Размеры светозащитных бленд Кассегрена

Конструкция механики телескопа, технологические приемы и проч. ноу хау.

Размеры светозащитных бленд Кассегрена

Сообщение bot » 01 ноя 2009, 21:05

Как определить размеры светозащитных диафрагм в двухзеркальных телескопах?

Классическая защита поля зрения Кассегрена (и прочих Кассегрено-подобных двухзеркальных объективов типа Шмидт-Кассегрена, Максутов-Кассегрена, Клевцова) от засветки состоит из пары внутренних бленд (см. первый рисунок). Назначение светозащитных бленд в том, чтобы исключить попадание прямого света из области окружающей объект наблюдения (в довольно широком секторе) в плоскость изображения минуя обязательные отражения от двух зеркал. "Паразитные лучи" (прямой свет) показаны оранжевым на первом рисунке, а "полезные" (которые строят изображение) показаны на сечение телескопа зеленым (точнее показан только осевой пучок, который строит изображение в центре поля зрения).

"Паразитная" засветка изображения приводит к тому, что оно (особенно при дневных наблюдениях или наличие яркого светила недалеко от наблюдаемого объекта) представляется белесым, малоконтрастным. Светозащита (отсечение лучей "паразитной" засветки) обычно представляется обязательным для всех Кассегренов, которые и так страдают невысоким контрастом изображения (два, а то и три зеркальных покрытия с неизбежным светорассеиванием, преувеличенное экранирование и т.д.).

Нетрудно заметить, что в сечение полезного пучка света с учетом экранирования на узле вторичного зеркала есть пара так называемых "мертвых" зон, черз которые "полезные" лучи не проходят. Эти "мертвые" зоны используют для размещения в них светозащитных бленд - конических трубок, сечения которых показаны на первом рисунке темно-красным. Более длинная, обычно называемая за свою форму "морковкой", крепится широким концом к отверстию на главном зеркале, а более узким обращена к вторичному зеркалу. Ее размеры: длина X1, диаметр узкой части D1, диаметр широкой части D2. Короткая бленда крепится на вторичном зеркале. Ее диаметр в широкой части D2, длина X2. Эту бленду можно исключить - достаточно просто преувеличить размер вторичного зеркала по сравнению с его размером при наличие бленды. Но это приводит к преувеличению экранирования, что не очень хорошо по ряду причин - с экранированием обычно стараются бороться.

К сожалению кроме положительного эффекта внутренние светозащитные бленды преувеличивают виньетирование (затенение или уменьшение апертуры) внеосевых пучков (которые строят изображение ближе к краю поля зрения). На втором рисунке показано как это происходит. Передний срез "морковки" после отражения внеосевого светового пучка от главного зеркала приводит к дополнительному экранированию, а после отражения от вторичного зеркала этот же срез подрезает апертуру еще и снаружи. См. рисунок завиньетированной апертуры после этих двух срезаний на втором рисунке снизу. Величина этого виньетирования зависит от параметров бленд и величины поля зрения, которое защищено от паразитной засветки. Чем меньше защищенная часть поля зрения, больше диаметр и меньше длина "морковки", тем виньетирование меньше. "Морковка" в свою очередь может быть сделана тем короче и толще, чем больше преувеличено экранирование и длиннее бленда на вторичном зеркале.

Требуемые размеры указанных бленд легко определяются графическим построением, если известны диаметр осевого пучка на главном зеркале - Da (апертура телескопа для немаксутовских схем), расстояние между зеркалами d, величина фокусного расстояния главного зеркала Fp и вынос фокальной плоскости S'p. Чертим упрощенное сечение трубы по данным размерам (см. третий рисунок):

  • лицевую поверхность главного зеркала в виде отрезка длиной Da,
  • оптическую ось перпендикулярную середине этого отрезка,
  • на расстоянии Fp влево помещаем точку фокуса первичного зеркала F,
  • проводим линию AF,
  • на расстоянии d проводим перпендикулярно оси линию лицевой поверхности вторичного зеркала немного далее ее пересечения с отрезком AF - точки D,
  • из точки D проводим линию к точке фокусе телескопа G (она находится на расстоянии S'p от лицевой поверхности главного зеркала),
  • рисуем отрезок плоскости изображения (перпендикулярно оси длиной Dy' - диаметром защищенного от засветки поля зрения, для фокусера 1.25" он может быть 20-25 мм, для фокусера 2" - 35-40 мм),
  • проводим первое приближение луча экранирования (несколько выше точки D - параллельно оптической оси до встречи с главным зеркалом),
  • через точку B (пересечение луча экранирования и лицевой линии главного зеркала) и F проводим отражение луча экранирования до пересечения с лицевой линией вторичного зеркала,
  • через точки N и C проводим крайний паразитный луч,
  • если мы угадали с выбором положения луча экранирования, то точка E (пересечение отрезка NC с отражением луча экранирования BF - передний край "морковки") ляжет немного выше отрезка DG (апертурный луч осевого пучка)
  • если точка E легла слишком высоко - мы преувеличили экранирование - пробуем построение с лучом экранирования чуть ниже - возвращаемся к его построению, если E легла ниже отрезка DG, то луч экранирования надо пустить по-выше, опять-же возвращаемся четырьмя пунктами назад и повторяем построение с лучом экранирования по-выше
  • В итоге немного помучавшись получаем чертежик, с которого можно снять размеры бленд: X1, D1, X2, D2


Очевидно, самые базовые знания из геометрии позволяют по приведенному рисунку произвести аналитический расчет размеров бленд. Впрочем, графические построения надежнее и нагляднее.

На четвертом рисунке показаны требуемые светозащитные бленды для системы Грегори принцип их расчета тот-же. Единственно, что бленда на вторичном зеркале получается очень длинной, а проблемы с виньетированием обычно меньше, чем у Кассегрена.

Заметим, что поверхности бленд следует особенно тщательно матировать и чернить (и/или производить кольцевую накатку), поскольку они располагаются в зонах с большой вероятностью скользящих паразитных отражений рабочих пучков.
cassegrain_calc.JPG
cassegrain_calc.JPG (32.74 КБ) Просмотров: 6158

cassegrain_later.JPG
cassegrain_later.JPG (46.12 КБ) Просмотров: 6158

cassegrain_buffles.JPG
cassegrain_buffles.JPG (47.68 КБ) Просмотров: 6158


Назад к оглавлению статей
Вложения
cass_blend.PNG
bot

 
Сообщения: 31
Зарегистрирован: 28 окт 2009, 12:20

Вернуться в Конструкция телескопа

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3