Камера Шмидта - Schmidt camera

Пути оптических лучей внутри камеры Шмидта.
77-см телескоп Шмидта с 1966 г. Обсерватория Брорфельде изначально был оснащен фотопленкой, и здесь инженер показывает коробку с пленкой, которая затем была помещена за шкафчик в центре телескопа (в главном фокусе телескопа)

А Камера Шмидта, также называемый Телескоп Шмидта, это катадиоптрический астрофотографический телескоп предназначен для обеспечения широкого поля зрения с ограниченным аберрации. Дизайн придумал Бернхард Шмидт в 1930 г.

Некоторыми яркими примерами являются Телескоп Самуэля Ошина (ранее Паломар Шмидт), Британский телескоп Шмидта и ESO Schmidt; они были основным источником фотографических изображений всего неба с 1950 по 2000 год, когда на смену пришли электронные детекторы. Недавний пример - это Космический телескоп Кеплера искатель экзопланет.

Другие связанные конструкции: Райт Камера и Телескоп Лурье – Хоутона.

Изобретение и дизайн

Фотоаппарат Шмидта изобрел немецко-эстонский оптик. Бернхард Шмидт в 1930 г.[1] Его оптические компоненты просты в изготовлении. сферический главное зеркало, и асферический корректирующий линза, известный как Пластина корректора Шмидта, расположенный в центре кривизны главного зеркала. Пленка или другой детектор помещается внутри камеры в основном фокусе. Дизайн известен тем, что позволяет очень быстро фокусные отношения, контролируя кома и астигматизм.[2]

Камеры Шмидта имеют очень сильно изогнутые фокальные плоскости, что требует, чтобы пленка, пластина или другой детектор были соответственно изогнуты. В некоторых случаях извещатель делают изогнутым; в других случаях плоская среда механически согласуется с формой фокальной плоскости с помощью удерживающих зажимов или болтов, или путем применения вакуум. А выравниватель поля в простейшей форме иногда используется плоско-выпуклая линза перед пленочной пластиной или детектором. Поскольку пластина корректора в этой конструкции находится в центре кривизны главного зеркала, длина трубки может быть очень большой для широкопольного телескопа.[3] Существуют также недостатки, связанные с засорением держателя пленки или детектора, установленного в фокусе на полпути вверх по трубке, небольшое количество света блокируется и наблюдается потеря контрастности изображения из-за дифракция эффекты обструкции и его структуры поддержки.[4]

Приложения

2 метра диаметр Телескоп Альфреда Йенша в Обсерватория Карла Шварцшильда в Таутенбург, Тюрингия, Германия самая большая камера Шмидта в мире.

Из-за своего широкого поля зрения камера Шмидта обычно используется в качестве инструмента обзора для исследовательских программ, в которых необходимо охватить большой участок неба. К ним относятся астрономические исследования, комета и астероид поиски и новая звезда патрули.

Кроме того, камеры Шмидта и их производные конструкции часто используются для отслеживания искусственной Земли. спутники.

Наземный

Первые относительно большие телескопы Шмидта были построены в Гамбургская обсерватория и Паломарская обсерватория незадолго до Вторая Мировая Война. Между 1945 и 1980 годами по всему миру было построено еще около восьми больших (1 метр и больше) телескопов Шмидта.[5]

Одна особенно известная и производительная камера Шмидта - это Телескоп Ошина Шмидта в Паломарская обсерватория, завершена в 1948 году. Этот инструмент использовался в Национальное географическое общество - Обзор неба Паломарской обсерватории (POSS, 1958), обзор POSS-II, Паломар-Лейденский (астероидный) обзор и другие проекты.

В Европейская южная обсерватория с 1-метровым телескопом Шмидта на Ла Силья и Совет научных исследований Великобритании с 1,2-метровым телескопом Шмидта в обсерватории Сайдинг-Спринг, участвовавшим в совместной съемке неба в дополнение к первому Паломарскому обзору неба, но с акцентом на южное полушарие. Технические усовершенствования, разработанные в ходе этого обзора, способствовали развитию Обзор неба второй Паломарской обсерватории (ПОСС II).[6]

Телескоп, использованный в Обсерватория Лоуэлла Поиск объектов, сближающихся с Землей (LONEOS) также является камерой Шмидта. Телескоп Шмидта Обсерватория Карла Шварцшильда самая большая камера Шмидта в мире.

Космический

Телескоп Шмидта был в центре внимания Hipparcos спутник из Европейское космическое агентство (1989–1993). Это было использовано в обзоре Hipparcos Survey, который нанес на карту расстояния более миллиона звезд с беспрецедентной точностью: он включал 99% всех звезд до величина 11. Сферическое зеркало, используемое в этом телескопе, было чрезвычайно точным; если масштабировать до размера Атлантический океан, неровности на его поверхности будут высотой около 10 см.[7]

В Фотометр Кеплера, установленный на НАСА Космический телескоп Кеплера (2009–2018 гг.) - самая большая камера Шмидта, запущенная в космос.

Другие приложения

В 1977 г. Обсерватория Йеркса, небольшой телескоп Шмидта был использован для определения точного оптического положения планетарной туманности NGC 7027, чтобы можно было сравнить фотографии и радиокарты объекта.[8]

С начала 1970-х гг. Селестрон продавала 8-дюймовую камеру Schmidt. Камера была сфокусирована на заводе и изготовлена ​​из материалов с низким коэффициентом расширения, поэтому ее никогда не нужно было фокусировать в поле. Ранние модели требовали от фотографа вырезать и проявлять отдельные кадры 35-мм пленки, поскольку держатель пленки мог вмещать только один кадр пленки. Было произведено около 300 фотоаппаратов Celestron Schmidt.

Система Шмидта была популярна, но использовалась наоборот, для телевизионная проекция системы. Большие проекторы Шмидта использовались в кинотеатрах, но системы размером всего 8 дюймов предназначались для домашнего использования и других небольших площадок.

Производные конструкции

Безлинзовый Шмидт

Шмидт заметил в 1930-х годах, что пластину корректора можно заменить простой апертурой в центре кривизны зеркала для медленной (с большим числовым коэффициентом f) фотоаппарата. Такой дизайн был использован для создания рабочей модели Palomar Schmidt в масштабе 1/8 с полем 5 °.[9] В ретроним Этой конфигурации был придан «безлинзовый Шмидт».

Шмидт-Вяйсяля

Основная статья: Камера Шмидта-Вяйсяля

Юрьё Вяйсяля Первоначально проектировал «астрономическую камеру», подобную «камере Шмидта» Бернхарда Шмидта, но ее конструкция не была опубликована. Вяйсяля упомянул об этом в своих лекциях в 1924 году со сноской: «проблемная сферическая фокальная плоскость». Как только Вяйсяля увидел публикацию Шмидта, он сразу же пошел дальше и решил проблему выравнивания поля в конструкции Шмидта, поместив двояковыпуклую линзу немного впереди держателя пленки. Эта результирующая система известна как: Камера Шмидта-Вяйсяля или иногда как Камера Вяйсяля.

Бейкер-Шмидт

В 1940 г. Джеймс Бейкер из Гарвардский университет изменил конструкцию камеры Шмидта, добавив выпуклое вторичное зеркало, которое отражало свет обратно к основному. Затем фотографическая пластинка была установлена ​​рядом с главной звездой, обращенной к небу. Этот вариант называется камерой Бейкера-Шмидта.

Бейкер-Нанн

Один из Бейкер -Нанн камеры, используемые Смитсоновской программой спутникового слежения.

Дизайн Бейкера-Нанна, созданный Бейкером и Джозеф Нанн, заменяет пластину корректора камеры Бейкера-Шмидта маленькой линзой корректора триплета ближе к фокусу камеры. В нем использовалась пленка шириной 55 мм, полученная в процессе создания фильмов Cinemascope 55.[10][11] Дюжина камер Бейкера-Нанна с диафрагмой f / 0,75 с 20-дюймовыми диафрагмами - каждая весом 3,5 тонны, включая многоосевое крепление, позволяющее ей следить за спутниками в небе - использовалась Смитсоновская астрофизическая обсерватория для отслеживания искусственных спутников с июня 1958 г.[12] до середины 1970-х гг.[13]

Мерсенн-Шмидт

Камера Мерсенна-Шмидта состоит из вогнутого параболоидального главного зеркала, выпуклого сферического вторичного зеркала и вогнутого сферического третичного зеркала. Первые два зеркала (конфигурация Мерсенна) выполняют ту же функцию, что и корректирующая пластина обычного зеркала Шмидта. Эта форма была изобретена Полем в 1935 году.[14]Более поздняя статья Бейкера[15]представил дизайн Пола-Бейкера, аналогичную конфигурацию, но с плоской фокальной плоскостью.[16]

Шмидт-ньютоновский

Основная статья: Телескоп Шмидта-Ньютона

Пристройка квартиры вторичное зеркало под углом 45 ° к оптической оси конструкции Шмидта создает Шмидт-ньютоновский телескоп.

Шмидт-Кассегрен

Основная статья: Телескоп Шмидта – Кассегрена

Добавление выпуклого вторичного зеркала к конструкции Шмидта, направляя свет через отверстие в главном зеркале, создает Телескоп Шмидта-Кассегрена.

Последние две конструкции популярны у производителей телескопов, поскольку они компактны и используют простую сферическую оптику.

Список камер Шмидта

Краткий список известных и / или крупных фотоаппаратов Шмидта.

Избранные большие камеры Шмидта по годам
ОбсерваторияДиафрагмаГоды)Примечание
Паломарская обсерватория46 см1936первый в Северной Америке
Паломарская обсерватория122 см1948то Телескоп Самуэля Ошина
Гамбургская обсерватория80 см1954Переехал в Обсерватория Калар-Альто в 1974 г.
Обсерватория Карла Шварцшильда134 см1960Самая большая апертура[17]
Конколи обсерватория60 см1962в Пишкестете, Венгрия
Квистабергская обсерватория100 см1963Самый большой в Скандинавии [18]
Обсерватория Ла Силья100 см1971ESO[19]
Британский телескоп Шмидта120 см1973В Обсерватория Сайдинг Спринг в Австралии
Кеплер фотометр95 см2009Самый большой в космосе

Смотрите также

Примечания и ссылки

  1. ^ ast.cam.ac.uk (Институт астрономии (IoA) при Кембриджском университете (UoC)) - Камера Шмидта[постоянная мертвая ссылка ]
  2. ^ Райт, Франклин Б. (1959). «Теория и конструкция апланатических отражателей с корректирующей линзой». В Ингаллс, Альберт Г. (ред.). Продвинутый любительский телескоп. Scientific American. С. 401–409.
  3. ^ «Оптика телескопа - Шмидт». Архивировано из оригинал 20 октября 2009 г.. Получено 1 октября 2014.
  4. ^ «Препятствие» в оптических приборах В архиве 2010-06-20 на Wayback Machine
  5. ^ Кэннон, Р. Д. (7–11 марта 1994 г.). Джессика Чепмен; Рассел Кэннон; Сандра Харрисон; Бамбанг Хидаят (ред.). Телескопы Шмидта: их прошлое, настоящее и будущее. Представлено на IAU Colloq. 148: Будущее использование телескопов Шмидта. 84. Бандунг; Индонезия: ASP. п. 8. Bibcode:1995ASPC ... 84 .... 8C.
  6. ^ Пратт, Н. М. (1977). «Измерительная машина КОСМОС». Перспективы в астрономии. 21 (1): 1–42. Bibcode:1977ВА ..... 21 .... 1П. Дои:10.1016/0083-6656(77)90001-0.
  7. ^ «Архивная копия». В архиве из оригинала 13.09.2008. Получено 2011-03-02.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  8. ^ Cudworth, K. M .; Оравец, М. (1978). «Астрометрия с маленьким телескопом Шмидта - положение NGC 7027». Публикации Тихоокеанского астрономического общества. 90: 333. Bibcode:1978 ПАСП ... 90..333С. Дои:10.1086/130337.
  9. ^ Fawdon, P .; Гэвин, М. В. (декабрь 1989 г.), "Камера Шмидта без линз", Журнал Британской астрономической ассоциации, 99 (6): 292–295, Bibcode:1989JBAA ... 99..292F
  10. ^ Carter, B.D .; Ashley, M.C.B .; Вс, Я.-С .; Стори, Дж. В. В. (1992). «Переделка камеры Бейкера-Нанна для получения изображений ПЗС». Астрономическое общество Австралии. 10 (1): 74. Bibcode:1992 ПАСАу..10 ... 74С. Дои:10.1017 / S1323358000019305. ISSN  0066-9997.
  11. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2006-05-16. Получено 2006-05-15.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  12. ^ НАСА, Авангард: История, Глава 9, "Системы слежения"
  13. ^ "SeeSat-L, ноябрь 96: Камера Бейкера-Нанна". SeeSat-L. 12 ноября 1996 г. В архиве из оригинала 4 марта 2016 г.. Получено 23 апреля 2018.
  14. ^ М. Поль (май 1935 г.). "Системные корректоры для астрономических рефлекторов". Revue d'Optique Théorique et Instrumentale. 14 (5): 169–202.
  15. ^ Бейкер, Дж. (1969). «О повышении эффективности больших телескопов». IEEE Transactions по аэрокосмическим и электронным системам. IEEE. 2 (2): 261–272. Bibcode:1969ITAES ... 5..261B. Дои:10.1109 / TAES.1969.309914. S2CID  51647158.
  16. ^ Владимир Сацек. "Пол-Бейкер и другие трехзеркальные анастигматические апланаты". В архиве из оригинала от 17.06.2013.
  17. ^ "2м-Альфред-Йенш-Телескоп". В архиве из оригинала от 3 декабря 2013 г.. Получено 1 октября 2014.
  18. ^ «Квистабергская обсерватория: телескоп Шмидта». В архиве из оригинала 21 сентября 2014 г.. Получено 1 октября 2014.
  19. ^ ESO: "Национальные и проектные телескопы в обсерватории ESO La Silla" (по состоянию на 12 ноября 2010 г.) В архиве 2 ноября 2010 г. Wayback Machine

внешняя ссылка