FR2778754A1 - Cassegrain telescope - Google Patents

Abstract

The telescope, which is perfectly stigmatic axially, incorporates a concave spherical primary reflector and no corrector. It has a secondary convex divergent reflector in the shape of an ellipsoid of revolution about its smaller axis and based on the geometrical characteristics of the system, with its curvature increasing with distance from its axis. Alternatively, the secondary reflector can use a divergent lens or group of lenses with spherical or flat faces, made from traditional mineral glass and with the face opposite the primary reflector made reflective by an aluminium or silver coating.

Description

DESCRIPTION.DESCRIPTION.

La présente invention concerne une nouvelle configuration du télescope de Cassegrain, destiné  The present invention relates to a new configuration of the Cassegrain telescope, intended

à l'observation visuelle pour les amateurs d'Astronomie.  to visual observation for lovers of Astronomy.

Le premier télescope mis au point fin 17ème siècle, est le modèle de Newton, qui possède -quelques avantages, dont sa grande ouverture bien adaptée aux observations du ciel "profond"  The first telescope, developed at the end of the 17th century, is Newton's model, which has some advantages, including its large aperture well suited to observations of the "deep" sky.

(nébuleuses, galaxies), et sa simplicité de règlage.  (nebulae, galaxies), and its simplicity of adjustment.

Mais il a des inconvénients, et se révèle mal adapté aux sites d'observation défavorisés par la pollution lumineuse, ce qui est malheureusement le plus souvent le cas: * Difficulté d'obtenir les forts grossissements, ADO * Diamètre de la tache de diffraction mal adapté à la taille des pixels des capteurs modernes, * Position d'observation inconfortable pour les instruments de grande focale,  But it has drawbacks, and proves to be poorly suited to observation sites disadvantaged by light pollution, which is unfortunately most often the case: * Difficulty obtaining high magnifications, ADO * Diameter of the diffraction spot badly adapted to the pixel size of modern sensors, * Uncomfortable observation position for long focal length instruments,

* Encombrement le rendant difficilement transportable dès que la taille devient importante.  * Dimensions making it difficult to transport as soon as the size becomes large.

Cassegrain a mis ensuite au point un autre système de télescope à deux miroirs, le secondaire /a. étant convexe. Ce télescope possède de bons avantages techniques: * Amplification directe de la taille de l'image par le miroir secondaire fournissant une meilleure qualité d'image aux forts grossissements, * Encombrement plus faible, donc instrument plus facilement transportable, * Position d'observation plus confortable, ce qui est important pour un instrument de club @,, pouvant être utilisé par le public,  Cassegrain then developed another two-mirror telescope system, the secondary / a. being convex. This telescope has good technical advantages: * Direct amplification of the size of the image by the secondary mirror providing better image quality at high magnifications, * Smaller footprint, therefore more easily transportable instrument, * More observation position comfortable, which is important for a club instrument, which can be used by the public,

* Parfaite adaptation du diamètre de la tache d'Airy à la taille des pixels des capteurs.  * Perfect adaptation of the diameter of the Airy spot to the size of the pixels of the sensors.

Donc l'intérêt du système "Cassegrain" est aujourd'hui évident pour tous les amateurs d'Astronomie qui s'intéressent aux forts grossissements ou qui ne disposent pas de conditions  So the interest of the "Cassegrain" system is evident today for all lovers of Astronomy who are interested in high magnifications or who do not have conditions

d'observation privilégiées (en particulier pour les sites en zone urbaine ou péri-urbaine).  privileged observation sites (in particular for sites in urban or peri-urban areas).

Mais les combinaisons optiques classiques utilisent des formes spécifiques complexes pour  But classic optical combinations use complex specific shapes to

chaque miroir, ce qui rend les télescopes de ce type relativement cher.  each mirror, which makes telescopes of this type relatively expensive.

Quatre "combinaison" optiques ont été utilisées depuis l'origine: 1) La combinaison classique associe un miroir primaire en forme de paraboloïde de 3<) révolution, avec un secondaire en forme d'hyperboloïde de révolution. Elle a l'inconvénient de nécessiter à la fabrication, deux mises en forme à partir des sphères obtenues initialement pour  Four optical "combinations" have been used from the outset: 1) The classic combination combines a primary mirror in the form of a 3 <) revolution paraboloid, with a secondary in the form of a hyperboloid of revolution. It has the drawback of requiring, during manufacture, two shapings from the spheres obtained initially for

chaque miroir, et le contrôle final de la qualité de chaque surface n'est pas aisé.  each mirror, and the final quality control of each surface is not easy.

2) Le désir de simplification de formes a conduit à la combinaison d'un primaire ellipsoïde de  2) The desire to simplify shapes has led to the combination of an ellipsoid primary of

révolution, et d'un secondaire sphérique dont la fabrication et le contrôle sont ainsi simplifiés.  revolution, and a spherical secondary whose manufacture and control are thus simplified.

A condition de respecter rigoureusement la bonne forme de l'ellipsoïde, le stigmnatisme axial est parfait. C'est le "Dall-Kirkham". A qualité axiale égale, il est réputé moins cher que le  Provided that the correct shape of the ellipsoid is strictly observed, the axial stigma is perfect. It's the "Dall-Kirkham". For equal axial quality, it is considered cheaper than the

précédent. Mais son champ est plus réduit.  previous. But its field is more reduced.

3) Dans un souci d'augmenter le champ de l'image, le "Ritchey-Chrétien", découvert dans les années 1920, associe deux hyperboloïdes de révolution. Il est appelé "aplanétique". Aux prix -10 d'importantes complications pour la fabrication et le contrôle des deux miroirs, donc d'un surcoût non accepté par les amateurs, c'est la solution retenue pour les grands observatoires  3) In order to increase the image field, the "Ritchey-Chrétien", discovered in the 1920s, combines two hyperboloids of revolution. It is called "aplanatic". At prices -10 significant complications for the manufacture and control of the two mirrors, therefore an additional cost not accepted by amateurs, this is the solution chosen for large observatories

modernes, pour lesquels la qualité importe plus que le coût.  modern, where quality is more important than cost.

4) Des recherches ont déjà portées sur l'utilisation d'un miroir primaire sphérique, le plus facile à former, à polir et à contrôler, ce qui simplifie bien des choses. Mais associé directement à un  4) Research has already focused on the use of a spherical primary mirror, the easiest to form, polish and control, which simplifies many things. But associated directly with a

1/ secondaire sphérique, l'image n'est pas admissible par suite de sa mauvaise qualité.  1 / spherical secondary, the image is not admissible due to its poor quality.

Deux procédés existent pour l'améliorer: ils utilisent tous les deux une lentille correctrice spécifique, située à l'entrée du télescope, donc de grand diamètre: * Soit une lentille de Schmnidt de forme complexe dans les Schmidt-Cassegrain,  Two methods exist to improve it: they both use a specific corrective lens, located at the entrance to the telescope, therefore of large diameter: * Or a Schmnidt lens of complex shape in the Schmidt-Cassegrain,

* Soit un ménisque épais dans les Maksutoff.  * Or a thick meniscus in the Maksutoff.

2 O Ces deux systèmes industrialisés ne donnent pas des images parfaites.  2 O These two industrialized systems do not give perfect images.

Il existe deux solutions pour mieux utiliser un miroir primaire sphérique.  There are two solutions for better using a spherical primary mirror.

La première consiste à réaliser un secondaire de forme adaptée, non sphérique.  The first consists in making a secondary of suitable shape, not spherical.

Pour une géométrie de la combinaison optique donnée (diamètre et rayon du miroir principal, ' focale du miroir secondaire, distance de séparation des miroirs), il existe une conique  For a given optical combination geometry (diameter and radius of the main mirror, focal length of the secondary mirror, separation distance of the mirrors), there is a conic

spécifique et une seule pour la méridienne du secondaire, assurant le stigmatisme axial parfait.  specific and only one for the secondary meridian, ensuring perfect axial stigmatism.

La seconde consiste à utiliser pour miroir secondaire, l'une des faces d'une lentille ou d'un groupe de lentilles divergent fabriqué en verre minéral classique: la face opposée au miroir  The second consists in using for a secondary mirror, one of the faces of a lens or a group of divergent lenses made of conventional mineral glass: the face opposite to the mirror

principal, est rendue réfléchissante par aluminure ou argenture (face étant protégée).  main, is made reflective by aluminide or silvering (face being protected).

L'objet de cette invention est donc l'usage d'un miroir primaire sphérique, associé: soit à un miroir secondaire ellipsoidal de révolution autour du petit axe de l'ellipse, soit à une lentille ou un groupe de lentilles divergent à faces plane ou sphériques, la face  The object of this invention is therefore the use of a spherical primary mirror, associated: either with an ellipsoidal secondary mirror of revolution around the minor axis of the ellipse, or with a lens or a group of diverging lenses with flat faces or spherical, the face

opposée au miroir principal étant rendue réfléchissante.  opposite the main mirror being made reflective.

Ces deux solutions donnent directement le stigmatisme axial parfait, sans nécessiter aucune  These two solutions directly give the perfect axial stigmatism, without requiring any

correction optique, à condition de calculer correctement tous les paramètres.  optical correction, provided that all parameters are correctly calculated.

Elles n'ont jamais été décrite ni utilisée dans le passé.  They have never been described or used in the past.

Elles ont été découvertes par informatique grâce à un modèle de calcul de rayons optiques.  They were discovered by computer thanks to a model of calculation of optical rays.

J Elles constituent deux solutions extrèmement intéressantes par l'économie qu'elles permettent, les avantages techniques au niveau de la fabrication sont multiples: Facilité de taille du miroir primaire sphérique, aisément industrialisable, Pas de retouche de forme du miroir primaire an polissage, 0 Facilité de contrôle du miroir primaire, par exemple par la méthode de Foucault, Possibilité d'utilisation de miroirs primaires très ouverts, réduisant la taille du télescope et le diamètre du secondaire, donc l'obstruction frontale qui dégrade la qualité, Pour le miroir secondaire elliptique, possibilité de préparation industrielle à l'état sphérique avec adaptation progressive de la forme exacte par autocolUimrnation du système complet avec  J They constitute two extremely interesting solutions by the economy which they allow, the technical advantages at the manufacturing level are multiple: Easy size of the spherical primary mirror, easily industrializable, No retouching of shape of the primary mirror by polishing, 0 Easy control of the primary mirror, for example by the Foucault method, Possibility of using very open primary mirrors, reducing the size of the telescope and the diameter of the secondary, therefore the frontal obstruction which degrades the quality, For the secondary mirror elliptical, possibility of industrial preparation in the spherical state with progressive adaptation of the exact shape by autocolUimrnation of the complete system with

un primaire déjà aluminé, donc beaucoup plus lumineux.  an already aluminized primary, so much brighter.

Cette adaptation du miroir secondaire consiste à enlever une épaisseur de l'ordre du micron sur la périphérie du miroir. EUlle ne concerne qu'une faible quantité de matière, beaucoup moins que lorsqu'il s'agit de modifier la forme du miroir primaire. Elle est donc plus rapide à  This adaptation of the secondary mirror consists in removing a thickness of the order of a micron on the periphery of the mirror. It only concerns a small amount of material, much less than when it comes to modifying the shape of the primary mirror. It is therefore faster to

exécuter, et moins coûteuse.run, and less expensive.

Pour la lentille divergente à faces sphérique en verre minéral classique, on peut utiliser  For the divergent lens with spherical faces in conventional mineral glass, it is possible to use

directement une ébauche standard utilisée par les opticiens, sans aucune retouche.  directly a standard blank used by opticians, without any retouching.

Sur le plan de la Qualité des images, ces deux combinaisons donnent la même finesse sur l'axe  In terms of image quality, these two combinations give the same sharpness on the axis

que tous les autres systèmes Cassegrain.  than all other Cassegrain systems.

En résumé, pour un stigmatisme parfait sur l'axe, qui est la qualité essentielle exigée pour un instrument d'Astronomie d'observation visuelle, le coût de revient de l'instrument conforme à cette invention, est réduit dans de fortes proportions par rapport aux solutions employées  In summary, for a perfect stigmatism on the axis, which is the essential quality required for an Astronomical instrument of visual observation, the cost price of the instrument according to this invention is reduced in large proportions compared to to the solutions used

jusqu'à maintenant.until now.

Claims (4)

REVENDICATIONS.CLAIMS. 1) Télescope de type "Cassegrain" parfaitement stigmatique sur l'axe, caractérisé en ce qu'il inclut un miroir primaire sphérique concave (convergent), et qu'il n'inclut pas de dispositif correcteur.  1) Telescope of the "Cassegrain" type perfectly stigmatic on the axis, characterized in that it includes a concave (convergent) spherical primary mirror, and that it does not include a corrective device. 2) Télescope selon la revendication 1) caractérisé par un miroir secondaire convexe divergent, en forme d'ellipsoïde de révolution autour de son petit axe, la forme rigoureuse de cet ellipsoïde étant déterminée par calcul informatisé à partir des caractéristiques géométriques2) Telescope according to claim 1) characterized by a divergent convex secondary mirror, in the shape of an ellipsoid of revolution around its minor axis, the rigorous shape of this ellipsoid being determined by computerized calculation from the geometric characteristics du système.of the system. 3) Télescope selon les revendications 1) et 2) caractérisé en ce que la courbure du miroir  3) Telescope according to claims 1) and 2) characterized in that the curvature of the mirror secondaire augmente au fur et à mesure que l'on s'éloigne de l'axe, contrairement aux  secondary increases as one moves away from the axis, unlike ellipsoïdes de révolution habituellement utilisés en optique.  ellipsoids of revolution usually used in optics. 4) Télescope selon la revendication 1) caractérisée par un miroir secondaire utilisant une lentille ou un groupe divergent à faces sphérique ou plane, réalisée en verre minéral classique, et dont la face opposée au miroir primaire est rendue réfléchissante par aluminure ou argenture.  4) Telescope according to claim 1) characterized by a secondary mirror using a lens or a divergent group with spherical or planar faces, made of conventional mineral glass, and the face opposite to the primary mirror is made reflective by aluminide or silvering. ) Télescope selon les revendications 1) à 3) caractérisé par la réalisation du secondaire à  ) Telescope according to claims 1) to 3) characterized by the realization of the secondary to partir d'une ébauche sphérique standard, la mise en forme rigoureuse étant obtenue par légère usure des bords de l'ébauche, de l'ordre du micron, lors du polissage, le contrôle optique du miroir secondaire ainsi que le résultat final s'opérant par autocollimation à partir du miroir  starting from a standard spherical blank, the rigorous shaping being obtained by slight wear of the edges of the blank, of the order of a micron, during polishing, the optical control of the secondary mirror as well as the final result taking place by stickers from the mirror primaire sphérique déjà vérifié et allumine.  spherical primary already checked and lights up.