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施密特摄星仪

时间:2013-08-26来源:机器视觉网http://shixinhua.com 作者:石鑫华 点击: 999999次

施密特摄星仪

施密特摄星仪是一种设计用于广视野但像差很小的天文照相机。其他相似的设计有赖特摄星仪和Lurie-Houghton望远镜。
位于德国徒林根陶腾堡的2m施密特摄星仪(Alfred-Jensch)。
位于德国徒林根陶腾堡的2m施密特摄星仪(Alfred-Jensch)。
施密特摄星仪的光路图。
施密特摄星仪的光路图。

发明和设计

施密特摄星仪是伯恩哈德·施密特在1930年发明的。他的光学构造是以易于磨制的球面镜做主镜,和位于主镜曲线前方的非球面镜的修正透镜,也就是熟知的修正板,底片或其他的检测设备安置在摄星仪内部的焦点上。在设计上都允许快速的焦比和控制住彗形像差和球面像差。
 
施密特摄星仪的焦平面有很明显的弧度(曲率),因此使用的底片、干版、或其他的检测器都必须有相对应的弧度。在某些情况下,检测器被制作出弯曲的弧度,在其他平面的媒介上则依据焦平面的形状使用螺栓或固定夹来调整,或是应用真空牵引。有时也会使用平场,-以他最简单的形式,以一个平凸透镜直接紧贴著底片。使用这种透镜的称为施密特-维萨拉摄星仪。
 

应用

施密特摄星仪典型的使用是在需要附盖大片天空的研究计划,作为巡天探测的仪器。这些包括天文学勘查、彗星和小行星的搜寻、新星的侦查。
 
另一方面,施密特摄星仪和衍生的设计经常用于追踪地球的人造卫星。
 
从1970年代早期,Celestron开始销售8英吋的施密特摄星仪,大约生产了300架左右。照相机使用低膨胀系数的金属制造,并且在工厂就已经调整好焦距,因此在使用实无须重新聚焦。早期的框架一次只能拍摄一张,而且使用者必须自行裁剪35mm的底片和发展自己的框架。
 
施密特系统被普遍的使用在背投式的投影机系统。大的施密特投影机用在剧院,但小的系统,像是8吋大的,被用在家庭或较小的场地。
 
最受争议但也最有生产力的施密特摄星仪是帕洛马山天文台的奥斯钦施密特摄星仪。它曾使用在国家地理学会赞助的帕罗马巡天(POSS)、POSS-Ⅱ、帕罗马-来登巡天(小行星)和其他的计划中。使用在罗威尔天文台近地小行星搜寻计划(LONEOS)的望远镜也是施密特摄星仪。
 

延伸的设计

无透镜施密特式

在施密特之前的设计,是将望远镜的口径限制在f/10,以消除球面像差的问题,这样虽然消除了球面像差,但也限制了短焦望远镜的广视野能力。虽然这样做耗费了集光能力,但在伯恩哈德·施密特发明他的修正板之前,如此的设计却是著名的,被称为"无透镜施密特"的设计。

施密特-维萨拉式

与伯恩哈德·施密特同时代的施密特摄星仪,由尔约·维萨拉(Yrjö Väisälä)教授设计但未曾出版,仅在1924年的演讲中以注解提到有相同的设计:困难的球面焦平面。而他一看到了施密特的出版品,就在底片架之前安装了一个双凸透镜,即时解决了焦平面的问题。这个最终的系统就称为施密特-维萨拉摄星仪或直接称为维萨拉摄星仪

贝克-施密特式

在1940年,哈佛大学的詹姆士·贝克改善了施密特摄星仪的设计,加入一片凸镜做为次镜,将光线反射回主镜。因此干片可以在靠近主镜的附近面朝向着天空摆放。这种改变称为贝克-施密特摄星仪。

贝克-纽恩式

贝克-纽恩式是贝克博士和约翰·纽恩设计的,以一个小的更靠近摄星仪焦点的三片镜组合修正透镜来取代贝克-施密特摄星仪的修正版。从1950年至1970年代中期,曾有一打口径20英吋,每个重3.5顿的贝克-纽恩摄星仪被史密松天体物理台用在人造卫星的追踪上。

梅森-施密特式

梅森-施密特摄星仪的主镜是凹面的抛物面镜,一个凸的球面镜作为次镜,还有第三个镜片是凹的球面镜。

施密特-牛顿式

加入一个与光轴相交45°的平面镜作为次镜,将光线由镜筒侧面反射出来的施密特型设计创造了施密特-牛顿望远镜。

施密特-卡塞格林式

加入一个凸面镜做为次镜,将光线反射回主镜中心贯穿的洞孔的设计称为施密特-卡塞格林望远镜。

最后这两种设计被望远镜制造厂商广泛的使用,因为它们不仅致密而且只需要使用简单的球面镜。
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