슈미트-카세그레인 망원경에 대해 알아보자

슈미트-카세그레인이란?

 

 

카세그레인 반사경의 광학 경로와 슈미트 교정 판 을 결합하여 간단한 구형 표면을 사용하는 소형 천문학 장비를 만드는 투영 망원경이다.

역사

• 미국의 천문학자 겸 렌즈 디자이너인 제임스 길버트 베이커는 1940년 베른하르트 슈미트의 슈미트 카메라를 위한 카세그레인 디자인을 처음 제안했다.
• 마운트 윌슨 천문대의 광학 상점은 제2차 세계 대전 동안 군사용 광학 디자인 연구의 일환으로 최초의 광학 상점을 만들었다.
• 뉴턴과 마찬가지로이 디자인은 튜브의 한쪽 끝에 포물선 거울을 사용한다. 1차 광선은 작은 곡면 보조 반사경으로 반사 된 다음 주 반사경의 조리개를 통해 접안경으로 다시 반사된다. 이차의 곡률은 일반적으로 현대 카세그레인에서 쌍곡선이다. 두 개의 곡면 거울의 효과는 긴 광학 경로를 기본의 초점 길이보다 훨씬 짧은 튜브로 접는 것이다.
• 카세그레인의 디자인은 결코 즉각적인 히트가 되지 않았다.이 디자인은 17세기 네덜란드의 위대한 과학자 크리스찬 후이겐스로부터 즉시 비난을 받았다.
• 18세기에 천문학에 반사경을 진지하게 사용한 최초의 사람이 된 윌리엄 허셜은 뉴턴의 디자인에 집착했다.
• 20세기까지도 카세그레인을 만들어 사용한 사람은 거의 없었다.
• 실제로 유리 기술이 상대적으로 저렴하게 큰 거울을 주조할 수 있을 정도로 충분히 발전한 20세기 초까지 어떤 유형의 대형 반사경도 흔치 않았다.
• 1930년 반사경이 다시 유행하면서 독창적인 독일 안경사 버나드 슈미트는 천문 사진 촬영에 유용하도록 카세그레인 디자인에 새로운 반전을 추가했다.
• 그는 더 단순한 구형의 1차 거울과 튜브 앞쪽에 있는 '보정판'이라고 불리는 특수하게 만들어진 렌즈를 결합하여 구형 수차를 교정했다.
• 초점면에서 그는 보조 반사경 대신 필름 한 장에 홀더를 놓았다.이 레이아웃은 슈미트 카메라라고 불렸고 여전히 하늘의 넓은 시야를 영상화하는 데 사용된다.

응용

슈미트 카세그레인 디자인은 제작이 용이한 구형 광학 표면을 결합해 굴절 망원경의 초점 길이가 긴 기기를 만들고 반사 망원경의 개구당 비용이 낮아 소비자 망원경 제조업체들에게 큰 인기를 끌고 있다. 컴팩트한 디자인은 주어진 조리개를 위해 휴대성이 뛰어나 시장성을 더한다. 높은 F-비율 수단은 그들이 슈미트 카메라의 이전 모델처럼 넓은 들판 망원경이 아니라는 것을 의미하지만, 더 좁은 들판의 깊은 하늘과 행성 시야에 좋다는 것을 의미한다.

파생 설계

• 여러 가지 변형이 있지만(양쪽 거울 구면, 양쪽 거울 비구면, 또는 각 거울 중 하나) 두 가지 주요 설계 형태는 콤팩트 형태와 비컴팩트 형태로 나눌 수 있다. 콤팩트 형태에서 교정기 판은 주 반사경의 초점 또는 근처에 위치한다.
• 비압축에서 교정기 판은 주 반사경의 곡률 중심(초점 길이의 2배) 또는 근처에 유지된다.
• 컴팩트 한 디자인의 대표적인 예로는 셀레스트론과 미드 인스트루먼트 상업용 기구가 있는데, 빠른 기본 미러와 작고 강하게 구부러진 2차 기구를 결합한 것이다.이는 필드 곡면성을 희생시키면서 매우 짧은 튜브 길이를 산출한다.
• 미드와 셀레스트론의 대부분의 컴팩트 디자인은 f/2의 초점 비율을 가진 1차 거울과 f/5의 초점비를 가진 보조 반사경을 가지고 있어 시스템 초점 비율을 f/10으로 산출한다. 한 가지 주목할 만한 예외는 셀레스트론 C9.25로, 1차 초점 비율과  f/2.3이고 2차 초점 비율을 가지며, 그 결과는 다른 대부분의 소형 설계보다 약간 평평한 필드와 약간 긴 튜브 가로 세로 비율이 된다.
• 비압축 설계는 주 반사경의 곡률 중심에 교정기를 유지한다.
• 매우 잘 보정된 설계 예로는 모든 미러 표면과 초점 표면이 일차 곡률의 중심인 단일 점에 동심원(1차 중심) 슈미트 카세그레인이 있다.
• 광학적으로 비압축 설계는 콤팩트 설계보다 더 나은 이상 보정 및 평평한 필드를 산출하지만, 튜브 길이가 더 길다.