Тесты оптики

[Skyangel]

.

[lx75]

Помню, что видел трубу на 100 мм., но найти не могу. А объектив прямо для фотографии высокого разрешения.

[naviastro]

Снял на скорую руку теневую картину для трубы NexStar 6 SE.
Сделал примитивный нож Фуко, использовал плоское зеркало неизвестного качества.
К сожалению, не успел нормально всё выставить, пришлось эвакуироваться из комнаты (подрастающему поколению нужно спать ложиться).

По самым самым ярким звёздам колец уж больно много видно. В полях на тесты оптики было слишком мало времени,
решил максимально пользоваться погодой непосредственно для наблюдений, даже не юстировал полноценно,
и так долго ждал возможности понаблюдать.
Сейчас есть небольшая кома, юстировка с прошлого сезона немного ушла.
По внефокалам показалось, что есть зональные ошибки, вот и решил глянуть теневую на минималках.
Ещё, на теневой ожидался астигматизм, т.к. плоское зеркало не разгружено.

[Skyangel]

Мне кажется что теневая слишком яркая. А как вы контролировали - в автоколлимации с плоским? Которое неизвестного качества? Если так - смысл в таких тестах?

[naviastro]

Контраст после фотоаппарата повышал, ISO тоже было задрано, чтоб нормальная яркость снимка получилась. Диаметр точки использовал 0.8 мм, со временем переведу на одномодовое волокно (9/125), но пока не уверен, что есть смысл. Плоское зеркало - больше 300 мм, в два раза больше светового диаметра Ш-К, было поставлено со смещением центра. Самые большие ошибки, которые могу ожидать от плоского зеркала - астигматизм из-за отсутствия нормальной разгрузки и зональные. Зональные должны быть концентрическими и на данной теневой должны быть сильно смещены от центра. Для выявления нерегулярных ошибок есть возможность использовать разные участки плоского зеркала и всё, что будет стабильно повторяться на теневой - это ошибки тестируемой трубы. Основной рельеф на теневой - движение воздуха, но тут всё-таки удалось проявить характерную для многих Ш-К "грампластинку", у неё амплитуда не должна быть особенно высокой.

Скоро должна приехать труба Левенгук Ra 200/1000, вот к ней у меня требования высокие, планирую использовать как основной планетный телескоп. К сожалению, приходится играть в рулетку, но выбора особо нет. У меня будет несколько дней времени оценить качество трубы, если окажется кривой, то для планет лучше искать другую.

p.s.
Так получилось, что светосильный Ньютон для планет - меньшее из зол, трубу с фокусным 1200 и более будет уже сложно ставить на балконе и менее удобно перевозить в машине. Рефракторы 140..150+ мм дорогие и тоже громоздкие.

[naviastro]

Попробовал переснять темновые, ничего нового не добавилось, стало чуть лучше видно рельеф. Воздух очень сильно бурлит. На одном из кадров добавил контраста.

[abelt2003]

Ваше сообщение не содержит ответа на заданный вопрос:

как вы контролировали - в автоколлимации ?

[lx75]

стало чуть лучше видно рельеф

Видна сферическая аберрация и зональные ошибки.

Которое неизвестного качества? Если так - смысл в таких тестах?

По Максутову зеркало для теневого исследования в автоколлимации имеет довольно большие допуски на на "сферичность", важна плавность поверхности.
На серии фотографий видим ошибки которые явно относятся к исследуемой системе. В таком случае исследования имеют смысл, даже с зеркалом неизвестного качества.

[naviastro]

Ваше сообщение не содержит ответа на заданный вопрос:

как вы контролировали - в автоколлимации ?

Да, конечно, в автоколлимации.

[naviastro]

Для количественной оценки может удастся микрометром и геликоидным фокусером оценить амплитуду рельефа. Сначала, конечно, нужно хорошо отъюстировать телескоп. По звёздам есть кома, она будет накладываться на сферичку, что для данного метода неприятно.

[Skyangel]

Будет интересно посмотреть на результаты. После сравнить с данными интерферограммы. Юстировка, в данном случае , не особо нужна ..

[lx75]

Сначала, конечно, нужно хорошо отъюстировать телескоп. По звёздам есть кома, она будет накладываться на сферичку, что для данного метода неприятно.

Учитывая, что телескоп системы Шмидт-Кассегрена, сферическая аберрация которая видна на теневом исследовании складывается из трех компонентов:
1. Сферическая аберрация корректора.
2. Сферическая аберрация главного зеркала.
3. Сферическая аберрация вторичного зеркала.
Можно попробовать компенсировать её изменяя расстояние между главным и вторичным зеркалом, а затем исправить кому.
Т. к. фокусировка производится перемещением ГЗ, возможно надо точнее установить бесконечность и повторно провести теневое испытание. Может быть СА видна в результате неточной фокусировки на бесконечность.

[lx75]

Надо проводить теневые исследования при разных положениях ГЗ и найти положение с минимальной СА.

[Skyangel]

naviastro посмотрите личку.

[naviastro]

Обычно, при наблюдениях в Ш-К используется диагональное зеркало, как-то существенно укоротить не получится, удлинять для такой небольшой трубы (6") вынос фокуса - тоже сомнительно. Вынос фокуса может немного изменяться, я использую как диагональное зеркало, так и призму, окуляры тоже не парафокальны, но эта разница не должна существенно менять картину, т.е. придётся иметь дело с тем, что есть.
Для теневой я использовал геликоидный фокусер (естественно, диагональное зеркало не ставил), он грубо добавил нужную длину, чтоб вынос фокуса примерно совпадал с выносом при обычных наблюдениях. Кому нужно убирать, она искажает результат.

[naviastro]

Покрутил геликоидный фокусер. Рельеф вокруг вторичного зеркала уходит при перефокусиковке примерно на 1.5 мм. Глазом, конечно, сложновато оценить "одинаковость" яркости по всему кольцу, точность небольшая, но хоть порядок попробовал оценить. Остальной рельеф на теневой кратно меньше.

[naviastro]

Если я правильно посчитал, то для зоны 40 мм продольная аберрация 1.5 мм - это 266 нм волнового фронта двойного хода лучей, для длины волны 555 нм получается λ/4. Эта область занимает примерно 14% площади всей поверхности.

[lx75]

Наверное фото точки и внефокалов дадут большее понимание качества оптической системы, чем абстрактные расчёты. Значение PV равное 0.25 длинны волны не может характеризовать систему как дифракционно ограниченную, необходимо значение RMS. Или, если есть возможность, провести интерферометрию.

[naviastro]

С этой трубой о дифракционной ограниченности и речи нет) Внутренняя зона не самая большая проблема, периферия пока выглядит страшнее, вопрос в масштабах. Конечно, эти прикидки не заменят полноценное ополосачивание.

Тесты по звезде обязательно буду делать, и не только для этой трубы, но не сразу.
Стоящей погоды и так мало, я почти всё доступное время уделял непосредственно наблюдениям. Тем более, если случается хороший сиинг, то в приоритете однозначно планеты, а не разглядывание дифракционной картины/внефокалов. Такой конфликт интересов) Для тестов по звёздам желательны хорошие условия, но решил, что эти хорошие условия лучше использовать для наблюдений. Труба какая есть, такая есть, интересно сопоставить её теоретические возможности с наблюдаемыми. Для адекватного результата всё-таки нужно давать трубе полноценно отстояться, дома с этим намного проще. Нож и источник света буду допиливать, сейчас контраст теневой картины слабоват. Может, получится сделать хороший точечный источник при помощи объектива микроскопа для тестов в автоколлимации. Искусственная звезда внутри помещения годится только для юстировки и то условно, а вне помещения - нужно продолжительное время ждать термостабилизации, если уж пробовать анализировать внефокалы. Хорошая погода - дефицит...

С удовольствием измерил бы все свои трубы, зеркала и прочие компоненты на стенде, но свой стенд пока нет возможности собрать, а занимать столько времени коллег - просто неприлично) Если получится провести какие-то измерения на стенде - будет здорово, в этом случае у меня появится референс для сверки самостоятельных измерений в упрощённом формате.

Сейчас теневая в автоколлимации выглядит довольно информативной, вырисовывается такой способ численных оценок: снять серию кадров теневой с мелким шагом по фокусу и программно выделять зоны на теневых с одинаковой яркостью. Таким образом, можно попробовать получить относительные оценки продольной аберрации для разных зон и построить общую картину. Из плюсов - простота и оперативность сборки стенда, но обработка измерений будет несколько трудоёмкой.

[lx75]

Сейчас теневая в автоколлимации выглядит довольно информативной, вырисовывается такой способ численных оценок: снять серию кадров теневой с мелким шагом по фокусу и программно выделять зоны на теневых с одинаковой яркостью. Таким образом, можно попробовать получить относительные оценки продольной аберрации для разных зон и построить общую картину.

Интересный способ, хотелось бы увидеть результаты, когда таковые будут.

[Ernest]

Способ ни разу не рабочий. Теневая картина не есть рельеф возмущения волнового фронта. Восстановить рельеф по теневой не получится.

[naviastro]

Способ ни разу не рабочий. Теневая картина не есть рельеф возмущения волнового фронта. Восстановить рельеф по теневой не получится.

Конечно, видимый рельеф на теневой - не рельеф возмущения волнового фронта.
Участки одинаковой яркости на теневой должны иметь между собой достаточно близкую продольную аберрацию. Контроль по зонам - старая известная методика, тут речь идёт больше о автоматизации расчётов. В "классическом" варианте выбираются зоны и для них измеряются аберрации. Без маски и/или приличного опыта мне сложновато оценивать одинаковость яркости разных участков глазами. Вместо фиксированных зон можно с достаточно мелким шагом перемещения ножа снять серию теневых, в полуавтоматическом режиме выделять "одинаково серые" участки, которые получились при данном известном положении ножа и для них считать возмущение волнового фронта относительно других таких участков с другим известным положением ножа. Это должно позволить частично построить карту рельефа волнового фронта.

[Ernest]

Напишите программу - обсудим ее достоинства.

[lx75]

Без маски и/или приличного опыта мне сложновато оценивать одинаковость яркости разных участков глазами.

Это большая проблема при теневом исследовании зеркала по зонам из центра кривизны. И определение границы зоны.
Еще наверное придется делать серию снимков при поперечном перемещении ножа после каждого продольного перемещения, для выбора центрального положения.

Напишите программу - обсудим ее достоинства.

Думаю автоматическое определение зон одинаковой яркости увеличило бы точность теневого контроля из центра кривизны зеркала с относительным отверстием меньше 1/5. Для начинающих исследователей полезная была бы программа.

[naviastro]

Напишите программу - обсудим ее достоинства.

По большей части, программы-то и не нужно. Для кадрирования снимков и выделения маской нужных областей хватит Gimp'а или другого аналога. Написать более удобный интерфейс - задача слишком далеко в сторону от цели. Полезным может быть вывод какой-то предварительной статистики. Под построение карты рельефа - тут уже придётся писать небольшой скрипт на python.

В любом случае, сначала нужно разрулить другие вопросы.

Думаю автоматическое определение зон одинаковой яркости увеличило бы точность теневого контроля из центра кривизны зеркала с относительным отверстием меньше 1/5. Для начинающих исследователей полезная была бы программа.

Ой как не рекомендую связываться с изготовлением первого зеркала F/5 начинающим исследователям, ещё и с контролем из радиуса)) Дорогу осилит идущий, но в этом случае лучше сначала 10 раз подумать и всё-таки сделать что-то попроще.

В понедельник забрал трубу Левенгук, Ньютон 200мм F/5. Погоды на улице не было, успел в разрывах мельком посмотреть звезду, дальше - совсем занесло. Атмосфера бурлила, увидеть дифракционные кольца шансов особо не было. Сразу бросились в глаза очень яркие лучи от паука, растяжки толстые, зато вторичка теперь не в пластиковой оправе, а наклеена на литую алюминиевую деталь. Информативность внефокалов почти никакая, явного астигматизма или лютой сферички на фоне атмосферного бурления не заметил. Дальше переключился на теневую (в автоколлимации с плоским зеркалом).

Попытка #1. Нож с вариантом световода ф=0.8 мм оказался непригодным, контраста не хватает увидеть рельеф, видны только тепловые потоки воздуха.
Попытка #2. На следующий день погоды снова не было, зато сделал новое приспособление, с новым ножом и одномодовым волокном (9/125) в качестве точки. Расходимости пучка с волокна едва хватило нормально осветить главное зеркало, но в этот раз получился очень высокий контраст, любые искажения волнового фронта вызывают сильные перепады яркости. Тепловые потоки стали мешать намного больше. Неудачно положил фонарик (от которого запитывал оптоволокно), не сразу понял, откуда взялась такая мощная восходящая струя воздуха. Поток тёплого возудха от руки виден как чёрно-белое бурление, почти без промежуточных градаций яркости. К слову, обогрев коррекционной пластины у Ш-К может ещё сильнее портить изображение.
Получить адекватную информативную теневую картину главного зеркала не получилось. Из-за отсутствия нормальной разгрузки плоское зеркало вносит конский астигматизм, на фоне которого рельефа трубы Ньютона практически не видно. Под подозрением именно плоское зеркало, т.к. в телескоп по звезде явного сильного астигматизма не увидел (хотя и нормально поразглядывать по звезде в первый вечер не успел). Поставил стойку с часовым индикатором, астигматизм уходит при перемещениях фокусера примерно на 500-700 мкм, т.е. величина ошибки волнового фронта может доходить 1.5*λ (если я правильно посчитал). Примерно по середине этого диапазона видны характерные следы сферички на ГЗ Ньютона, появляются...исчезают при перефокусировке на 50-100 мкм.

Итого. Для меньшего по диаметру Ш-К 6" плоского зеркала впритык, но хватило. По крайней мере, смог оценить продольную аберрацию на зоне 38..40 мм. На всю апертуру уже не рискнул. Ожидаемо, для D=200 мм астигматизм набегает совсем неприличный. Нож с одномодовым оптоволокном работает удовлетворительно, света хватает, а жёсткости стенда - нет. Нужно всё-таки собирать полноценный стенд, с удобными микрометрическими юстировочными винтами и полноценной разгрузкой для плоского зеркала. Фотографии теневой 200-мм Ньютона получились довольно плохими, если что-то отберу - позднее выложу сюда в тему.

p.s. немного оффтопа. Труба Левенгука покрашена в их "фирименный" почти чёрный матовый цвет. Очень мерзко. Быстро появляются следы от пальцев. Надеялся, что будет глянцевое ЛКП. Ну хоть вторичку вроде по классике приклеили, не нужно дорабатывать пластиковую оправку перед морозами. Двухскоростной фокусер эстетически выглядит нормально для бюджетной трубы, при небольших нагрузках работает, как должен работать Крейфорд-стайл, перефокусировка хоть на одну сотую мм проблем не вызывает, а для большой камеры - фокусер будет слабоват, как мне кажется. Стальная труба в руках играет, чувствуются постоянные смещения металла относительно фланцев. У SW не припомню такого, потом нужно будет проверить винты крепления фланцев. Надеюсь, качество ГЗ оправдает мои ожидания, всё остальное - мелочи.