Зеркальные системы

Схема однозеркального оптического устройства показана на рис. 3. Она представляет собой вогнутое зеркало с диаметром действующего отверстия D, расстоянием f от поверхности отражателя до главного фокуса (точка схождения всех лучей), телесным углом охвата с вершиной в главном фокусе и опирающемся на площадь круга действующего отверстия равным _охв=2[1-Сos(_охв/2)], где _охв- плоский угол охвата.

Так как приемник излучения обычно устанавливается в главном фокусе отражателя, то конечные размеры чувствительной площадки определяют прием излучения и части потока, приходящего с направлений составляющих угол с оптической осью равный 2_мгн = D_п/f, который называют углом мгновенного поля зрения.

Для создания зеркальных систем используются зеркала сферической, параболической и других форм. Наибольшее распространение получили сферические зеркала в силу более простого изготовления. Однако они обладают существенными сферическими аберрациями. Основным критерием качества зеркала при изготовлении является размер кружка рассеяния. Для идеальной оптической системы угловой размер кружка рассеяния определяется дифракционным рассеянием и равен _диф=2,44/D .При наличии сферической аберрации угловой размер кружка рассеяния можно оценить по формуле _сф=7,8(D/f)³10^-3 (с оценками порядка 3% при (D/f)=1). Обычно, в реальных системах, размер кружка рассеяния за счет сферической аберрации существенно превышает значение этого угла для дифракционного предела. Другой важной аберрацией вогнутых зеркал является кома. Эта аберрация возникает в наклонных пучках, вследствие неравенства фокусных расстояний различных кольцевых зон.

Снижение угловых размеров кружка рассеяния достигается в параболических системах, в них сферические аберрации практически отсутствуют, а влияние астигматизма значительно меньше, чем комы. Дисторсия у одиночного параболического зеркала отсутствует.

Максутов для расчета аберраций параболического зеркала рекомендует формулы - для комы (рад.) _к=0,125(D/f)²; - для астигматической разности _аст=D²f , где  - угол наклона луча от изображенной точки.

Существенным недостатком однозеркальных оптических систем является трудность аберрационной коррекции, затенение потока излучения, необходимость установления анализатора изображения и фотодетектора перед зеркалом на пути потока излучения. Введение второго зеркала позволяет установить фотодетектор за основным зеркалом. В простейшем виде такая система состоит из основного зеркала с отверстием в центральной зоне и второго зеркала (плоское, либо криволинейное) называемое контр рефлектором. Контррефлектор позволяет удовлетворительно компенсировать сферическую аберрацию, а при параболическом основном отражателе применить плоский контррефлектор.

Такое решение позволяет существенно сократить габариты всего прибора. К недостаткам такого решения следует отнести необходимость совмещения в одной плоскости изображения модулирующего растра и фотодетектора.

Рис. 3. Зеркальные системы