카세그레인 반사경

카세그레인 반사 망원경의 광로

카세그레인 리플렉터는 1차 오목형 미러와 2차 볼록형 미러의 조합으로 광학 망원경 및 무선 안테나에 자주 사용되며, 주요 특징은 광학 시스템의 1차 미러 입구 구멍에 대해 광학 경로가 접히는 것입니다.이 디자인은 1차 거울 뒤의 편리한 위치에 초점을 두고 볼록한 2차 거울은 기계적으로 짧은 ^[1]시스템에서 훨씬 긴 초점 거리를 만드는 망원 효과를 더합니다.

대칭형 카세그레인에서는 양쪽 미러가 광축을 중심으로 정렬되어 있으며, 프라이머리 미러는 보통 중앙에 구멍이 있기 때문에 빛이 접안경, 카메라 또는 이미지 센서에 도달할 수 있습니다.다른 방법으로, 많은 전파 망원경에서와 같이 최종 초점은 1차 망원경 앞에 있을 수 있다.비대칭 카세그레인에서는 프라이머리 미러의 가림을 방지하거나 프라이머리 미러에 구멍이 뚫리지 않도록 미러를 기울일 수 있다(또는 둘 다).

기존의 Cassegrain 설정에서는 포물선 리플렉터를 프라이머리로 사용하고, 세컨더리 미러는 ^[2]쌍곡선입니다.현대식 변형은 성능 향상을 위한 쌍곡선 1차 설계(예: 리체이-크레티엔 설계)를 가질 수 있으며, 제조 용이성을 위해 둘 중 하나 또는 둘 다 구형 또는 타원형일 수 있습니다.

카세그레인 반사경은 1672년 4월 25일 로랑 ^[3]카세그랭이 만든 것으로 알려진 "Journal des savans"에 발표된 반사 망원경 설계에서 이름을 따왔다.볼록한 보조 거울을 사용한 유사한 디자인은 불타는^[4]^[5] 거울을 묘사한 보나벤투라 카발리에리의 1632년 글과 망원경 ^[6]디자인을 묘사한 마린 메르센의 1636년 글에서 발견되었다.반사 망원경을 만들려는 1662년 제임스 그레고리의 시도는 그의 ^[7]실험 중에 발견된 볼록한 보조 거울로 판단되는 카세그레인 구성을 포함했다.

Cassegrain 설계는 대격변 시스템에도 사용됩니다.

카세그랑 디자인

카세그레인 반사 망원경의 광로

'클래식' 카세그레인 망원경

"고전적인" 카세그레인에는 포물선 모양의 1차 거울과 1차 구멍을 통해 빛을 반사하는 쌍곡선 2차 거울이 있습니다.옵티컬(광학)을 접으면 컴팩트한 디자인이 됩니다.소형 망원경 및 카메라 렌즈에서 보조 망원경은 종종 망원경을 닫는 광학적으로 평평한 광학적으로 투명한 유리판에 장착됩니다.이 지지대는 곧게 뻗은 지지 거미에 의한 "별 모양의" 회절 효과를 제거합니다.닫힌 튜브는 청결을 유지하고 1차 튜브는 보호되지만 광 채집 전력은 다소 손실됩니다.

포물선과 쌍곡선 반사체의 특수 특성을 이용한다.오목 포물선 반사경은 대칭 축에 평행한 모든 입사 광선을 단일 점, 즉 초점에 반사한다.볼록 쌍곡선 반사경은 두 개의 포시를 가지고 있으며 두 개의 포치 중 하나를 향해 향하는 모든 광선을 다른 초점으로 반사합니다.이런 유형의 망원경에 있는 거울은 하나의 초점을 공유하고 쌍곡선 거울의 두 번째 초점은 이미지가 관찰되는 지점, 보통 접안렌즈 바로 바깥에 있도록 설계되고 배치됩니다.포물선 거울은 망원경으로 들어오는 평행광선을 초점으로 반사하는데, 이것은 쌍곡선 거울의 초점이기도 하다.쌍곡선 거울은 그 광선을 다른 초점으로 반사시켜 이미지를 관찰합니다.

대부분의 카세그레인 시스템에서는 보조 미러가 개구부의 중앙 부분을 차단합니다.이 링 모양의 입구 구멍은 굴절기 또는 오프셋 카세그레인 ^[8]등의 풀 어터처 설계에 비해 낮은 공간 주파수 범위에 걸쳐 변조 전달 함수(MTF)의 일부를 크게 줄입니다.이 MTF 노치는 넓은 피처를 촬영할 때 이미지 대비가 낮아지는 효과가 있습니다.또, 2차(스파이더)의 서포트에 의해서, 화상에 회절 스파이크가 생기는 일이 있습니다.

기본 미러와 보조 미러의 곡률 반경은 각각 기존 구성에서 다음과 같습니다.

R_{1}=-{\frac {2}DF}{F-B}=-{\frac {2F}{M}}

그리고.

R_{2}=-{\frac {2}DB}{F-B-D}=-{\frac {2B}{M-1}}

어디에

$(디스플레이 스타일$ F $)$ 는 $F$ 시스템의 유효 초점 거리입니다.
$(디스플레이 스타일$ B $)$ 는 $B$ 백포커스 거리(세컨더리에서 포커스까지의 거리)입니다.
$(Displaystyle$ D $)$ 는 $D$ 2개의 미러와
$M=(F-B)/D$ $=$ ( $M=(F-B)/D$ - $M=(F-B)/D$ ) / $M=(F-B)/D$ {\ $displaystyle$ M=( $F-B)/D}$ 는 $M=(F-B)/D$ 2차 확대입니다.

B $(\$ $D$ B) 및 D $(\displaystyle$ D $D$ $대신$ 알려진 수량이 $기본$ $미러$ 의 $초점$ 거리 $(\$ $displaystyle$ f_ ${$ 1}) 및 기본 미러 뒤의 초점까지의 거리인 $,$ $D=f_{1}(F-b)/(F+f_{1})$ $=$ $F$ $D=f_{1}(F-b)/(F+f_{1})$ / ( $D=f_{1}(F-b)/(F+f_{1})$ $D=f_{1}(F-b)/(F+f_{1})$ 1) $D=f_{1}(F-b)/(F+f_{1})$ {1(\ $displaystyle D_1}$ 입니다. $f_{1}}$ $B=D+b$ B $B=D+b$ + $B=D+b$ { $displaystyle$ B $= D$ + $b$ $B=D+b$ 。

프라이머리 미러의 원뿔 상수는 포물선 K $K_{1}=-1$ $=$ - $K_{1}=-1$ 1 ({ $display K_{1$ }=- $1$ 이며 프라이머리 미러에 의해 구면 수차가 발생하지 않기 때문입니다.그러나 보조 미러는 쌍곡선 모양이며 한 초점은 기본 미러의 초점과 일치하고 다른 초점은 후면 초점 $거리$ B(\ $displaystyle$ B $B$ 에 있습니다. 따라서 고전적인 카세그레인(중앙 스폿 다이어그램은 한 점)에 이상적인 초점이 있습니다.우리는 가지고 있다.

K2

K_{2}=-1-\alpha -{\sqrt {\alpha (\alpha +2)}}

-

K_{2}=-1-\alpha -{\sqrt {\alpha (\alpha +2)}}

-

K_{2}=-1-\alpha -{\sqrt {\alpha (\alpha +2)}}

-

K_{2}=-1-\alpha -{\sqrt {\alpha (\alpha +2)}}

(

K_{2}=-1-\alpha -{\sqrt {\alpha (\alpha +2)}}

α +

K_{2}=-1-\alpha -{\sqrt {\alpha (\alpha +2)}}

) {

displaystyle K_{2} =

- 1 - \ alpha - { \

rt

{ \ alpha ( \

alpha

+ 2

)

,

어디에

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

1

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

[

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

M (

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

+

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

M -

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

)

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

F

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

- B -

）

]

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

(

displaystyle

\alpha

= specfrac

{1} {2} \

left

[ {

\ frac

{ 4

DBM }

{ ( F + B -

DM

) \ }

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

} }

\alpha ={\frac {1}{2}}\left[{\frac {4DBM}{(F+BM-DM)(F-B-D)}}\right]^{2}

} ^{ 2 } } 。

실제로 원추상수는 스케일링에 의존해서는 안 되기 때문에 $\alpha$ $K_{2}$ 와 $\alpha$ $K_{2}$ $\alpha$ 은 크게 단순화할 수 있으며 2차 배율의 함수로만 제시될 수 있다 $.$ 마침내.

(\displaystyle \alpha = flac {8M^{2}}}{(M^{2}-1)^{2}}}}

그리고.

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

-

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

-

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

M (

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

-

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

)

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

- (

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

+

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

-

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

)

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

(

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

\

displaystyle K_{2

} = - 1 - { \

frac

{

K_{2}=-1-{\frac {4M}{(M-1)^{2}}}=-\left({\frac {M+1}{M-1}}\right)^{2}

4 M } { } { } = - \

lef

( { \

frac

{

M

+

1

} { M - 1 } } } = \ right ( {

2

} } } 。

리체이-크레티엔

리체이-크레티앙은 (포물선 모양의 1차 거울이 아닌) 2개의 쌍곡선을 가진 특수 카세그레인 반사체입니다.평탄한 초점 평면에서 혼수와 구면 수차가 없어 넓은 시야와 사진 관측에 매우 적합합니다.그것은 1910년대 초에 조지 윌리스 리체이와 앙리 크레티엔에 의해 발명되었다.이 디자인은 허블 우주 망원경, 콕 망원경, 초대형 망원경 (VLT)을 포함한 대형 전문 연구용 망원경에서 매우 흔하며, 고급 아마추어 망원경에서도 발견됩니다.

달-커햄

달-커캄 카세그레인 망원경 디자인은 1928년 호레이스 달(Horace Dall)에 의해 만들어졌으며 1930년 아마추어 천문학자 앨런 커캄과 앨버트 G의 토론에 따라 사이언티픽 아메리칸지에 실린 기사에서 그 이름을 따왔다.당시 잡지의 천문학 편집자였던 잉걸스.그것은 오목한 타원형의 1차 거울과 볼록한 구형 2차 거울을 사용한다.이 시스템은 기존의 Cassegrain 또는 Ritchey-Chretien 시스템보다 광택이 더 쉽지만 축외 혼수 상태가 상당히 악화되므로 이미지가 축외에서 빠르게 저하됩니다.이것은 긴 초점비에서는 눈에 띄지 않기 때문에 Dall-Kirkhams는 f/15보다 빠른 경우는 거의 없습니다.

축외 구성

카세그랭의 특이한 변형은 Schiefspiegler 망원경("스큐어" 또는 "사각 반사경")으로, 발명가인 안톤^[9] 커터의 이름을 따서 "커터 망원경"으로도 알려져 있다. 이 망원경은 2차 거울이 1차 거울에 그림자를 드리우는 것을 피하기 위해 기울어진 거울을 사용한다.그러나 회절 패턴을 제거하는 동안 수정해야 하는 몇 가지 다른 수차로 이어집니다.

무선 ^[10]안테나에는 몇 가지 다른 오프 축 구성이 사용됩니다.

카세그랭의 또 다른 축 외, 방해받지 않는 설계 및 변형은 Arthur Leonard가 발명한 '욜로' 반사경입니다.이 설계에서는 구면 또는 포물선 1차 및 기계적으로 뒤틀린 구면 2차를 사용하여 축외 유도 난시를 보정합니다.올바르게 설정된 경우 Yolo는 구면 수차로 인한 대비 또는 영상 품질 부족 없이 행성 물체 및 비광대 필드 표적에 대한 방해 없는 보기를 제공할 수 있습니다.방해물의 부족은 또한 카세그레인 및 뉴턴 반사 천체 사진술과 관련된 회절 현상을 없앤다.

대격변적 목책

카타디옵트릭 케이스그레인(catadioptric casegrain)은 종종 비용을 절감하기 위해 구형 프라이머리 미러(primary mirror)와 함께 굴절 보정 소자와 결합하여 발생하는 수차를 보정합니다.

슈미트카세그레인

슈미트-카세그레인 광로

막수토프-카세그레인 광로

클레브초프-카세그레인 망원경의 광로

슈미트-카세그랭은 광시야 슈미트 카메라에서 개발되었지만, 카세그레인 구성은 훨씬 좁은 시야를 제공합니다.첫 번째 광학 소자는 슈미트 보정판입니다.플레이트는 한쪽에 진공을 두고 구면 프라이머리 미러에 의해 발생하는 구면 수차를 보정하는 데 필요한 정확한 보정을 연마하여 구면 수차를 구합니다.슈미트-카세그레인스는 아마추어 천문가들에게 인기가 있다.초기 슈미트-카세그레인 카메라는 1946년 예술가/건축가/물리학자인 로저 헤이워드에 ^[11]의해 특허를 받았으며 필름 홀더는 망원경 밖에 배치되었다.

막수토프카세그레인

막수토프-카세그레인 망원경은 소련/러시아의 안경사이자 천문학자 드미트리 드미트리에비치 막수토프의 이름을 딴 막수토프 망원경의 변형이다.그것은 속이 빈 구의 단면인 광학적으로 투명한 수정 렌즈로 시작합니다.구형 일차 거울과 보통 보정 렌즈의 대칭 부분인 구형 이차 거울이 있습니다.

아르구노프카세그레인

아르구노프-카세그레인 망원경은 모든 광학이 구형이며, 고전적인 카세그레인 보조 거울은 3개의 공기간격 렌즈 소자로 이루어진 부구 보정기로 대체된다.프라이머리 미러에서 가장 멀리 떨어져 있는 요소는 망인 미러로, 세컨더리 미러 역할을 합니다.

쿠레브초프카세그레인

Klevtsov-Casegrain은 Argunov-Casegrain과 마찬가지로 작은 메니스커스 렌즈와 망인 거울로 구성된 서브 어퍼처 보정기를 "보조 거울"^[12]로 사용합니다.

카세그레인 무선 안테나

GDSCC의 Casegrain 무선 안테나

카세그레인 설계는 위성 통신 지구국 안테나 및 전파 망원경에도 적용되며 크기는 2.4미터에서 70미터까지 다양하다.중앙에 위치한 서브 리플렉터는 광학 망원경과 유사한 방식으로 무선 주파수 신호의 초점을 맞추는 역할을 한다.

캐세그레인 무선 안테나의 예로는 JPL의 골드스톤 안테나 단지에 있는 70미터짜리 접시가 있습니다.이 안테나의 최종 초점은 프라이머리 전면, 거울에서 돌출된 받침대 상부에 있습니다.

「」를 참조해 주세요.

대격변계
셀레스트론 (슈미트-카세그레인, 막수토프 카세그레인)
망원경 종류 목록
미드 인스트루먼트(슈미트-카세그레인, 막수토프 카세그레인)
퀘스타(막수토프 카세그레인)
굴절 망원경
Vixen (카세그레인, Klevtsov-카세그레인)

레퍼런스

^ Wilson, Raymond N. (2013). Reflecting Telescope Optics I: Basic Design Theory and its Historical Development. Springer Science & Business Media. pp. 43–44. ISBN 978-3-662-30863-9.
^ "Diccionario de astronomía y geología. Las ciencias de la Tierra y del Espacio al alcance de todos. Cassegrain". AstroMía.
^ Baranne, André; Launay, Françoise (1997). "Cassegrain: un célèbre inconnu de l'astronomie instrumentale" [Cassegrain: a famous unknown of instrumental astronomy]. Journal of Optics (in French). 28 (4): 158–172. doi:10.1088/0150-536X/28/4/004.
^ 로페키오 우스토리오, 오버, Trattato delle settioni conice
^ 프레드 왓슨에 의한 망원경의 삶과 시간, 스타게이저, 페이지 134
^ 스타게이저, 115페이지
^ 스타게이저, 123 및 132페이지
^ "THE EFFECTS OF APERTURE OBSTRUCTION".
^ .telescopemaking.org - The Kutter Schiefspiegler 2009년 2월 19일 Wayback Machine에 보관
^ Milligan, T.A. (2005). Modern antenna design. Wiley-IEEE Press. ISBN 0-471-45776-0. 페이지 424-429
^ 미국 특허 2,403,660, 슈미트-카세그레인 카메라
^ 소형 망원경용 새로운 광학 시스템

외부 링크

Wikimedia Commons의 카세그레인 망원경 관련 매체

[1] Wilson, Raymond N. (2013). Reflecting Telescope Optics I: Basic Design Theory and its Historical Development. Springer Science & Business Media. pp. 43–44. ISBN 978-3-662-30863-9.

[2] "Diccionario de astronomía y geología. Las ciencias de la Tierra y del Espacio al alcance de todos. Cassegrain". AstroMía.

[3] Baranne, André; Launay, Françoise (1997). "Cassegrain: un célèbre inconnu de l'astronomie instrumentale" [Cassegrain: a famous unknown of instrumental astronomy]. Journal of Optics (in French). 28 (4): 158–172. doi:10.1088/0150-536X/28/4/004.

[4] 로페키오 우스토리오, 오버, Trattato delle settioni conice

[5] 프레드 왓슨에 의한 망원경의 삶과 시간, 스타게이저, 페이지 134

[6] 스타게이저, 115페이지

[7] 스타게이저, 123 및 132페이지

[8] "THE EFFECTS OF APERTURE OBSTRUCTION".

[9] .telescopemaking.org - The Kutter Schiefspiegler 2009년 2월 19일 Wayback Machine에 보관

[10] Milligan, T.A. (2005). Modern antenna design. Wiley-IEEE Press. ISBN 0-471-45776-0. 페이지 424-429

[11] 미국 특허 2,403,660, 슈미트-카세그레인 카메라

[12] 소형 망원경용 새로운 광학 시스템

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