Quelltext der Seite Schmidt-Teleskop

[[Datei:Schmidt-Teleskop.svg|miniatur|hochkant=1.5|Strahlengang eines Schmidt-Teleskops]]
Das '''Schmidt-Teleskop''', auch '''Schmidt-Kamera''' oder '''Schmidt-Spiegel''' genannt, ist ein speziell für die [[Astrofotografie]] konstruiertes [[Spiegelteleskop]], das durch einen konischen Tubus ein besonders großes nutzbares [[Gesichtsfeld (Teleskop)|Gesichtsfeld]] hat. Durch die Kombination aus Linsen und Spiegeln handelt es sich um ein [[katadioptrisches System]].

== Entwicklung ==
Das Schmidt-Teleskop geht auf eine Erfindung [[Bernhard Schmidt (Optiker)|Bernhard Schmidts]] um [[1930]] zurück, der einen sphärischen [[Hauptspiegel]] mit einer dünnen, sehr speziell geformten Korrekturplatte ([[Schmidt-Platte]]) kombinierte.<ref>Bernhard Schmidt: ''Ein lichtstarkes komafreies Spiegelsystem'', {{bibcode|1938MiHam...7...15S}}</ref> Diese befindet sich im [[Krümmungskreis|Krümmungsmittelpunkt]] des Hauptspiegels und beseitigt dessen [[Abbildungsfehler|sphärische Aberration]]. Die [[Abbildungsfehler#Koma|Koma]] wird allein dadurch vermieden, dass die Öffnungsblende im Krümmungsmittelpunkt des Hauptspiegels steht. Um die [[Vignettierung]] (Abdunkelung der Ecken) zu reduzieren, wird der Hauptspiegel im Durchmesser größer ausgeführt als die Teleskopöffnung (siehe Abbildung). Wegen des großen erfassbaren [[Bildwinkel]]s und höchster Bildgüte bis in die Ecken der [[Fotoplatte]]n fand die ''Schmidt-Kamera'' in der Himmelsfotografie weite Verbreitung. Das [[Abbildungsfehler#Bildfeldwölbung|Bildfeld]] der ''Schmidt-Kamera'' ist jedoch gewölbt, so dass im Fokus ein sphärisch gewölbter Film eingesetzt werden muss, um auch die [[Abbildungsfehler#Bildfeldwölbung|Bildfeldwölbung]] zu kompensieren.
Schmidt wies jedoch bereits in seiner Originalveröffentlichung darauf hin, dass es möglich ist, bei einem lichtschwächeren Öffnungsverhältnis auf die schwierig herzustellende Korrekturplatte ganz zu verzichten (so genanntes „linsenloses Schmidt-Teleskop“).

Der Teleskoptyp eignet sich nicht für die visuelle Beobachtung (wie das [[Schmidt-Cassegrain-Teleskop]]), sondern lediglich für die [[Fotografie]], da der Fokus innerhalb des Teleskoptubus liegt und dort lediglich eine Kamera montiert werden kann. 

Schmidt verzichtete darauf, seine Idee als [[Patent]] anzumelden.

Das Schmidt-Cassegrain-Teleskop führt den [[Fokus]] rückseitig aus dem [[Fernrohr#Aufbau und Funktionsweise|Tubus]] heraus und eignet sich dadurch auch für die visuelle Beobachtung.

Den ersten ''Schmidt-Spiegel'' der [[Sternwarte Hamburg#Heutige Sternwarte in Bergedorf|Sternwarte in Hamburg-Bergedorf]] stellte Bernhard Schmidt im Jahr 1930 (freie Öffnung 360&nbsp;mm, Spiegeldurchmesser 440&nbsp;mm, Brennweite 630&nbsp;mm) fertig. Als an der Hamburger Sternwarte ein neuer Direktor gesucht wurde, forderte [[Walter Baade]] als Kandidat 1937 ein großes Schmidt-Teleskop mit 1 m Öffnung. Der [[Hamburger Senat]] bewilligte zwar die Gelder auch, nachdem Baade abgesagt hatte und [[Otto Heckmann]] zum Direktor ernannt worden war. Der Bau kam aber erst nach Ende des Krieges zustande. Der ''Große Hamburger Schmidt'' (freie Öffnung 800&nbsp;mm, Spiegeldurchmesser 1200&nbsp;mm, Brennweite 2400&nbsp;mm) wurde 1954 in Betrieb genommen. Die ursprünglich geplanten [[Durchmusterung]]sarbeiten waren nun aber bereits vom [[Palomar-Observatorium|Palomar]]-Schmidt übernommen worden. Der Große Hamburger Schmidt-Spiegel wurde 1975 nach [[Spanien]] zum [[Calar-Alto-Observatorium]] gebracht und blieb dort 25 Jahre in Betrieb.

[[Datei:Alfred-Jensch-Teleskop.jpg|miniatur|Das Alfred-Jensch-Teleskop, die weltgrößte Schmidt-Kamera]]
Folgende Instrumente sind von besonderer Bedeutung für die astronomische Forschung, sortiert nach Größe:

* ''[[Alfred Jensch|Alfred-Jensch]]-Teleskop'' der [[Thüringer Landessternwarte]] in [[Tautenburg]] bei [[Jena]] (freie Öffnung 1,34&nbsp;m, Spiegeldurchmesser 2,00&nbsp;m, Brennweite 4,00&nbsp;m, weltweit größtes ''Schmidt-Teleskop'')
* ''Oschin-Schmidt-Teleskop'' des [[Palomar-Observatorium]]s von 1948 (''Big-Schmidt'', freie Öffnung 1,26&nbsp;m, Spiegeldurchmesser 1,83&nbsp;m, Brennweite 3,07&nbsp;m)
* ''UK Schmidt-Teleskop'' des Anglo-Australian Observatory / [[Siding-Spring-Observatorium]], [[Australien]] (freie Öffnung 1,24&nbsp;m, Spiegeldurchmesser 1,83&nbsp;m, Brennweite 3,07&nbsp;m)
* Weitere mit rund 1 Meter Durchmesser sind das chinesische Xuyi-Schmidt<ref> ''Atmospheric Extinction Coefficients and Night Sky Brightness At the Xuyi Observational Station'', {{arxiv|1211.4672}}</ref>, sowie im [[Kiso-Observatorium]], im [[Byurakan-Observatorium]], im [[Observatorium Kvistaberg]], im [[Observatorio Astronómico Nacional de Llano del Hato]] und, seit 1998 außer Betrieb, im [[La-Silla-Observatorium]] (''ESO Schmidt'').
* Die Raumsonde [[Kepler (Raumsonde)|Kepler]], die am 6. März 2009 gestartet wurde, besteht im Wesentlichen aus einer Schmidt-Optik (freie Öffnung 0,95&nbsp;m, Spiegeldurchmesser 1,4&nbsp;m).

Der ''Big Schmidt'' des Palomar-Observatoriums war das erste große Schmidt-Teleskop, das für eine komplette Himmelskartografie des Nordhimmels eingesetzt wurde. Das Kartenwerk des POSS ([[Palomar Observatory Sky Survey]]) war lange Zeit die Referenzquelle der beobachtenden Astronomie. Sie wurde in den 1980er Jahren wiederholt. In südlichen Breiten wurde der ''ESO-Schmidt'' zur [[Himmelsfotografie]] des [[Südsternhimmel]]s eingesetzt.

Das UK-Schmidt-Teleskop, das Oschin-Schmidt-Teleskop und das ESO-Schmidt weisen als Besonderheit eine achromatische, aus zwei Glassorten gefertigte Korrektorplatte auf, die für ersteres von [[Grubb Parsons]] hergestellt wurde.<ref>[[Charles Gorrie Wynne]]: ''The Optics of the Achromatized UK Schmidt Telescope'' Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 22, p. 146, 1981, {{bibcode|1981QJRAS..22..146W}}</ref><ref>Willstrop, R. V.: ''Wide-field conversions for reflecting telescopes'', {{bibcode|1987MNRAS.229..143W}}</ref>

== Abwandlungen des Schmidt-Spiegels ==

Die herausragenden optischen Eigenschaften der Schmidtplatte motivierte die Untersuchung einer Reihe von Varianten, um das Bildfeld zu ebnen, den Aufbau zu vereinfachen, den Bildwinkel oder die Apertur zu vergrößern:

=== Schmidt-Väisälä-Kamera ===
Das Prinzip der Korrektorplatte ist auch 1924 − vor Schmidt − von [[Yrjö Väisälä]] entdeckt worden, wurde aber von ihm aufgrund der Bildfeldwölbung verworfen.<ref>E. Öpik: ''Yrjö Väisälä'', Irish Astron. Journ., Vol. 11, p. 159, {{bibcode|1973IrAJ...11R.159O}}</ref> Väisälä entwickelte später zweilinsige Bildfeldebener für Schmidt-Spiegel, die nahe am Brennpunkt sitzen, und baute zwei Kameras, eine mit 120 mm Öffnung und eine mit 500 mm Öffnung, beide mit einem Öffnungsverhältnis von 1:2 und einem Bildwinkel von etwa 7°.<ref>Yrjö Väisälä: ''Anastigmatisches Spiegelteleskop der Sternwarte der Universität Turku'', Astr. Nachr. 254, 361, 1935, {{bibcode|1935AN....254..361V}} </ref><ref>Yrjö Väisälä: ''Über Spiegelteleskope mit großem Gesichtsfeld'', Astr. Nach. 259, 197, 1936. {{bibcode|1936AN....259..197V}}</ref> 1941 fertigte er eine weitere mit 31-cm-Öffnung für das [[Observatorium Kvistaberg]].

Eine Linse zur Bildfeldebnung wurde später auch in dem Oschin-Schmidt-Teleskop und im Observatorio Astronómico Nacional de Llano del Hato eingesetzt, um die Teleskope mit ebenen [[CCD-Sensor|CCD-Bildaufnehmern]] zu betreiben. Im Schmidt-Teleskop des Kiso-Observatoriums wird hingegen ein passend geformter CCD-Chip genutzt.<ref>Nobunan Itoh, Takao Soyano, Ken'rchi Tarusawa, Tsutomu Aoki, Sigeomi Yoshida, Takashi Hasegawa, Yasushi Yadomaru, Yoshikazu Nakada, Satoshi Miyazaki: [http://library.nao.ac.jp/naopublication/6-p41.pdf ''A Very Wide-Field CCD Camera for Kiso Schmidt Telescope''] (PDF-Datei; 739&nbsp;kB), Publ. Natl. Astron. Obs. Japan Vol. 6. pp. 41–48, 2001</ref>

=== Zweispiegel-Varianten ===
[[Datei:Telrad sucher.jpg|miniatur|Schmidt-Cassegrain-Teleskop für Amateurastronome, die Schmidtplatte dient zugleich als Halter für den Sekundärspiegel, wodurch eine sonst zur Halterung erforderliche Spinne entfällt und die von dieser hervorgerufenen Beugungsspitzen vermieden werden.]]
''Hauptartikel: [[Schmidt-Cassegrain-Teleskop]] und [[Schmidt-Newton-Teleskop]]''

[[James G. Baker]] entwickelte eine Alternative zur Bildfeldebnung durch Linsen, indem er den Schmidt-Korrektor mit einer [[Cassegrain-Teleskop|Cassegrain-Spiegelanordnung]] mit zumindest einer leicht [[Asphäre|asphärischen]] Spiegeloberfläche kombinierte.<ref>J.&nbsp;G.&nbsp;Baker: ''[http://books.google.de/books?id=wTgLAAAAIAAJ&pg=PA339&lpg=PA339&sig=PS3V9eOPkNHrvhS-rm8z6rzfEkg A family of Flat Field Cameras, Equivalent in Performance to the Schmidt Camera.]'' Proceedings, American Philosophical Society (pp.&nbsp;339, vol.&nbsp;82, 1940), ISBN 1-4223-7224-3.</ref> Dabei ergibt sich eine&nbsp;– verglichen mit der ursprünglichen Schmidt-Kamera&nbsp;– zugänglichere Bildebene nahe dem Hauptspiegel und eine kürzere Bauform durch einen verringerten Abstand des Korrektors zum Hauptspiegel. Weitere Varianten sind Ausführungen, bei denen beide Spiegel sphärisch sind, Bildfehler jedoch nicht vollständig beseitigt werden; diese können dann durch weitere fokusnahe Korrektoren beseitigt werden. Nach diesem Prinzip sind zwei große wissenschaftliche Instrumente mit etwas mehr als 80 cm Öffnung gebaut worden, sowie eine Reihe von Teleskopen für die Amateurastronomie bei etwa 55&nbsp;cm Apertur. Ebenfalls für den Amateurbereich wird die Kombination eines [[Newton-Teleskop]]es mit einer davor sitzenden Schmidt-Korrektorplatte angeboten.

Eine weitere Variante bildet die monozentrische Ausführung, bei der das Krümmungszentrum beider Spiegel aufeinanderliegt. Aufgrund der so gebildeten Symmetrie ergibt sich ein großer Bildwinkel.

=== Super-Schmidt-Optik ===
[[Datei:Baker-Nunn camera 001.JPG|miniatur|[[Baker-Nunn-Kamera]], sie ist aufgrund des höheren Öffnungsverhältnisses von 1:1 kürzer als eine Schmidt-Kamera.]]
Das Prinzip der von Schmidt entdeckten Anordnung lässt sich weiter verbessern, indem das Konzept von einem Korrektor im Zentrum eines sphärischen Hauptspiegel durch einen mehrgliedrigen Aufbau des Korrektors erweitert wird. Hierfür hat sich insbesondere die Aufteilung der Korrektur auf Schmidt-Platte und [[Linse (Optik)#Sphärische Linsen|Meniskuslinse]] eines [[Maksutov-Teleskop]]s als sehr leistungsfähig erwiesen, da einige Aberrationen von Schmidt-Platte und Meniskus sich aufheben.<ref>[[James G. Baker]]: [http://worldwide.espacenet.COM/searchResults?DB=EPODOC&locale=en_EP&query=us2458132&ST=singleline&compact=false ''Schmidt image former with spherical aberration corrector''], USPTO, Priorität 19.&nbsp;Juni 1945</ref><ref>Albert Bouwers: [http://www.google.nl/patents?id=JPVEAAAAEBAJ&printsec=claims&zoom=4#v=onepage&q&f=false ''Schmidt Type Image Former With Negative Meniscus Lens Spherical Aberration Corrector''], USPTO, Priorität 16.&nbsp;Oktober 1945</ref><ref>D. G. Hawkins, E. H. Linfoot: ''An improved type of Schmidt camera'', Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol.&nbsp;105, p.&nbsp;334, 1945, {{bibcode|1945MNRAS.105..334H}}</ref> Diese Optiken weisen Bildwinkel von 60° bei Lichtstärken von rund 1:1 auf und wurden um 1960 überwiegend als [[Satellitenkamera]]s eingesetzt.

Beispiele für Super-Schmidt-Optiken sind: 
* Meniscus-Super-Schmidt-Camera. Diese in England entwickelte Kamera verwendet zwei Menisken, die eine achromatische Schmidt-Platte umgeben; sie weist eine Apertur von 30&nbsp;cm und ein nominelles Öffnungsverhältnis von 1:0,63 auf.<ref>[http://www.astro.keele.ac.uk/~obs/history/meteor%20camera/summary.htm A history of Keele Observatory: The meniscus Super-Schmidt meteor camera], engl.</ref><ref name =Davis>J. Davis: ''The Design and Performance of three Meniscus Schmidt Meteor Cameras'', Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol.&nbsp;4, p.&nbsp;74, 1963, {{bibcode|1963QJRAS...4...74D}}</ref>
* Die parallel dazu entwickelte ''Baker super-Schmidt'', die von James G. Baker konzipierte und von [[Perkin Elmer]] um 1950 gebaute Kamera zur Meteor-Beobachtung, hatte einen ähnlichen Aufbau und ähnliche Eigenschaften.<ref name=Davis /><ref>
[[Fred Whipple|Fred L. Whipple]]: ''The Baker super-Schmidt meteor cameras.'', {{bibcode|1951AJ.....56..144W}}</ref>
* sowjetische FAS-camera, bestehend aus Korrektorplatte und Meniskuslinse.<ref name="Photographic">A. G. Massevitch, A. M. Losinsky: ''Photographic Tracking of Artifical Satellites'', Space Science Review, 1970, {{bibcode|1970SSRv...11..308M}}</ref>
* VAU-Camera, eine in der [[Sowjetunion]] konstruierte Kamera mit einem Objektivdurchmesser von 650&nbsp;mm. Sie wurde 1969 in dem Observatorium von [[Swenigorod]] installiert. Sie basiert auf einem von Maksutow und Sosnina 1953 entwickelten ''Astrodar''-Objektiv, bei dem sich hinter der Apertur eine Meniskuslinse befindet.<ref>Nail Bakhtigaraev, Alexandr Sergeev: [http://lfvn.astronomer.ru/report/0000048/006/index.htm ''New instruments in Zvenigorod and Terskol observatories'']</ref><ref>A.G. Masevich, A.M. Lozinskiy: [http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf&AD=AD0747135 ''New Soviet Cameras For Photographic Observations Of Artificial Heavenly Bodies''] (''Novyye Sovetskiye kamery dlya fotonablyudeniy iskusstvennykh nebesnykh tel'', Vestnik Akadeinii Nauk SSSR, Vol.&nbsp;57, No.&nbsp;2, 1970, pp.&nbsp;38–44, Übersetzt von Walter L. Burton, 1972)</ref>
* Eine in [[Polen]] konstruierte und im [[Observatorium Posen]] installierte Kamera ''Poznan-2'', die einen Korrektor aus fünf Linsen hat.<ref name="Photographic" />
* Die [[Baker-Nunn-Kamera|Baker-Nunn-Satellite-Tracking Camera]] mit einer Apertur von 50&nbsp;cm und einem Öffnungsverhältnis von 1:1. Die Anordnung des dreilinsigen Korrektors und des sphärischen Spiegels ähnelt einem [[Houghton-Teleskop]], die Korrektorlinsen sind aber wie in einer Schmidt-Kamera dünner und asphärisch ausgeführt.

=== Korrektorspiegel ===
[[Datei:LAMOST_telescope_org.jpg|miniatur|LAMOST]]
''Hauptartikel: [[Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope]]''

Die Lichtbrechung an der aus Glas ausgeführten Schmidt-Platte verursacht eine wellenlängenabhängige Aufspaltung des Lichts. Dieser chromatische Abbildungsfehler kann durch einen äquivalent geformten, leicht schräg stehenden Spiegel vermieden werden, der die Glasplatte ersetzt.<ref>Lewis C. Epstein: ''An All-Reflection Schmidt Telescope for Space Research'', {{bibcode|1967S&T....33..204E}}</ref><ref>Dietrich Korsch: ''Reflective Schmidt corrector.'', {{bibcode|1974ApOpt..13.2005K}}</ref> Ein Schmidt-Teleskop mit Korrektorspiegel wurde für Forschungszwecke erstmals 2007 durch das chinesische [[LAMOST]] realisiert. Da der Korrektorspiegel zudem flächig gegen Verformung gestützt werden kann, konnte eine freie Öffnung von 4&nbsp;m realisiert werden, und die Vermeidung von chromatischen Fehlern ermöglicht ein Bildfeld von 5°.

== Literatur ==
* Marx, S., & Pfau, W. (1990): Himmelsfotografie mit Schmidt-Teleskopen. 168 S., 97 Abb., Urania-Verlag, Leipzig, Jena, Berlin. ISBN 3-332-00214-7
* J. Schramm, Sterne über Hamburg – Die Geschichte der Astronomie in Hamburg, 2. überarbeitete und erweiterte Auflage, [http://www.geschichts-kontor.de Kultur- & Geschichtskontor], Hamburg 2010, ISBN 978-3-9811271-8-8

== Weblinks ==
{{commonscat|Schmidt cameras|Schmidtkameras}}
<!-- nachfolgender Link ist ungültig
* [http://www.schmidtkamera.de Schmidtkameras von Amateurastronomen]
-->
* [http://www.astro.caltech.edu/palomar/history.html Palomar Observatory – 1948: First light on the 48-inch]
* [http://www.tls-tautenburg.de/teleskop/teleskop_d.html Alfred-Jensch-Teleskop der Thüringer Landessternwarte]
* Theorie und abgeleitete Entwürfe von Schmidt-Kameras (engl.): [http://www.fvastro.org/articles/schmidtp1.htm Seite 1], [http://www.fvastro.org/articles/schmidtp2.htm Seite 2], [http://www.fvastro.org/articles/schmidtp3.htm Seite 3]
* Calvadore, Cyril: ''[http://www.astrosurf.com/cavadore/Schmidt/ChambredeSchmidt.zip Réalisation d’une chambre de Schmidt]'' (Herstellung von Schmidt-Teleskopen, Buch, franz., zip/pdf)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Katadioptrisches Teleskop|Schmidt]]
[[Kategorie:Astrofotografie]]