Система астрономического телескопа типа кассегрена с составной апертурой

 

СИСТЕМА АСТРОНОМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА ТИПА КАССЕГРЕНА С СОСТАВНОЙ АПЕРТУРОЙ, состоящая из первичного зеркала основного телескопа, выполненного из однорядного набора одинаковых элементных зеркал, вторичного зеркала фотоэлектрического следящего привода согласования элементных зеркал, состоящего из световой марки, установленной в фокальной плоскости согласующего телескопа кассегреновского типа, расположенного На оси трубы основного телескопа, триппель-мостиков, расположенных по . ходу осевых лучей от световой марки через согласующий телескоп, внутренние отражающие края элементных зеркал к координатно-чувствительным приемникам излучения в его фокальной плоскости, управляющих усилителей , соединенных электрически с механизмами качания элементных зеркал и фотоэлектрического выверителя фокусировки , о тли чающаяся тем, что, с целью увеличения оптического пропускания телескопа и уменьшения длины его трубы, по центру вторичного зеркала основного телескопа выполнено сквозное отверстие, равное g теневой проекции вторичного зеркала, (Л за которым расположено вторичное зеркало согласующего телескопу, а с его главное зеркало выполнено на обратной стороне вторичного основного телескопа, причем фокальные плоское- 2 ти основного и согласующего телескопа совпадают. tc J О5 О) 00

„.SUÄÄ 1027668 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИНз(5ц G 02 В 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НСМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ (21) 3397693/18-10 (22) 17.02.82 (46) 07.07 ° 83. Бюл. Р 25 (72) A.Ñ. Васильев, Е.A. Вершинский и Б.Я. Гутников. (53) 522. 21(088. 8) (56) 1. Оптические телескопы будущего. Под ред. Ф. Пачини. М., Мир, 1981, с 179.

2. Успехи физических наук. ., т. III, вып. 3, с. 558-560 (прототип). (54) (57) CHCTEMA АСТРОНОМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА ТИПА КАССЕГРЕНА С СОСТАВНОЙ

АПЕРТУРОЙ, состоящая из первичного зеркала основного телескопа, выполненного из однорядного набора одинаковых элементных зеркал, вторичного зеркала, фотоэлектрического следящего привода согласования элементных зеркал, сдстоящего иэ световой марки, установленной в фокальной плоскости согласующего телескопа кассегреновского типа, расположенного. на.оси трубы основного-телескопа, триппель-мостиков, расположенных по ходу осевых лучей от световой марки через согласующий телескоп, внутрен- ние.отражающие края элементных зеркал к координатно-чувствительным приемникам излучения в evo фокальной плоскости, управляющих усилителей, соединенных электрически с механизмами качания элементных зеркал и фотоэлектрического выверителя фокусировки, отличающаяся тем, что, с целью увеличения оптического пропускания телескопа и умень. шения длины его трубы, по центру вторичного зеркала основного телескопа выполнено сквозное отверстие, равное Е

С теневой проекции вторичного зеркала, за которым расположено вторичное зеркало согласующего телескопа, а его главное зеркало выполнено на обратной стороне вторичного основного телескопа, причем фокальные плоскос- Я ти основного и согласующего телескопа совпадают.

1027668

Изобретение отйосится к астрономическому приборостроению и может быть применено при строительстве больших зеркальных телескопов с составной апертурой системы Кассегрена

5 имеющих главное первичное, вторичн6е зеркала и вторичный фокус, предназначенный как для астрономических наблюдений, так и для астрогеодезиЧеских наблюдений.

Основными схемами, применяемыми при создании телескопов с составными апертурами, являются схемы Кассегрена и Ричи-Кретьена.

Телескоп Кассегрена имеет первичное вогнутое параболическое зеркало, перед которым соосно расположено вторичное выпуклое гиперболическое, задний фокус которого совмещен с фо-.

I . кусом первичного зеркала.

Телескоп Кассегрена обладает незначительным угловым полем зрения без аберраций. При замене первичного параболического зеркала гиперболическим B системе Кассегрена получается производная схема Ричи-Кретьена, обладающая значительным (до 1 ) угловым полем зрения.

Недостатком указанных систем является то, что вторичное зеркало экранирует первичное зеркало по цент-З0 ру íà 30% по диаметру.

Известен телескоп кассегреновского типа Nultimirror telescope c составной апертурой, оптическая системе которого состоит из шести оди- З5 наковых элементных телескопов, установленных на единой платформе азимутального опорно-поворотного устройства, фокуса которых сводятся в единый фокус согласующим телескоп-гидом, 40 расположенным в центре платформы с помощью фотоэлектрических следящих приводов, в основу которых положены оптические скемы выверителя фокусировки и компенсатора дифференциального изгиба (1).

Недостатками данной системы.телескопа являются светопотери от экранирования первичных зеркал суппортами вторичных зеркал до 10% по энергии и большой поперечный габарит платформы с телескопами (7м) по сравнению с эквивалентным световым диаметром, сложность конструкции цепочки трипель-мостиков и пента-призм, связывающие оптические элементные телескопы с согласующим телескопомгидом.

Известна система астрономического телескопа типа Кассегрена с составной апертурой, состоящая из первич- 60 ного зеркала основного телескопа, выполненного из однородного набора одинаковых элементных зеркал, вторичного зеркала, фотоэлектического сле- . дящего привода согласования элемент- 65 ных зеркал, состоящего из световой марки, установленной в фокальной плоскости согласующего телескопа

Кассегреновского типа, расположенного на оси трубы основного телескопа, триппель-мостиков, расположенных по ходу осевых лучей от световой марки через согласующий телескоп, внутренние отражающие края элементных зеркал к координатно-чувствительным приемникам излучения в его фокальной плоскости, управляющих усилителей, соединенных электрически .с механизмами качания элементных зеркал, фотоэлектрического выверителя фокуснровки Г2 .

Объектив этого телескопа построен по системе Кассегрена-Чуриловскогог первичное семиэлементное и вторичНое зеркала - сферические, перед Фокальной плоскостью помещен афокальный двухлинзовый компенсатор сферической абберрации. В построении изображения объекта участвуют только шесть внешних элементных зеркал главного зеркала1 центральное элементное зеркало вместе с вторичным,. которым оно заэкраиировано полностью, обра зуют согласующий телескоп Фотоэлектрического следящего-привода элементных зеркал.

Недостатками известной системы являются неиспользование центральной части светового пучка, идущего от объекта наблюдения, вследствие экранирования центральной части главного зеркала вторичным зеркалом и большая относительная длина трубы телескопа (отношение длины трубы телескопа к световому диаметру око" ло 4:1).

Цель изобретения - увеличение oI|тического пропускания телескопа и уменьшение длины его трубы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе астрономического телескопа типа Кассегрена с составной апертурой, состоящей из первичного зеркала основного телескопа, выполненного из однородного набора одинаковых элементных зеркал, вторичного . зеркала, фотоэлектрического следящего привода согласования элементных зеркал, состоящего из световой марки, установленной в фокальной плоскости согласующего телескопа кассегреновского типа, расположенного на оси трубы основного телескопа триппель-мостиков, расположенных по ходу осевых лучей от световой марки через согласующий телескоп, внутренние отражающие края элементных зеркал к координатно-чувствительным приемникам излучения в его фокальной плоскости, управляющих усилителей, соединенных электрически с.механизмами качания элементных зеркал и фотоэлектричес102?668

30 кого выверителя фокусировки, по цент= ру вторичного зеркала основного телескопа выполнено сквозное отверстие, равное теневой проекции вторичного зеркала,. за которым расположено вторичное зеркало согласующего телескопа, а его главное зеркало выполнено на обратной стороне вторичного зеркала основного телескопа, причем фокальные плоскости основного и согласующего телескопа совпадают.

Поскольку таким образом В предлагаемой системе телескопа в принципе скомпенсированы потери световой энергии от центрального экранирования главного зеркала вторичньм зеркалом, то вторичное зеркало .вместе с согласующим телескопом можно прибли эить- к первичному, несмотря на уве-. личение его диаметра, и достигнуть уменьшения общей длины телескопа.

На Фиг. 1 показана система телескопа для астрофизических наблюдений; на фиг. 2 — разрез A-A на

Фиг. 1(ход лучей от объекта наблюденйя до Фокуса через основной телесхоп показан одинарной стрелкой, а .через согласующий — двойной стрелкой)1 на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.:1. (одинарной стрелкой представлен ход лучей в оптической системе фотоэлектрического следящего привода элементных зеркал для одного из элементиых зеркал и двойной стрелкой хоф . лучей.в оптической системе выверителя фокусировки); на фиг. 4 — узел светоделительной призмы; на фиг. 5разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6внд Г на фиг. 4.

Устройство содержит главное зеркало 1 основного телескопа, элемент- 40 ное зеркало 2 в оправе, вторичное зеркало 3 основного телескопа первичное зеркало 4 согласующего телескопа, отверстие 5 во вторичном зер" кале> вторичное зеркало б согласующе-45 го телескопа, оправу главного зеркала 7,.основного телескопа, его трубу

8, трубу 9 согласующего телескопа, суппорт 10 фокусировки, приемник 11 иэображения телескопа триппель-моаI 5Ц тик 12 (в данном случае 6 - по числу. элементных зеркал), баэирующая опора 33 оправы элементного зеркала, механизмы 14 и 15 качания элементного зеркала относительно осей Х и У соответственно, приемник 16 излучения фотоэлектрического следящего привода согласования элементных зеркал, све-. тящуюся марку 17 фотоэлектрического следящего привода элементных зеркал, узел растровых расфокусированных ма 60 рок фотоэлектрического выверителя фокусировки с приемником 18 излучения, управляющий усилитель 19 выверитепя фокусировки, электрически связывающий приемник 18 излучения с механиз- 65 мом 20 фокусировки, крепление супп та фокусировки основного телескопаспайдер 21, крепление вторичного зеркала согласующего телескопа — спайдер 22, автоколлимационное зеркало

23 фотоэлектрического выверителя фокусировки, светоделительный кубик

24, анализаторный блок 25 с оптнческой пирамидой и линзой, приемник 26 излучения фотоэлектрического следящего привода элементных зеркал, эрачок 27 выхода фотоэлектрического следящего привода элементного зеркала (на каждом элементном зеркале), автоколлимационное изображение светящейся марки 17 на.вершине анализаторного блока 25, изображения зрачка

27 выхода оптической. системы фотоэлектрического следящего привода одного из элементных зеркал 27 (Х), 27 (-Х), 27 (у), 27 (-у) на соответствующих чувствительных ячейках 2831 приемника .излучения, управляющий усилитель 32 фотоэлектрического следящего привода элементного зеркала, электрически соединяющий приемник излучения с механизмами качания зеркала, изображения составного первичного зеркала на приемнике излучения после анализаторного блока 1 (Х), 1 (-Х}, 1 (У), 1 (-У).

Для преобразования предлагаемой системы астрофизического телескопа в астрогеодеэический достаточно заменить астрономический приемник ll излучения на систему лазерного излучателя с приемником отраженного от объекта, сигнала. Лучи от наблюдаемого.объекта - звезды — пройдут (фиг.2) к фокусу телескопа по наружному контуру апертуры и внутреннему, ограниченному суппортом 10 фокусировки (показан ход лучей только в левой половине апертуры). Из чертежа видно, что на вторичном зеркале 3 основного телескопа при этом образуется теневое пятно — результат экранирования главного зеркала суппортом фокусировки вторичного зеркала. Отверстие 5 в зеркале 3 выполнено по диаметру теневого пятна. Световой пучок, идущий от звезды через согласующий телескоп и фокус телескопа (показан ход только в правой половине апертуры), заполняет теневое пятно и внутреннее затенение в световом пучке основного телескопа.

Используя такую компенсацию, можно одновременно значительно уменьшить общую длину трубы телескопа, приближая согласующий телескоп с вторичным зеркалом основного телескопа к первичному, не опасаясь связанного с этим увеличение диаметра вторичного зеркала. Такое уменьшение трубы телескопа ограничивается лишь допус тимыч увеличением относительного от1027668 верстия первичного зеркала. Фокусные расстояния основного и согласующего телескопов могут совпадать, если это необходимо, а могут и не совпадать, если это допустимо, например, в телескопе астрогеодезическом с лазерным излучателем в фокусе.

Светящаяся марка 17 фотоэлектрического следящего привода элементных зеркал помещается на краю изображения телескопа (фиг. 3). Осветитель марки снабЖен оптическим,целителем апертуры, который посылает пучки света в согласующий телескоп через светоделительный кубик, центральное отверстие 5 во вторичном зеркале 3 ос- 15 новного телескопа, на вторичное зеркало 6 согласующего телескопа и далее, через триппель-мостики 12, в зрачки 27 на внутренних краях элементных зеркал 2, через вторичное 2О зеркало 3 светоделительный кубик

24 на вершину анализаторного блока

25, где образуют шесть точно наложенных.друг на друга автоколлимационных изображений 17 светящейся марки. Поскольку анализаторный блок содержит соединенные между собой че" тырехгранную оптическую пирамиду с острой вершиной и положительную линзу, то вблизи ее фокальной плоскости на поверхности приемника 26 излучения проецируются четыре изображения составного главного зеркала

1 (X) 1 (-Х), 1 {У), 1 (— У) р íà которых заполнены только зрачки выхода фото" З5 электрического следящего привода

27 (X), 27 (-X), 27 (у), 27 (-у) на чувствительных ячейках приемника излучения. На фиг. 5 показан ход лучей для одного из элементных зеркал 2. 40

Одновременно в фокальной плоскости телескопа образуется суммарное изображение объекта наблюдения — звезды, состоящее из шести точно наложенных друг на дРуга элементарных изображе- 45 ний. В случай отклонения элементного зеркала от согласованного положения., создаваемые им элементарные изображения светящейся марки и звезды сместятся, и на управляющем усилителе 32 появится сигнал рассоглаt сования, который исчезнет, когда механизмы 14 и 15 качания зеркал, подчиняясь сигналам усилителя 32, восста новят прежнее точное положение элементарного зеркала. Одновременно элементарное иэображение звезды также возвратится на свое место в суммарном изображении. Одновременно работающий фотоэлектрический выверитель фокусировки не только обеспечивает фокусировку изображений звезды в общем фокусе основного H согласующего телескопа, но и поддерживает строго постоянные направления хода лучей в оптической схеме фотоэлектрического следящего привода согласования элементных зеркал. При этом управляющий усилитель 19 по сигналам от приемника 18 излучения механизмом

20 фокусировки перемещает вторичное зеркало основного телескопа вместе а согласующим телескопом в нужное положение.

Внутренняя фокусировка согласующего телескопа, к которой он гораздо менее чувствителен, чем основной телескоп, вследствие малости отнбсительного отверстия, может быть обеспечена высокой продольной жесткостью его конструкции, низким коэффициентом расширения материала первичного и вторичного зеркал (напри мер, ситалл) и температурной компенсацией воздушного промежутка между главным и вторичным зеркалами.

В предлагаемой системе телескопа с составным главным зеркалом увеличение оптического пропускания и умень шение длины трубы телескопа достигнуты тем, что согласующий телескоп обязательный функциональный компонент телескопов. подобного типа— расположен за вторичным зеркалом основного телескопа, имеющим цент-, ральное отверстие, является средством компенсации центрального экранирования первичного зеркала вторичным, а наличие этой компенсации позволяет приблизить вторичное зеркало телескопа вместе с согласующим телескопом к составному .первичному, существенно уменьшив общую длину телескопа.

1027668

1027668

/ 7

Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 4735/51

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. «Андреев

Редактор В. Пилипенко Техред A. Бабинец . Корректор О .. Билак