Максутов телескопы – сфероидтық айна мен линзадан құралған оптикалық жүйе. Аберрацияны түзетуге, сапалы кескінді қамтамасыз етуге арналған. Казакша мақала.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Катадиоптрикалық телескоптың дизайны
Catadioptric telescope design
Максутов (сонымен қатар "Мак" деп аталады) – бұл сфералық айнаны әлсіз теріс менсиск линзасымен біріктіретін катадиоптрикалық телескоптың дизайны. Дизайнның ерекшелігі – барлық беттердің дерлік "сфералық симметриялы" болуын пайдалану. Теріс линза әдетте толық диаметрлі болып, телескоптың кіреберіс жарығына орналастырылады (көбінесе "түзетуші тақта" немесе "менис түзету қабығы" деп аталады). Бұл конструкция рефлекторлық телескоптарда кездесетін кома сияқты осьтен ауытқуларды, сондай-ақ хроматикалық аберрацияны түзетуге мүмкіндік береді. Оны 1941 жылы совет оптикасы Дмитрий Дмитриевич Максутов патенттеді. Максутов 1941 жылы бұл идеяны қайта қарастырды, бұл сфералық айнаны теріс линзамен жұптастырған бұрынғы дизайнның өзгеруі болды – Бернхард Шмидттың 1931 жылғы "Шмидт камерасы". Максутов Ленинградтан босқындармен бірге пойызбен бара жатқанда Шмидттың күрделі түзетуші тақтасын толығымен сфералық "менис түзетуші тақтамен" алмастыру идеясы келгенін айтты. Максутов өзінің дизайнын мамыр айында патенттеді және 1941 жылдың қазан айында "Максутов-Грегориан" стиліндегі прототип құрастырды. 1941 жылы ұқсас тәуелсіз менсиск телескоптарының дизайны да патенттелді: Альберт Бауэрс (оның 1941 жылғы концентрлі менсиск телескопы), К. Пеннинг және Деннис Габор (катадиоптрикалық, моноцентрлік емес дизайн). Соғыс уақытындағы құпиялылық осы өнертапқыштардың бір-бірінің жұмысынан хабарсыз болуына себеп болды, нәтижесінде әрқайсысы тәуелсіз өнертабыс жасады.
The Maksutov (also called a "Mak") is a catadioptric telescope design that combines a spherical mirror with a weakly negative meniscus lens in a design that takes advantage of all the surfaces being nearly "spherically symmetrical". The negative lens is usually full diameter and placed at the entrance pupil of the telescope (commonly called a "corrector plate" or "meniscus corrector shell"). The design corrects the problems of off axis aberrations such as coma found in reflecting telescopes while also correcting chromatic aberration. It was patented in 1941 by Soviet optician Dmitri Dmitrievich Maksutov. Maksutov seems to have picked up the idea again in 1941 as a variation on an earlier design that paired a spherical mirror with a negative lens, Bernhard Schmidt's 1931 "Schmidt camera". Maksutov claimed to have come up with the idea of replacing the complex Schmidt corrector plate with an all spherical "meniscus corrector plate" while riding in a train of refugees from Leningrad. Maksutov is described as patenting his design in May, and building a "Maksutov–Gregorian" style prototype in October 1941. Similar independent meniscus telescope designs were also patented in 1941: Albert Bouwers (his 1941 concentric meniscus telescope), K. Penning and Dennis Gabor (a catadioptric non monocentric design). Wartime secrecy kept these inventors from knowing about each other's designs, leading to each being an independent invention.
Туынды дизайндар
Максутовтың 1944 жылғы дизайны алғаш рет жарияланған менсиск телескопының дизайны болды және Америка Оптикалық қоғамының кең таралған журналында жарияланды. Немесе "Spot Maksutov") барлық сфералық беттерді пайдаланады және екінші реттік элемент ретінде түзетушінің ішкі бетіндегі кішкентай алюминийленген нүктеге ие. Бұл құрылыстың оңайлатылуына мүмкіндік береді. Сонымен қатар, бұл екінші реттік элементтің дұрыс орналасуын қамтамасыз етеді және дифракциялық сәулелерді тудыратын "тор" қажеттілігін жояды. Кемшілігі – егер барлық сфералық беттер қолданылса, мұндай жүйелерде аберрацияларды болдырмау үшін фокустық қатынас жоғары болуы керек. Сондай-ақ, екінші реттік элементтің қисықтық радиусын өзгерту арқылы оптикалық жүйені түзетудегі мүмкіндіктер шектеледі, себебі бұл радиус артқы менсиск бетінің радиусына тең. Грегори өзі екінші, жылдам дизайнында аберрацияларды азайту үшін алдыңғы түзетуші бетін (немесе негізгі айнаны) асфералық етуге көшкен. Бұл басқа да асфералық немесе қосымша элементтері бар дизайнға әкелді, олар осқа шығыс аберрациясын одан әрі азайтуға мүмкіндік береді. Максутов-Кассегреннің осы түрінің жоғары фокустық қатынасы және тар көру бұрышы оны ай және планеталарды суретке түсіруге, сондай-ақ тар көру бұрышында жоғары тұрақтылықты қажет ететін кез келген бақылауға, мысалы, тығыз жиналған шарлы шоғырларды және екі жұлдыздарды ажыратуға қолайлы етеді. Ең танымал ерте кездегі әуесқойлық астрономиялық моделі – 1954 жылы ұсынылған Questar 3 1/2 Maksutov Cassegrain, ол әлі де тұтынушылар нарығында қолжетімді, бірақ аз ғана санда шығарылған, қымбат модель. 1970 жылдардың ортасында ірі коммерциялық өндірушілер бірнеше жаппай өндірілетін модельдерді ұсынды. Соңғы жылдары ресейлік және, соңғы кезде, қытайлық өндіріс бағаны одан әрі төмендетті. Қазіргі уақытта Explore Scientific, Intes, Intes Micro, LOMO, Orion Optics, Telescope Engineering Company (TEC), Vixen, Meade Instruments ETX желісі және Synta Taiwan өндірген Celestron, Sky Watcher және Orion Telescopes желілері сияқты көптеген өндірушілер Maksutov-Cassegrendерді шығарады. Spot Maksutov-Cassegrendердің дизайны әскери, өнеркәсіптік және ғарыш салаларында кеңінен қолданылады. Барлық оптикалық элементтерді тұрақты түрде бекітуге және түтік құрамын сыртқы ортадан қорғауға болатындықтан, бұл дизайн өте сенімді. Бұл оны бақылау, қашықтан көру және радиолокациялық калибрлеу/бұрыштамалық бақылау үшін өте қолайлы етеді, онда құралдар қатал жағдайлар мен жоғары жүктемелерге ұшырайды.
Maksutov's 1944 design was the first published meniscus telescope design, and was published in the widely read Journal of the Optical Society of America. or "Spot Maksutov") that use all spherical surfaces and have, as secondary, a small aluminized spot on the inner face of the corrector. This has the advantage of simplifying construction. It also has the advantage of fixing the alignment of the secondary and eliminates the need for a 'spider' that would cause diffraction spikes. The disadvantage is that, if all spherical surfaces are used, such systems have to have focal ratios above to avoid aberrations. Also, a degree of freedom in correcting the optical system by changing the radius of curvature of the secondary is lost, since that radius is the same as that of the rear meniscus face. Gregory himself, in a second, faster design, resorted to aspherization of the front corrector surface (or the primary mirror) in order to reduce aberrations. This has led to other designs with aspheric or additional elements to further reduce off axis aberration. This type of Maksutov Cassegrain's high focal ratio and narrower field of view makes them more suitable for lunar and planetary imaging and any other type of observing where a narrow field high power view is a plus, such as resolving tightly packed globular clusters and double stars. The most notable early amateur astronomical type was the Questar 3 1/2 Maksutov Cassegrain introduced in 1954, a small run, expensive model still available on the consumer market. The mid 1970s saw the introduction of mass produced models by some of the major commercial manufacturers. More recently, low cost Russian and, lately, Chinese mass production has pushed the prices down even further. Many manufacturers currently produce Maksutov–Cassegrains, such as Explore Scientific, Intes, Intes Micro, LOMO, Orion Optics, Telescope Engineering Company (TEC), Vixen, the Meade Instruments's ETX line, and the Synta Taiwan produced Celestron, Sky Watcher and Orion Telescopes lines. The spot Maksutov–Cassegrain design has been used extensively in military, industrial, and aerospace applications. Since all of the optical elements can be permanently fixed in alignment and the tube assembly can be environmentally sealed, the design is extremely rugged. That makes it ideal for tracking, remote viewing, and radar calibration / boresighting, where instruments are subjected to severe environments and high g forces.
Руттен Максутов Кассеграйн
Rutten Maksutov-Cassegrain (Rumak немесе Sigler Maksutov деп те аталады) менискальды түзетушінің ішкі бетіне бекітілген жеке екінші айнаға ие, кейде коммерциялық Schmidt-Cassegrain телескоптарындағы түзетуші/айна ұстағыштарына ұқсас конфигурацияда болады. Бұл түзетушінің және екінші айнаның қисықтығын тәуелсіз түрде өзгерту арқылы аберрацияны түзетуде қосымша мүмкіндік береді. Атап айтқанда, бұл дизайнерге екінші айнаны асферикалық етіп жасауға және дәстүрлі Максутов телескоптарына қарағанда әлдеқайда кеңірек, тегіс бейне алаңын және осьтен алшақтағанда аз коматизмді қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Екінші айнаны түзетушіге орнату дифракциялық сәулелердің пайда болуын да шектейді. Бұл нұсқа голландтық оптикалық конструктор Харри Раттеннің жұмысына байланысты аталған.
The Rutten Maksutov–Cassegrain (also called a Rumak or Sigler Maksutov) has a separate secondary mirror mounted on the inner surface of the meniscus corrector, sometimes similar to the corrector/mirror holder configurations found in commercial Schmidt–Cassegrains. This provides an extra degree of freedom in correcting aberration by changing the curvature of the corrector and the secondary independently. Specifically it allows the designer to aspherize the secondary to provide a much wider flat field than traditional spot Maksutovs, with less off axis coma. Mounting the secondary on the corrector also limits diffraction spikes. This version is named after the work of Dutch optical designer Harrie Rutten.
Апертураның төменгі деңгейін түзетуші Максутов Кассеграйнс
Максутов өзінің жобаларында толық апертуралық түзетушіні пайдаланудың орнына, негізгі айнаның жарық шоғырлану конусына кішкентай апертуралық түзетушіні орналастыру арқылы да сол эффектке қол жеткізуге болатынын көрсетті. 1980-ші жылдары Дейв Шафер осы идеяға негізделген апертуралық Кассегрен конструкцияларын ұсынды. Бұл конструкция толық апертуралық түзетушінің салмағын және "салқындау уақытын" азайтады. Бірақ, оның ашық, герметикаланбаған түтігінің кемшіліктері бар, сондай-ақ екінші айна мен түзетушіні ұстап тұру үшін торша тәрізді құрылым қажет, ол сәуле сыну артефакттары арқылы кескін сапасына әсер етеді. Әрі, жарық түзетушіден екі рет өтетіндіктен, беттердің саны көбейеді, бұл аберрацияны тиімді түзетуді қиындатады. Апертуралық түзетуші Максутов телескоптары қазіргі уақытта Vixen компаниясымен, олардың VMC (Vixen Maksutov Cassegrain) модельдерімен шығарылады.
Maksutov noted in his designs that instead of using a full aperture corrector, a small sub aperture corrector could be placed in the converging light cone of the primary mirror and achieve the same effect. In the 1980s Dave Shafer came out with sub aperture Cassegrain designs based on this idea. The design reduces the mass and "cool down time" of a full aperture corrector. It has the drawbacks of an open, unsealed tube and requires a spider assembly to hold the secondary mirror and corrector, which inevitably affects image quality through diffraction artifacts. Also since the light passes through the corrector twice, the number of surfaces involved is increased, making it difficult to achieve good aberration correction. Sub aperture corrector Maksutovs are currently manufactured by Vixen telescopes, their VMC (Vixen Maksutov Cassegrain) models.
Максутов Ньютондықтар
Максутов оптикасы кең көрініс бұрышында минималды аберрацияға ие Ньютон конфигурацияларында қолданылуы мүмкін, оның комасы ұқсас стандартты Ньютон телескопынан төрт есе аз, ал Шмидт Ньютон телескопынан екі есе аз. Дифракцияны корректорға орнатылған пропорционалды кішкентай диагональді айнамен жоғары фокус қатынасын қолдану арқылы да азайтуға болады, бұл дизайнға кедергісіз жоғары сапалы рефракторларға жақын контраст пен бейне сапасына қол жеткізуге мүмкіндік береді (дегенмен, фотографиялық мақсатта қолданғанда кейбір виньеттеулер болуы мүмкін). Максутов-Кассегрейн сияқты, оптикалық жүйенің жалпы диаметрі корректор пластинасының салмағымен шектеледі. Synta Taiwan қазіргі уақытта Sky Watcher брендімен 190 мм нұсқасын, ал Explore Scientific астроном Дэвид Левимен бірлесіп жасалған 152 мм нұсқасын шығарады.
Maksutovs optics can be used in Newtonian configurations that have minimal aberration over a wide field of view, with one fourth the coma of a similar standard Newtonian and one half the coma of a Schmidt Newtonian. Diffraction can also be minimized by using a high focal ratio with a proportionally small diagonal mirror mounted on the corrector, allowing this design to achieve contrast and image quality approaching that of unobstructed high end refractors (although with some vignetting when used photographically). Like the Maksutov–Cassegrain, the overall diameter of the optical system is limited, due to the mass of the corrector plate. Synta Taiwan currently produces a 190 mm version under the Sky Watcher brand as does Explore Scientific with a 152 mm version designed in collaboration with astronomer David Levy.
Максутов камералары
Максутов жүйесі Шмидт камерасына ұқсас, (сирек) бірінші фокус нүктесіндегі өте кең көрісті астрономиялық камера дизайнында қолданылуы мүмкін. Шмидт камерасы сияқты, Максутов камерасы да қисық фокус жазықтығына ие.
The Maksutov system can be used in a (rare) type of prime focus ultra wide field astronomical camera design similar to the Schmidt camera. Like the Schmidt camera, the Maksutov camera has a curved focal plane.