DE4301291A1 - Universeller Zweispiegelkorrektor für Cassegrainartige Spiegelsysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Spiegelsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Autor hat bereits in den Patentanmeldungen P 4226723, P 4229874 und P 4234569 hochkorrigierte Spiegelsysteme mit drei bzw. nur zwei Spiegeln beschrieben. Die Motivation des hier vorgeschlagenen Systems leitet sich daher nicht in erster Linie aus dem Wunsch nach weiter verbesserter Abbildungsqualität her. Da in der Anmeldung P 4229874 auch keine schwerwiegenden Vignettierungs- bzw. Streulichtprobleme erkennbar sind, scheidet auch dieser Grund zur Motivation eines anscheinend aufwendigen Spiegelsystems mit vier Spiegeln aus.

Die wahre Motivation ist darin zu sehen, daß die ersten beiden Spiegel dieses Systems durch bekannte Spiegelsysteme wie das klassische Cassegrainsystem oder das Ritchey-Chretien-System dargestellt werden können. Mit anderen Worten hat sich das erfindungsgemäße System die Aufgabe gestellt Korrekturmöglichkeiten für die am weitesten verbreiteten Zweispiegelsysteme aufzuzeigen und somit letztendlich zu geplanten oder bereits gebauten Zweispiegelsystemen einen einfach nachrüstbaren Spiegelkorrektor, bestehend aus zwei weiteren Spiegeln, anzugeben.

Dabei soll ein Gesamtsystem erreicht werden, das sowohl aplanatisch als auch anastigmatisch korrigiert ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale in den Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.

Weiterhin ergibt sich nach Anspruch 2 die Möglichkeit, bei entsprechendem Design des Systems als Ganzem, die Petzvalsumme zu beseitigen und damit, bei vorhandener Korrektion des Astigmatismus, ein ebenes Bildfeld zu erreichen.

Konventionelle Zweispiegelsysteme des Cassegraintyps sind nur teilweise von Abberationen zu befreien.

Eines der ältesten bekannten Spiegelsysteme überhaupt, das klassische Cassegrainsystem mit parabolischem Hauptspiegel und hyperbolischem Hilfsspiegel, dessen Deformation so gewählt wird, daß die sphärische Abberation des gesamten Zweispiegelsystems beseitigt ist, weist zumindestens Koma und Astigmatismus auf. Will man eine hinlängliche Verlängerung der Brennweite des Hauptspiegels und eine bequem zugängliche Lage des Sekundärfokus erreichen und hierbei keine zu große Mittenobstruktion durch den Zerstreuungsspiegel zulassen, so muß letzterer um einiges stärker als der Hauptspiegel gekrümmt sein, was wiederum in Zusammenhang mit dem Astigmatismus des Systems zu starker Bildfeldkrümmung führt.

Für die Koma in einem klassischen Cassegrain gilt in guter Näherung, daß diese so groß ist wie bei einem einzelnen Parabolspiegel mit gleicher Öffnungszahl wie diejenige des Cassegrainsystems. Da diese nun um den Faktor größer ist, um den der zerstreuende Hilfsspiegel die Brennweite des Hauptspiegels verlängert und andererseits die Koma quadratisch mit zunehmender Öffnungszahl abnimmt, ist die Koma in einem Cassegrain stark gegenüber dem parabolischem Einzelspiegel reduziert. Anders verhält es sich mit dem Astigmatismus. Während ja der Astigmatismus für einen parabolischen Einzelspiegel dann beseitigt ist, wenn sich die Blende im Abstand seiner Brennweite vor diesem befindet, ist der Astigmatismus für ein Cassegrainsystem wegen seiner quadratischen Zunahme mit dem Gesichtsfeldwinkel die limitierende Größe bezüglich des mit hoher Qualität darstellbaren Gesichtsfeldes. Auf einem stark gekrümmten Bildfeld vom Krümmungsradius der mittleren Bildfeldkrümmung also der Schale, die etwa in der "Mitte" zwischen sagittaler und tangentialer Bildfeldschale liegt, ist das Zerstreuungsscheibchen für ein gegebenes Gesichtsfeld im Wesentlichen durch Astigmatismus gegeben, wobei natürlich Modifikation durch Koma beobachtbar ist.

Aus dem Gesagten wird klar, daß selbst die Beseitigung der Koma bei Aufrechterhalten der restlichen Abberationen keine allzu merkliche Verbesserung der Bildqualität für größere Gesichtsfelder erbringt.

Als erster hatte der berühmte Astrophysiker Karl Schwarzschild im Jahre 1909 die Möglichkeit erkannt mit zwei Spiegeln ein aplanatisches Design zu verwirklichen. Hierbei war der Hilfsspiegel ebenfalls sammelnd und zwischen Hauptspiegelvertex und dem Brennpunkt des Hauptspiegels angeordnet. Der Hauptspiegel ist hierbei außerordentlich stark hyperbolisch deformiert, womit dieser bereits große sphärische Zwischenfehler einführt und schwierig herzustellen ist.

Um einiges später im Jahre 1927 erkannten Ritchey und Chretien die Möglichkeit des aplanatischen Designs in einer konventionellen Cassegrainanordnung. Die negativen Exzentrizitätsquadrate der zugehörigen Kegelschnitte - auch bedingt durch Schwarzschilds bahnbrechende Arbeiten Schwarzschildkonstanten genannt - beschreiben hierbei für Haupt- und Hilfsspiegel Hyperboloide. Die Hyperbolizität des Hauptspiegels ist hierbei im Gegensatz zur Schwarzschildschen Lösung mäßig, so daß die sphärischen Zwischenfehler klein bleiben - die Hyperbolizität des Hilfsspiegels ist größer als die im äquivalenten klassischen Cassegrain. Das Resultat ist ein aplanatisches System mit jedoch gegenüber dem äquivalenten Cassegrain leicht erhöhtem Astigmatismus und damit stärker gekrümmten mittlerem Bildfeld mit allerdings nun runden Zerstreuungsfiguren - ein Umstand, der zur relativen Beliebtheit dieses Systems in astronomischen Fachkreisen beigetragen haben mag. Wie aus dem vorhergehend Gesagten aber klargeworden ist, ist die Abbildungsqualität dieser Optik nicht die Ideallösung für die sie bei oberflächlicher Betrachtung gehalten werden könnte. Nur für ein relativ begrenztes inneres Feld ist die Abbildungsqualität wirklich besser als bei einem konventionellen klassischen Cassegrainsystem.

Während Schwarzschild sein aplanatisches Design in etwa dahingehend optimiert hatte, um ein ebenes mittleres Bildfeld zu erhalten - er also Petzvalkrümmung und Astigmatismus gegeneinander ausspielte - gelang es A. Couder zu zeigen, daß in einer der Schwarzschildschen ähnlichen Konfiguration die gleichzeitige aplanatische und anastigmatische Korrektion gelingt, wobei nun, neben der Einhaltung zweier definierter Schwarzschildkonstanten für beide Spiegel, auch die Einhaltung einer Beziehung zwischen der relativen Auftreffhöhe auf beide Spiegel und dem Brennweitenverlängerungsfaktor gefordert werden muß. Es tritt starke Bildfeldkrümmung vom Betrag der bei diesem System ohnehin erheblichen Petzvalkrümmung auf. Gleichzeitig sind die sphärischen Zwischenfehler - bedingt durch die hier ebenfalls sehr hohe hyperbolische Deformation des Hauptspiegels - sehr groß, zudem liegt das Bild genauso unglücklich wie beim Schwarzschildsystem, so daß auch dieses interessante System nur sehr selten in der Praxis realisiert wurde.

Dagegen existieren heute sowohl im Amateur- wie im professionellen Bereich der Astronomie eine große Anzahl von klassischen Cassegrain- wie auch Ritchey-Chretien-Systemen.

Verständlich ist daher der Wunsch die Leitung dieser Systeme mit Korrektursystemen zu verbessern. Hierzu wurden in der Vergangenheit umfangreiche Bemühungen unternommen. Erwähnt sei nur stellvertretend für viele andere die Arbeit von R. N. Wilson in "ESO/CERN Conference on Large Telescope Design," p. 131 European Space Organisation, Geneva. In den Arbeiten wurde zumeist versucht mit brechenden Korrektoren zum Ziel zu kommen, sei es in der Form asphärischer Platten im konvergenten Strahlengang oder durch Linsenkorrektursysteme oder Kombination beider Verfahren. Abgesehen davon, daß bisher kein vollkommen befriedigendes Design erreicht werden konnte, ergibt sich generell mit brechenden Korrektoren eine unliebsame Belegung des interessierenden Spektralbereichs mit einer Filterfunktion. Darüber hinaus waren die guten Lösungen oft sehr kompliziert und aufwendig, bzw. im Fall mehrerer asphärischer Platten sehr kompliziert herzustellen.

Der Autor wird im übrigen demnächst zumindestens für den monochromatischen Fall eine annähernd vollkommene Möglichkeit zur Abberationskorrektur mit einem einfachen Linsensystem angeben.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems sei nun einmal am Beispiel eines Korrektorsystems bestehend aus zwei Spiegeln für ein klassisches Cassegrainsystem erläutert.

Als erstes stelle man sich ein klassisches Cassegrainsystem mit sammelnden parabolischen Hauptspiegel und zerstreuenden hyperbolischen Hilfsspiegel vor.

Die Schwarzschildkonstante des Hilfsspiegels ist dann eine Funktion der Brennweitenverlängerung, die der Hilfsspiegel bewirkt und diese wiederum ist eine Funktion der relativen Auftreffhöhe parallel einfallenden Lichtes und des Verhältnisses der Krümmungsradien beider Spiegel.

Bezeichnen wir die Schwarzschildkonstante des Hauptspiegels mit k1 die des Hilfsspiegels mit k2 sowie den Faktor um den der Hilfsspiegel die Brennweite des Hauptspiegels verlängert mit m so gilt:

k1 = - 1 [1]

k2 = - [(m + 1)/(m - 1)]² [2]

m = ro/(ro - k) [3]

ro = |R2/R1| [4]

k = 1 - a2/f1 [5]

wobei wiederum R2 den Radius des Hilfsspiegels, R1 den Radius des Hauptspiegels und k die relative Auftreffhöhe bezeichnet, wobei f1 die Brennweite des Hauptspiegels kennzeichnet und a2 den Abstand von Haupt- und Hilfsspiegel.

Schließlich erhalten wir noch den Abstand Hilfsspiegel zu Systembrennpunkt zu:

s2' = m _* k _* f1 [6]

oder wieder in normalisierten Koordinaten (normiert auf die Hauptspiegelbrennweite)

β = m _* k [7]

Mit obenstehenden Formeln ist nun unser Cassegrainsystem eindeutig charakterisiert.

Die Wahl der Schwarzschildkonstanten erfolgt bei diesem System so, daß die sphärische Abberation beseitigt ist. Und zwar ist sie bei diesem System nicht nur in 3. Ordnung der Seideltheorie beseitigt, sondern prinzipiell. Ein Umstand der bspw. für das Ritchey-Chretien-System und für die überwiegende Anzahl aller optischen Systeme nicht zutrifft. Bei diesen Systemen tritt mehr oder weniger große Restsphäre auf und ist als solche in hoher Potenz (im wesentlichen in 5.) umgekehrt proportional von der Öffnungszahl abhängig.

Denkt man sich jetzt das Cassegrainsystem um einen weiteren sammelnden dritten Spiegel erweitert, der so angeordnet ist, daß sein Brennpunkt mit dem Systembrennpunkt des Cassegrainsystems zusammenfällt, wobei die optischen Achsen aller drei Spiegel übereinstimmen sollen, so erhält man ein afokales System.

Man kann nun - je nach Konfiguration - auf den Hauptspiegel auffallendes Parallellicht in eingeschnürte oder aufgeweitete Parallellichtbündel umwandeln.

Wird dieser zusätzliche sammelnde Spiegel jetzt parabolisch deformiert, so ist das afokale System wieder frei von sphärischer Abberation. Man stellt nun aber auch fest, daß das Gesamtsystem zusätzlich frei von Koma und Astigmatismus ist.

Diesen Umstand kann man sich jetzt auf zweierlei Art und Weise zunutze machen, um ein hochkorrigiertes fokales System zu realisieren.

Fügt man einem gegebenen afokalen System der oben besprochenen Art einen sammelnden Kugelspiegel hinzu, so erhalten wir ein entsprechendes abbildendes System mit sphärischer Abberation, die nur durch den Kugelspiegel verursacht wird.

Um nun wieder ein fehlerfreies System zu erhalten, können wie gesagt zwei verschiedene Wege beschritten werden.

Die erste Variante ist folgende: Man überlegt sich das zwischen Kollimatorspiegel und letztendlich abbildendem Kugelspiegel paralleler Strahlengang existiert, so daß gleiche Auftreffhöhen für das axiale Bündel gegeben sind.

Die sphärische Unterkorrektion, die am Kugelspiegel erzeugt wird läßt sich nun durch eine betragsmäßig gleichgroße aber entgegengesetzte Überkorrektion am Kollimatorspiegel kompensieren.

Mit anderen Worten - das zum Rande des Kugelspiegels zunehmend zu frühe Auftreffen des Wellenfeldes wird durch eine entsprechende zeitliche Verzögerung am Kollimatorspiegel ausgeglichen. Dazu muß dieser nun am Rande um ein solches Maß verflacht werden, wie der Kugelspiegel gegenüber dem Parabolspiegel mit gleichem axialen Krümmungsradius am Rande zu hoch ist. Da unser Kollimatorspiegel bisher durch die Schwarzschildkonstante k3=-1 gekennzeichnet war, muß diese nun für den Spezialfall, daß beide Korrektorspiegel gleichen axialen Krümmungsradius aufweisen, verdoppelt werden. Es folgt also in diesem Fall k3=-2. Für beliebige Verhältnisse der Krümmungsradien der beiden Korrektorspiegel gilt nun allgemein:

k3 = - 1 - (|R3/R4|)³ [8]

wobei R3 den Radius des Kollimatorspiegels und R4 den des Kugelspiegels bezeichnet. Nun ist das gesamte System in 3. Ordnung wieder sphärefrei. Die jetzt aber erhöhte Deformation am Kollimatorspiegel führt zu einer Erzeugung von Koma und Astigmatismus im afokalen System das aus den ersten drei Spiegeln gebildet wird. Man kann nun zeigen das dieser Betrag von Koma und Astigmatismus, der am Kollimatorspiegel entsteht, genau dann kompensiert wird, wenn man den Krümmungsmittelpunkt des letztendlich abbildenden Kugelspiegels auf den Vertex des Kollimatorspiegels legt. Und zwar wird jetzt entgegengesetzte Koma und astigmatische Abweichung am Kugelspiegel eingeführt. Das Resultat ist, daß das Gesamtsystem nun frei von Sphäre, Koma und Astigmatismus ist, also aplanatisch und anastigmatisch wird. Damit ist das Kennzeichen für den Fall des klassischen Cassegrainsystems im Hauptanspruch realisiert. Man kann nun noch entsprechend Anspruch 2 die Krümmungsradien so auf die Spiegel verteilen, daß die Petzvalsumme zu Null wird, so daß bei erwiesener Abwesenheit von Astigmatismus ein vollkommen ebenes Bildfeld entsteht.

In Tab. 1 sind die Konstruktionsdaten eines Beispielsystems gegeben, sowie in Tab. 2 die Seidelkoeffizienten und ihre Summen nach der 3. Ordnung. Fig. 1 zeigt die zugehörige exakte differentialgeometrische Durchrechnung auf der Achse und Fig. 2 diejenige für ein Grad Gesichtsfelddurchmesser. Außer einer gewissen Verzeichnung ist kein wesentlicher Bildfehler mehr erkennbar. Das geometrische Zerstreuungsscheibchen bleibt für das Beispielsystem am Rande des Gesichtsfeldes von ein Grad Durchmesser unter 0,08 Bogensekunden. Die zugeordnete RMS-OPD d. h. der mittlere Weglängenfehler des Wellenfeldes bleibt für eine Wellenlänge Lambda des gelbgrünen Spektralbereiches unter Lambda/30.

Im allgemeinen gilt ein Wert von Lambda/14 bis Lambda/20 als Indiz für das Erreichen einer beugungsbegrenzten Auflösung.

Die Strehl-Ratio - ebenfalls ein bekannter Maßstab für die Bildqualität von hochkorrigierten Systemen - bleibt über das ganze Feld sehr nahe ihrem Maximalwert von 1.

Man kann also mit Fug und Recht behaupten, daß das erfindungsgemäße System auf dem übertragbaren Gesichtsfeld vollkommen beugungsbegrenzte Abbildungen ermöglicht.

Es sei hier noch einmal ausdrücklich erwähnt, daß man diese immense Bildqualität aus jedem rechnungskonform hergestellten Cassegrainsystem "herausholen" kann - einfach indem man es entsprechend der Erfindung um zwei Spiegel ergänzt, von denen zudem einer sphärisch verbleiben darf. Für praktische Zwecke und um Streulichtprobleme zu eliminieren läßt sich nun noch der Strahlengang durch Planspiegel falten, wobei vorzugsweise ein Planspiegel in der Bildebene des Cassegrainsystems, der bspw. um 45 Grad gegen die bisherige optische Achse geneigt ist, dazu dienen kann den Strahlengang dann um entsprechende 90 Grad zu falten.

So können recht kompakte Systeme entstehen, die eventuell wahlweise Zugriff auf den Fokus des Cassegrainsystems oder den Fokus des Gesamtsystems bieten, was durchaus sinnvoll ist, um das System bspw. in Etappen zu justieren.

Nun existiert neben dieser ersten Variante noch eine zweite, sehr elegante Möglichkeit ein beugungsbegrenztes System zu realisieren.

Wir gehen wiederum von dem beschriebenem afokalen System aus, das frei von Sphäre, Koma und Astigmatismus ist.

Also ein klassisches Cassegrainsystem, das einfach um einen parabolischen Kollimatorspiegel erweitert wird.

Dieses System ist afokal und besitzt im übrigen eine reelle Austrittspupille. D. h. hier schneiden sich vom afokalen System ausgehende Parallelbündel verschiedener Neigung in einem kleinsten Durchmesser. Fügt man nun diesem fokalen System so wie in Variante 1 einen abbildenden Kugelspiegel hinzu, so kann, indem man seinen Krümmungsmittelpunkt auf die Austrittspupille des afokalen Systems legt, erreicht werden, daß dieser jetzt keine eigenen Beiträge zu Koma, Astigmatismus und Verzeichnung des Gesamtsystems leistet. Diese Eigenschaft ist unabhängig von seinem Krümmungsradius.

Im übrigen ist die Lage und Funktion des Kugelspiegels jetzt dieselbe wie die des Kugelspiegels in einer konventionellen Schmidtkamera. Das gesamte Spiegelsystem ist nun immer noch frei von Koma und Astigmatismus, da weder das afokale Teilsystem - gebildet aus Cassegrain und Kollimatorspiegel, noch das abbildende Teilsystem - gebildet aus dem Kugelspiegel, einen Beitrag liefern.

Das verbleibende Problem ist jetzt noch die sphärische Abberation, die der Kugelspiegel einführt. Die Lösung ist sehr einfach und analog derjenigen, die der Autor bei der Formulierung der Patentanmeldung P 4226723 schon einmal anwandte.

Legt man nämlich bei einem beliebigen Spiegelsystem die Blende auf den Hauptspiegel, so liefert dessen asphärische Deformation in der Theorie 3. Ordnung keinen Beitrag zu Koma und Astigmatismus.

D. h. man kann einfach durch abgeänderte asphärische Deformation des Hauptspiegels gegenüber der bisherigen parabolischen Deformation die sphärische Unterkorrektion des letztendlich abbildenden Kugelspiegels beseitigen, ohne dabei die Korrektion von Koma und Astigmatismus des Gesamtsystems in 3. Ordnung zu beeinflussen. Der Hauptspiegel weist nun je nach Krümmungsradius des abbildenden Kugelspiegels und relativer Auftreffhöhe auf diesen eine entsprechende hyperbolische Deformation auf. D. h. die zugeordnete Schwarzschildkonstante wird kleiner -1. Das Gesamtsystem ist nun ebenfalls aplanatisch und anastigmatisch entspechend dem zugeordneten Kennzeichen im Hauptanspruch.

Genauso wie bei Variante 1 kann nun die Verteilung der Krümmungsradien auf die Spiegel so erfolgen, daß die Petzvalsumme zu Null wird und damit laut Anspruch 2, bei erwiesener Abwesenheit von Astigmatismus, ein ebenes Bildfeld folgt. In Tab. 3 sind die Konstruktionsdaten eines Beispielsystems gegeben und in Tab. 4 die zugehörigen Seidelkoeffizienten und ihre Summen nach der 3. Ordnung. Fig. 6, 7 zeigen die exakte meridionale Durchrechnung. Man erkennt, daß die reale Bildqualität noch etwas höher ist, wie die des Systems aus Variante 1. D. h. für ein Beispiel mit Öffnungszahl 12 wie in Variante 1 erhält man eine Strehlzahl identisch 1 über 1 Grad Gesichtsfeld also rein beugungsbegrenzte Qualität! Das System aus Variante 2 erscheint aber aus zwei praktischen Gründen demjenigen aus Variante 1 unterlegen. Zum einen - der nun notwendige größere Abstand zwischen Kollimatorspiegel und letztendlich abbildendem Kugelspiegel, der dazu führt, daß außeraxiale Parallelbündel nun weiter außerhalb den Kugelspiegel treffen, wodurch dessen für die vignettefreie Übertragung eines bestimmten Gesichtsfeldes notwendiger Durchmesser anwächst. Zum anderen erzeugt das "Cassegrainsystem" aus den ersten beiden Spiegeln nun ein Zwischenbild, das mit sphärischer Abberation behaftet ist, was den Prozeß der stufenweisen Justierung des Spiegelsystems nicht gerade vereinfacht und gegenüber Variante 1 erschwert. Der Hauptgrund warum Variante 1 zu bevorzugen ist dürfte aber darin liegen, daß hier nicht ein komplettes Vierspiegelsystem neu geschaffen werden muß, sondern das vielmehr bereits bestehende klassische Cassegrainsysteme mit parabolischem Hauptspiegel einfach durch einen Zweispiegelkorrektor ergänzt werden können, was wesentlich Kosten einspart. Dieser spezielle Zweispiegelkorrektor besteht dann nach dem gesagten einfach aus zwei sammelnden Spiegeln, von denen der erste im Abstand seiner Brennweite vom Cassegrainfokus angeordnet wird und hyperbolische Deformation aufweist, während der zweite Spiegel rein sphärisch verbleiben kann und in einem solchen Abstand vom ersten Korrektorspiegel angeordnet wird, daß sein Krümmungsmittelpunkt auf dem Vertex des ersten hyperbolischen Korrektorspiegels liegt, wobei die sphärische Abberation des hyperbolischen Kollimatorspiegels die des Kugelspiegels ausgleicht. Es wurde bereits erwähnt, daß in der Gruppe der Zweispiegelsysteme neben dem klassischen Cassegrainsystem auch das Ritchey-Chretien-System weite Verbreitung gefunden hat und sich Dank seines aplanatischen Designs einer Beliebtheit erfreut, die die wirkliche Abbildungsqualität dieses Systems wohl übertrifft.

Sieht man einmal von dem wirklich gut ausgezeichneten zentralen Feld eines RC-Teleskops ab, so ist mit ihm, wenn es darum geht größere Felder zu übertragen, kein Gewinn gegenüber einem klassischen Cassegrainsystem erzielbar. Die Ursache dafür ist der etwa in quadratischer Abhängigkeit vom Felddurchmesser zunehmende Astigmatismus, der schon bei einem klassischen Cassegrain ab einem gewissen Felddurchmesser der dominierende Fehler wird. Das äquivalente Ritchey-Chretien-System mit gleichen Krümmungsradien und Spiegelabstand zeigt sogar noch leicht erhöhten Astigmatismus, so daß das RC-System stärkere mittlere Bildfeldkrümmung aufweist und ab einem gewissen Felddurchmesser, der selten ein halbes Grad wesentlich übersteigt, größere (allerdings symmetrischere) Zerstreuungsfiguren liefert als der klassische Cassegrain. Diese Tatsache vor Augen fehlte es in der Vergangenheit nicht an Versuchen diesem Nachteil des RC-Systems abzuhelfen. Die Verbesserung der Bildqualität stand oftmals in wenig vernünftigem Zusammenhang mit der Anzahl der eingeführten Korrektorflächen von vornehmlich brechenden Korrektoren. Der Autor des erfindungsgemäßen Systems gibt nun eine Lösung, die nur zweier Flächen bedarf, die zudem noch identisch sein können.

Wiederum gibt es analog zu den vorgeschlagenen Ausprägungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes zur Korrektur von Cassegrainsystemen einen sammelnden Kollimatorspiegel, dessen Brennpunkt mit dem Brennpunkt des vorhergehenden Cassegrainsystems zusammenfällt und einen abbildenden Spiegel in einigem Abstand von diesem, der die auf ihn auftreffenden Bündel parallelen Lichts in seine eigene Brennebene reflektiert.

Es ist die Korrekturaufgabe jetzt aber eine andere - denn das vorhergehende Cassegrainsystem ist ein Ritchey-Chretien und als solches schon aplanatisch. Als Korrekturaufgabe bleibt die Korrektur des Astigmatismus und gegebenfalls die der Bildfeldkrümmung bzw. dann natürlich die der Petzvalsumme, ohne aber die vorhandene Aplanasie zu gefährden.

Ohne hier näher auf die in etwa ähnlichen, aber komplizierteren Symmetriebetrachtungen wie in Variante 1 und 2 dargestellt, eingehen zu können, sei kurz das Ergebnis mitgeteilt.

Beide Spiegel des Korrektors für ein RC-Teleskop müssen parabolisch deformiert sein und gleichen Krümmungsradius aufweisen.

Daß der Brennpunkt des ersten Spiegels des Korrektors mit dem Brennpunkt des Richey-Chretien-Systems zusammenfällt, ist nach dem vorher Gesagten selbstverständlich.

Die Entfernung zwischen beiden Korrektorspiegeln entspricht nun nicht mehr einer so einfach geometrisch zu veranschaulichenden und sinnfälligen Größe.

Immerhin es existiert eine solche, wie die Konstruktionsdaten in Tab. 5 bzw. die zugehörigen Seidelkoeffizienten und ihre Summen nach der 3. Ordnung siehe Tab. 6 zeigen.

Unglücklicherweise ist aber nun der notwendige Abstand zwischen beiden Korrektorspiegeln recht groß, mit den schon in Variante 2 angesprochenen negativen Folgen bezüglich der notwendigen Größe des letztendlich abbildenden Spiegels. Man kann dem nun in gewisse Grenzen entgegenwirken indem man einfach die Radien der Korrektorspiegel entsprechend klein wählt - man wird nun aber im allgemeinen die Petzvalsumme nicht mehr auf Null bringen können, da der zerstreuende Hilfsspiegel des RC-Systems ja die sammelnden Beiträge dreier Spiegel ausgleichen muß und dieses natürlich nur in gewissen Grenzen möglich ist.

Verzichtet man auf die Ebnung des Bildfeldes, so erhält man mit entsprechend verringerten Korrektorradien ein handhabbares Design, welches eine aplanatische und anastigmatische Abbildung auf ein gekrümmtes Bildfeld bei vernünftigen mechanischen Dimensionen des Gesamtsystems liefert. Die Anpassung an das gekrümmte Bildfeld kann ohne wesentliche Fehler durch Ebnungslinsen entsprechend Anspruch 4 erfogen, oder noch günstiger durch Verwendung eines Falls verfügbar der Bildfeldkrümmung angepaßten Detektors.

Fig. 8 und Fig. 9 zeigen wiederum die Durchrechnung eines Beispielsystems mit der Öffnungszahl 12 auf der Achse und für 1 Grad Gesichtsfelddurchmesser. Der mittlere Weglängenfehler die RMS-OPD beträgt hier etwa ein Achtzigstel der Wellenlänge gelbgrünen Lichtes - also wieder eine vollkommen beugungsbegrenzte Abbildung für das übertragene Gesichtsfeld. Das zugeordnete Zerstreuungsscheibchen bleibt am Rande des Gesichtsfeldes unter 0,04 Bogensekunden.

Allerdings wird nicht die phantastische Bildqualität des Systems aus Variante 2 erreicht, die sich in einer Strehlzahl identisch 1 über das gesamte Feld von 1 Grad Durchmesser bzw. in einem korrespondierenden Zerstreuungsscheibchen von ziemlich genau 0,01 Bogensekunden am Rande des Gesichtsfeldes und noch kleineren Werten innerhalb dieses Feldes, bzw. in einer RMS-OPD unter Lambda/700 äußert.

Man muß aber bedenken, daß Systeme mit einer Strehlratio<=0,8 landläufig als hervorragend und beugungsbegrenzt angesehen werden.

Den deutlichsten Aufschluß über das Niveau der erreichten Bildverbesserung gibt aber der Vergleich mit den Primärsystemen wie klassischen Cassegrain oder Ritchey-Chretien. So weisen die Beispielsysteme ohne den entsprechenden Korrektor für ein Gesichtsfeld von 1 Grad Zerstreuungsfiguren zwischen 8 und 10 Bogensekunden auf und das auf der optimal gekrümmten und damit angepaßten Bildfeldschale.

Der technische Fortschritt, der im Übergang zu geometrischen Zerstreuungsscheibchen von wenigen hundertstel Bogensekunden noch dazu auf eine plane Empfängerfläche besteht, ist offensichtlich.

Die immense Verbesserung der Bildqualität der am meisten genutzten Zweispiegelsysteme, die mit den erfindungsgemäßen Zweispiegelkorrektoren erzielt werden kann, kommt natürlich unter seeingabhängigen Beobachtungsbedingungen nicht vollkommen zum Tragen.

Optimale Resultate sind unter Weltraumbedingungen zu erwarten - insbesondere für größere Systeme, die die erreichbare geometrische Definition im Bereich von hundertstel Bogensekunden auch beugungsmäßig hergeben.

Beschreibung der Abbildungen Allgemeines zu den differentialgeometrischen Berechnungen der meridionalen Schnitte

In der Darstellungsweise des Autors kommt das Licht ursprünglich von rechts d. h. für die dargestellten Beispiele, mit in diesem Fall 4 Reflexionen fällt das Licht vom letzten Spiegel kommend wieder von rechts in die Brennebene ein, die je nach Erfordernis in verschiedenen Auflösungen dargestellt wird. Die Achsmaßstäbe in horizontaler und vertikaler Richtung sind hierbei zumeist bezüglich der Öffnungszahl des Systems normiert, um eine gute Darstellung von je nach Öffnungszahl verschieden konvergenten Lichtbündeln zu gewährleisten.

Die Brechzahlen geben jeweils die Brechzahl des Mediums, das auf die optisch wirksame Fläche folgt. Es ergibt sich somit ein Unterschied zur üblichen "-1 Konvention" bei reflektierenden Flächen in Luft oder Vakuum.

Die Vorzeichen der Radien entsprechen einer mathematischen Orientierung und zwar haben Flächen deren Rand weiter rechts als ihr Vertex liegt positiven Radius - umgekehrt ergibt sich negativer Radius, wodurch sich auch hier ein Unterschied zur üblichen optischen Notation ergibt. In den Tabellen für die Konstruktionsdaten wird aber bezüglich der Radien die übliche Notation eingehalten.

Zusätzlich zur Darstellung des meridionalen Strahlschnitts sind zwei weitere punktierte Linien erkennbar. Die untere Abbildung gibt eine sogenannte H-tan μ-Kurve, d. h. eine Darstellung der Einfallshöhe in der Brennebene über der zugeordneten Strahlneigung. In vertikaler Richtung ist die relative Einfallshöhe im selben Maßstab wie der meridionale Schnitt aufgetragen - in horizontaler Richtung die zugeordnete Strahlneigung. Zur Interpretation dieser sehr instruktiven Kurven muß auf die Fachliteratur verwiesen werden. Die obere punktierte Abbildung gibt die optische Weglängendifferenz (OPD) über dem zugeordneten Einfallspunkt in der Blendenebene.

Der vertikale Maßstab ist hier gegenüber der meridionalen Darstellung noch einmal um den Faktor 10 in der Auflösung erhöht. Die Weglängendifferenz gibt die Abweichung der realen Wellenfront von der idealen, konvergierenden Kugelwelle. Der Zahlenwert OPD auf der rechten Seite gibt nur den aktuellen Wert d. h. hier den letzten durchgerechneten "Strahl". Der Wert RMS gibt nun die in der Optik übliche Mittelwertbildung (root mean square).

Daraus abgeleitet wird schließlich der Wert "Strehl", der die Strehlratio angibt - ein in der Optik beliebter und instruktiver Vergleichsmaßstab für hochkorrigierte Syteme.

Zu den Tabellen

Die Tabellen 1, 3 und 5 geben die Konstruktionsdaten für 3 Beispielsysteme. Die Tabellen 2, 4 und 6 geben die jeweils zugeordneten Seidelkoeffizienten und ihre Summen nach der 3. Ordnung.

Tabelle 1 und 2 beziehen sich auf ein klassisches Cassegrainsystem und den entsprechenden erfindungsgemäßen Korrektor bestehend aus hyperbolischem Kollimatorspiegel und sammelnden sphärischen Spiegel, dessen Krümmungsmittelpunkt auf dem Vertex des Kollimatorspiegels liegt.

Tabelle 3 und 4 beziehen sich auf ein abgewandeltes klassisches Cassegrainsystem dessen Hauptspiegel in definierter Weise überkorrigiert ist. Der zugeordnete erfindungsgemäße Korrektor besteht aus einem parabolischen Kollimatorspiegel und einem sphärischen Sammelspiegel, dessen Krümmungsmittelpunkt auf der reellen Austrittspupille des aus den ersten 3 Spiegeln gebildeten afokalen Systems liegt. Man erkennt insbesondere aus Tabelle 4, daß der Kugelspiegel in dieser Konfiguration keine eigenen Beiträge zu Koma, Astigmatismus und Verzeichnung des Gesamtsystems liefert. Die sphärische Unterkorrektion des Kugelspiegels wird durch eine gleichgroße, aber entgegengesetzte Überkorrektion des Hauptspiegels ausgeglichen, was dadurch erreicht wird, daß der Hauptspiegel nun von der sphärefreien, parabolischen Deformation abweichend, hyperbolisch deformiert wird.

Die hyperbolische Deformation des Hauptspiegels kann so gewählt werden, daß das Gesamtsystem in 3. oder noch höherer Ordnung sphärefrei wird.

Tabelle 5 und 6 beziehen sich auf ein Ritchey-Chretien-System und den zugeordneten erfindungsgemäßen Korrektor, der aus einem parabolischem Kollimatorspiegel und einem parabolischen Sammelspiegel besteht, deren gegenseitiger Abstand so gewählt werden kann, daß das Gesamtsystem aplanatisch verbleibt und außerdem anastigmatisch wird.

Bei allen 3 Systemen läßt sich außerdem, wie in den Beispielen gezeigt, die Petzvalsumme auf Null bringen, so daß da der Astigmatismus ebenfalls beseitigt ist, ein ebenes Bildfeld folgt.

Übrig bleibt, je nach Systemkonfiguration, ein mehr oder weniger großer Betrag an Verzeichnung, der aber stets in tolerierbaren Grenzen verbleibt.

Zu den Fig. 1-5

Die Fig. 1 bis 5 beziehen sich auf das erste Sytem bestehend aus klassischem Cassegrain und dem zugeordneten, erfindungsgemäßen Korrektor.

Fig. 1 zeigt die Durchrechnung des Systems für achsparallel einfallendes Licht. Im Beispielsystem weist der Hauptspiegel die Öffungszahl 3 auf; der Verlängerungsfaktor des Hilfsspiegels ergibt sich zu m=4. Damit folgt die Öffnungszahl des Cassegrain zu 12. Der Korrektor ändert den Betrag der Gesamtbrennweite des Beispielsystems nicht.

Das Zwischenbild liegt 600 mm vom zerstreuenden Hilfsspiegel entfernt. Das "Zerstreuungsscheibchen" im Gausspunkt ergibt 0,0018 Bogensekunden. Eine weitere Verfeinerung der axialen Korrektur über die 3. Ordnung hinaus, wie sie für lichtstärkere Systeme in Betracht käme, läßt sich u. a. durch abgeänderte Hauptspiegeldeformation (siehe dazu Fig. 3) oder durch abgeänderte Deformation des Kollimatorspiegels erreichen (siehe dazu Fig. 4).

Fig. 2 zeigt die Durchrechnung des Systems aus Fig. 1 für ein Gesichtsfeld von 1 Grad Durchmesser. Die Strehlzahl ist schon sehr nahe ihrem Maximalwert 1. Das geometrische Zerstreuungsscheibchen bleibt unter 0,08 Bogensekunden am Rande des Gesichtsfeldes. Die RMS-OPD bleibt unter dem Limit der beugungsbegrenzten Auflösung von 1/14 der Wellenlänge gelbgrünem Lichtes.

Fig. 5 zeigt die außeraxiale Durchrechnung des Systems mit abgeändertem Kolimatorspiegel aus Fig. 3. Die Korrektion ist jetzt noch etwas verfeinert, was sich in leicht erhöhter Strehlzahl bzw. leicht verminderter RMS-OPD ausdrückt, die jetzt etwa 1/40 Wellenlänge beträgt.

Zu den Fig. 6-7

Die Fig. 6 bis 7 beziehen sich auf das zweite System bestehend aus einem klassischen Cassegrain, bei dem aber der Hauptspiegel überkorrigiert ist und einem zugeordneten, erfindungsgemäßen Korrektor, der aus einem parabolischen Kollimatorspiegel und einem sphärischen Sammelspiegel besteht, der so angeordnet ist, daß der Krümmungmittelpunkt des sphärischen Spiegels auf der reellen Austrittspupille des aus den ersten 3 Spiegeln gebildeten afokalen Teilsystems liegt. Die Überkorrektion des Hauptspiegels prägt dem Cassegrainsystem und damit dem afokalen Teilsystem eine sphärische Abberation auf, die die sphärische Unterkorrektion des letztendlich abbildenden Kugelspiegels aufhebt. Der Hauptspiegel weist nun dementsprechende hyperbolische Deformation auf.

Der Krümmungsradius des Hilfsspiegels und sein Abstand vom Hauptspiegel sind so gewählt, daß der Brennweitenverlängerungsfaktor sich zu m=2 ergibt. Die relative Auftreffhöhe auf den Hilfsspiegel ist k=1/6. Der Abstand des Zwischenbildes, daß vom Cassegrainsystem erzeugt wird, vom Hilfsspiegel ergibt sich zu 200 mm. Der Hauptspiegel hat die Öffnungszahl 6; die Öffnungszahl des Cassegrainsystems und in diesem Fall des Gesamtsystems resultiert dem Betrag nach zu 12.

Fig. 6 zeigt die Durchrechnung für achsparallel einfallendes Licht und Fig. 7 für ein Gesichtsfeld von 1 Grad Durchmesser. Die Strehlzahl am Rande des Feldes bleibt identisch auf ihrem Maximalwert. Die RMS-OPD bleibt unter 1/700 Wellenlänge. Ein absolut phantastischer Wert dessen Äquivalent eine Zerstreuungsfigur von 0,01 Bogensekunden am Rande des Gesichtsfeldes ist! Diese gegenüber dem ersten System noch weiter erhöhte Abbildungsqualität bei gleicher Öffnungszahl ist aber im wesentlichen auf die vergrößerte Öffnungszahl des Hauptspiegels und den entsprechend verringerten Verlängerungsfaktor durch den zerstreuenden Hilfsspiegel zurückzuführen.

Mit dem ersten System sind bei günstigerer Gesamtgeometrie etwa dieselben Bildqualitäten erreichbar. Als einziger registrierbarer Fehler in Fig. 7 bleibt eine Verzeichnung von 1,47 Bogensekunden bei 1 Grad Felddurchmesser.

Zu den Fig. 8-10

Die Fig. 8-10 beziehen sich auf ein erfindungsgemäßes System, das aus einem Ritchey-Chretien-System und dem zugeordneten, erfindungsgemäßen Korrektor besteht, der wiederum aus einem parabolischen Kollimatorspiegel und einem abbildenden Sammelspiegel mit gleichem axialen Krümmungsradius und ebenfalls parabolischer Deformation besteht. Der Abstand der beiden Korrektorspiegel ist dabei so gewählt, daß bei Aufrechterhaltung der aplanatischen Korrektion des Ritchey-Chretien zusätzlich der Astigmatismus korrigiert wird.

Der Ritchey-Chretien des Beispielsystems weist im übrigen die gleichen Krümmungsradien und Abstände auf, wie das erste Beispielsystem für den Fall des klassischen Cassegrain. Der Unterschied entsteht einzig durch die entsprechend der aplanatischen Theorie abgeänderten Schwarzschildkonstanten. Es sind jetzt sowohl Haupt- wie Hilfsspiegel hyperbolisch deformiert - die zugeordneten Schwarzschildkonstanten also kleiner -1.

Fig. 8 zeigt die Durchrechnung für achsparallel einfallendes Licht für das erfindungsgemäße System.

Fig. 10 zeigt zum Vergleich die entsprechende Durchrechnung für das Ritchey-Chretien alleine. Man erkennt, daß für achsparallele Bündel die Zerstreuungsfigur des ursprünglichen Ritchey-Chretien im Gesamtsystem, vermittelt durch den erfindungsgemäßen Korrektor, reproduziert wird.

Fig. 9 zeigt die Durchrechnung des Gesamtsystems für 1 Grad Felddurchmesser. Die Strehlzahl ist schon jetzt (bei einer Öffnungszahl des Hauptspiegels von 3) fast identisch 1. Die RMS-OPD liegt etwa bei 1/80 Wellenlänge. Der zugeordnete Durchmesser des geometrischen Zerstreuungsscheibchens liegt bei etwa 0,04 Bogensekunden was einen recht ordentlichen Wert bedeutet, wenn man bedenkt, daß der ursprüngliche Ritchey-Chretien etwa 10 Bogensekunden liefert und das nur auf einem optimal angepaßten, gekrümmten Feld.

Im übrigen läßt sich die außeraxiale Bildqualität des erfindungsgemäßen Systems noch weiter verfeinern - bspw. durch eine geringfügige Veränderung des Abstandes der beiden Korrektorspiegel.

Zu den Fig. 11-12

Die Fig. 11 und 12 verdeutlichen den grundlegenden konstruktiven Aufbau des erfindungsgemäßen Systems.

Fig. 11 ist hierbei dem ersten dieser Spiegelsysteme zugeordnet, also dem Fall des klassischen Cassegrainsystems mit entsprechendem Korrektor, bei dem der Kollimatorspiegel hyperbolisch ausgeprägt ist und der Krümmungsmittelpunkt des sphärischen Sammelspiegels auf dem Vertex des Kollimatorspiegels liegt.

Fig. 12 verdeutlicht den konstruktiven Aufbau des zweiten der erfindungsgemäßen Systeme, also den Fall des Cassegrainsystems mit überkorrigiertem Hauptspiegel und dem zugeordneten Korrektor, der aus einem wesensmäßig parabolisch deformierten Kollimatorspiegel und einem sphärischen Sammelspiegel besteht, dessen Krümmungsmittelpunkt sich auf der reellen Austrittspupille des aus den ersten 3 Spiegeln gebildeten afokalen Teilsystems befindet.

In beiden Figuren ist u. a. ein Planspiegel zu erkennen, der in der Ebene des Zwischenbildes, das vom Cassegrainsystem entworfen wird, angeordnet ist und dazu dient den Strahlengang zu falten und die Baulänge zu verkürzen.

Claims (10)

1. Spiegelsystem, bei dem ein sammelnder Hauptspiegel einfallendes Parallellicht auf einen kleineren Zerstreuungsspiegel reflektiert, wonach ein Zwischenbild entsteht, worauf das dann divergente Licht auf einen Sammelspiegel auftrifft, der das Licht auf einen weiteren Sammelspiegel reflektiert, welcher das Licht wiederum auf einen Detektor reflektiert, wobei die optischen Achsen aller Spiegel zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zwischenbild substantiell im Brennpunkt des nachfolgenden Sammelspiegels liegt, so daß von diesem Bündel parallelen Lichts ausgehen, die wiederum vom letzten Sammelspiegel des Systems im Abstand seiner Brennweite in die Brennpunktebene des Spiegelsystems abgebildet werden
daß für den Fall, daß der sammelnde Hauptspiegel und der Zerstreuungsspiegel ein klassisches Cassegrain-System bilden, also der Hauptspiegel parabolische und der Zerstreuungsspiegel die zugeordnete hyperbolische Deformation trägt, der auf das Zwischenbild folgende Sammelspiegel hyperbolische Deformation aufweist und der letztlich abbildende Sammelspiegel rein sphärisch ausgeprägt ist und wobei der Krümmungsmittelpunkt des letzteren auf dem Vertex des vorhergehenden Sammelspiegels liegt und wobei die sphärische Abberation des hyperbolisch ausgeprägten Sammelspiegels die des sphärischen Sammelspiegels ausgleicht, wodurch das Spiegelsystem aplanatisch und anastigmatisch korrigiert ist,
daß für den Fall, das der letztendlich abbildende Sammelspiegel sphärisch ist, sowie sein Krümmungsmittelpunkt auf der Ebene der Austrittspupille des vorangehenden afokalen Teilsystems liegt, welches aus den ersten drei Spiegeln gebildet wird, der Hauptspiegel hyperbolisch, der Zerstreuungsspiegel ebenfalls hyperbolisch, der Sammelspiegel, der auf das Zwischenbild folgt, parabolisch deformiert sind, wobei die hyperbolische Deformation des Zerstreuungsspiegels gleich der des entsprechenden Zerstreuungsspiegels in einem klassischen Cassegrainsystem ist und die hyperbolische Deformation des Hauptspiegels so gewählt wird, daß die sphärische Abberation des sphärischen Sammelspiegels gehoben wird, wodurch das gesamte Spiegelsystem nun aplanatisch und anastigmatisch korrigiert ist, und
daß für den Fall, daß der sammelnde Hauptspiegel und der Zerstreuungsspiegel ein Ritchey-Chretien-System bilden, bei dem also der sammelnde Hauptspiegel und der Zerstreuungsspiegel so hyperbolisch deformiert sind, daß das System aplanatisch ist, die beiden letzten Sammelspiegel gleichen Krümmungsradius aufweisen und substantiell parabolisch ausgeprägt sind, wobei der Abstand zwischen ihnen so gewählt werden kann, daß das gesamte Spiegelsystem aplanatisch und anastigmatisch korrigiert ist.

2. Spiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es möglich ist, die Krümmungsradien der vier Spiegel so zu wählen, daß die Petzvalsumme des Spiegelsystems zu Null wird, bei gleichzeitiger aplanatischer und anastigmatischer Korrektion des gesamten Spiegelsystems, wodurch zusätzlich ein ebenes Bildfeld erreicht wird.

3. Spiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtweg des Systems durch Planspiegel gefaltet werden kann, wobei insbesondere ein in der Umgebung der Ebene des Zwischenbildes angebrachter und bspw. um 45 Grad gegen die optische Achse geneigter Planspiegel dazu dient die optische Achse nach der erfolgten Reflexion um dann bspw. 90 Grad zu drehen und so kompakte, von Streulicht- und Vignettierungsproblemen weitgehend befreite Spiegelsysteme zu liefern.

4. Spiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Systeme, bei denen aus konstruktiven Gründen die Nullstellung der Petzvalsumme nicht möglich ist, eine Ebnungslinse in die Umgebung des Systembrennpunktes einbringbar ist.

5. Spiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß der sammelnde Hauptspiegel und der zerstreuende Hilfsspiegel ein klassisches Cassegrainsystem bilden, eine weitere Bildverfeinerung und hier insbesondere der Korrektion der sphärischen Abberation besser als in 3. Ordnung erreicht werden kann, indem die hyperbolische Deformation des auf das Cassegrainsystem folgenden Sammelspiegels um maximal ein Prozent seiner absoluten Deformation erhöht wird, bzw. der Hauptspiegel nun eine äußerst schwach von der bisherigen parabolischen Formgebung abweichende asphärische, vorzugsweise hyperbolische Struktur erhält, wobei diese Abweichung selbst bei lichtstarken Systemen nur maximal ein Prozent seiner absoluten Deformation beträgt, wobei auch der Abstand der beiden sammelnden Spiegel des Korrektors leicht variiert werden kann, um die Feldkorrektur weiter zu verfeinern.

6. Spiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß der sammelnde Hauptspiegel und der zerstreuende Hilfsspiegel ein Ritchey-Chretien-System bilden, die Deformationen der Korrektorspiegel, die substantiell parabolisch sind, leicht von dieser Deformation abweichend gestaltet sein können, wobei Abweichungen von unter ein Prozent der absoluten Deformation beider Spiegel zur weiteren Verbesserung der außeraxialen Bildqualität beitragen können.

7. Spiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß der sammelnde Hauptspiegel und der zerstreuende Hilfsspiegel ein Cassegrainsystem bilden, bei dem der Hauptspiegel so überkorrigiert wird, daß er die sphärische Abberation des sammelnden Kugelspiegels hebt, der auf das Cassegrainsystem folgende, substantiell, parabolische Sammelspiegel mit leicht abweichender Deformation ausgebildet werden kann, wobei diese Abweichungen unter ein Prozent der absoluten Deformation des auf das Cassegrainsystem folgenden Kollimatorspiegels bleiben und im Zusammenwirken mit ebenfalls schwach variiertem Abstand der Korrektorspiegel zueinander im Bereich weniger Prozent des Krümmungsradius des letztlich abbildenden Kugelspiegels, zu einer weiteren Verbesserung des außeraxialen Bildes beitragen können.

8. Spiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Zweispiegelsysteme des Cassegraintyps einschließlich des Spezialfalls des Ritchey-Chretien-Systems sich auch fehlerbehaftet hergestellte Spiegelsysteme, die bspw. wie im Fall des Hubble-Weltraumteleskops mit sphärischer Abberation behaftet sind, mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Korrektors aus zwei Spiegeln korrigieren lassen, wobei die Schwarzschildkonstanten, die Krümmungsradien und der Abstand der Korrektorspiegel nun leicht entsprechend der zusätzlichen, herstellungsbedingten Abberation des Cassegrainartigen Spiegelsystems variierbar sind.

9. Spiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System auch außeraxial ausprägbar ist, um Vignettierungen und Mittenobstruktionen zu minimieren, wobei die Außeraxialität der Blende und die Größe des Gesichtsfeldes, das man vignettierungsfrei zu übertragen wünscht, die Außeraxialität und Größe der Spiegel bestimmt.

10. Spiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Zweispiegelsysteme des Cassegraintyps sich mehrere erfindungsgemäße Korrektorsysteme mit unterschiedlichen Brennweitenverlängerungsfaktoren konstruieren lassen, wobei sich nun betragsmäßig die Brennweite des Gesamtsystems aus der das vorhergehenden Cassegrainsystem multipliziert mit dem Quotienten aus Krümmungsradius des abbildenden Kugelspiegels zu Krümmungsradius des ersten auf das Cassegrainsystem folgenden Korrektorspiegels ergibt, womit nun neben der Fehlerkorrektion auch die Frage der Brennweitenänderung und hier insbesondere der Brennweitenreduktion des Cassegrainsystems gelöst ist, und wobei mehrere erfindungsgemäße Korrektorsysteme ausgetauscht werden können, wobei dies in einer revolverartigen Konfiguration gelöst werden kann, bei der vorzugsweise die einzelnen Korrektorsysteme in einer zur optischen Achse des Cassegrainsystems senkrechten Ebene liegen, wobei nun wahlweise der Strahlengang mittels eines um 45 Grad gegen die optische Achse geneigten und um diese drehbaren Planspiegels in die Korrektorsysteme umgelenkt werden kann.