается доступным относительное отверстие до с полем и асферичностью коррекционной пластинки, отвечающей камере В случае «толстого Шмидта» ретушированная поверхность должна находиться на расстоянии от центра С зеркала (где его радиус кривизны, показатель преломления стекла). Это положение совпадает с «видимым» центром С кривизны зеркала, рассматриваемым из вершины V поверхности зеркала. Другой вариант «ломаной» камеры Шмидта сплошного типа был предложен Ф. Хендриксом и Д. Кристи (Hendrix D.O., Christie W.H. [1939]).

Наличие преломляющей среды, непрозрачной в далеком ультрафиолете, заставило искать пути создания чисто зеркальных камер Шмидта, которые можно было бы использовать в космической аппаратуре. Возможность применения в камере Шмидта наклоненного на угол ретушированного планоидного зеркала впервые была рассмотрена В.Н. Чуриловским [1958,6] (рис. 9.9). Величина ретуши такого зеркала в раз меньше ретуши коррекционной пластинки, изготовленной из материала с показателем преломления Но ретушь должна выполняться по эллиптическим зонам. Изготовление такого зеркала представляет значительные технические трудности.

Рис. 9.9. Зеркальная камера Шмидта