Вопросы к статьям ЧАВО

[Ernest]

1) Свет от звезды распространяется сплошным волновым фронтом и в силу большой удалённости звезды фронт можно считать плоским. И свет от каждой звезды заливает всю площадь объектива. Изображение каждой конкретной звезды формируется в соответствующем месте изображения, благодаря определённому конкретному углу к оптической оси, под которым волновой фронт от этой звезды падает на объектив?

Да

2) Аберрация кома параболического зеркала - это следствие того, что световой фронт звезды падает под разными углами к поверхности объектива и ему приходится проходить разное расстояние до точки изображения? И вид комы это картина интерференции света от звезды отразившегося от объектива и сложившегося в фокусе?

Кома это следствие того, что разные кольцевые зоны объектива неизопланатичны - имеют не одинаковое увеличение (фокусное расстояние). В частности у Ньютона крайние зоны зеркала работают с большим увеличением (меньшим фокусным расстоянием), чем центральные. Для понимания аберраций в большинстве своем не требуется введения в теорию интерференции/дифракции света. Если принять абстракцию светового луча, то все происходит на простом геометрическом уровне по законам отражения/преломления лучей по соответствующим оптическим законам (отражения и преломления).

3) Аберрации объектива с большим относительным отверстием выше в следствие того, что диапазон углов (и сами углы), под которыми свету приходится отражаться (преломляться), больше и поэтому явления дифракции/интерференции сильнее проявляются?

Диапазон углов лучей относительно оптической оси и высот (расстояний лучей от оптической оси) больше из-за чего сильнее сказывается отличие от законов параксиальной области (области бесконечно близкой к оптической оси для которой только и справедливо такое понятие как фокус). Скажем, проявления обычной сферической аберрации зависят в кубе от апертуры объектива, проявления комы имеют квадратическую зависимость от апертурного угла и линейную от полевого, астигматизм/кривизна - линейную зависимость от апертурного угла и квадратическую от полевого, дисторсия пропорциональна кубу полевого угла. И т.д.

4) Более светосильный объектив труднее изготовить из-за более высоких требований к качеству в целях исключения влияния ошибок на и без того не хорошую по естественным причинам картину по аберрациям?

Более светосильные объективы имеют более жесткие требования к качеству изготовления по той причине, что обычно от них ожидается более высокое разрешение - дифракционный предел позволяет им иметь лучшее разрешение. Кроме того как правило они состоят из более крутых (с большей кривизной) оптических поверхностей и соответственно в них больше углы падения лучей, что повышает чувствительность к ошибкам изготовления/позиционирования деталей.

[amateur]

сильнее сказывается отличие от законов параксиальной области (области бесконечно близкой к оптической оси для которой только и справедливо такое понятие как фокус)

Т.е. в строгом смысле - изображение - это та "мазня" в условной фокальной плоскости (которая на поверку совсем не плоская), которая принимается за изображение в заранее ограниченных рамках допустимых искажений точек ))

[lama00]

У меня такой общий вопрос: в условиях очень плохой стабильности атмосферы, может ли меньший по аппертуре телескоп дать большее полезное увеличение?
А то вот я например смотрю с балкона в Мак 127/1500 и реально использую 40-60 крат увеличение, больше 60 крат не могу ставить, ни по планетам, ни по солнцу, ни по луне. (Телескоп остывший). Может если найти длиииинный ахромат, например 80мм, то я смогу хотя бы на 120-160 крат выйти?

[Ernest]

У меня такой общий вопрос: в условиях очень плохой стабильности атмосферы, может ли меньший по апертуре телескоп дать большее полезное увеличение?

Если оба телескопа идеально остывшие, имеют равное качество оптики и одну схему (в частности, равное количество отражений от зеркал на пути света), то либо выиграет тот, у которого больше апертура, либо они будут давать примерно одинаковое по качеству изображение (ограниченное турбуленцией атмосферы).

Недавно перечитывал переписку Карла Маркса и Каутского Скиапарелли и Струве, в одном из писем Скиапарелли сравнивает свой старый 8" инструмент и новый 16" (или 18"? - не помню точно) - оба рефракторы в соответствующих их назначению помещениях. При отличной атмосфере новый 16" телескоп показывал существенно больше деталей по диску Марса и позволял производить более тонкие измерения двойных звезд. При плохой атмосфере инструменты не отличались по детализации. Скиапарелли не смог зафиксировать случай, когда бы меньший по апертуре инструмент давал лучшую детализацию.

Может если найти длиииинный ахромат, например 80мм, то я смогу хотя бы на 120-160 крат выйти?

Боюсь, ваша проблема не в апертуре. Либо ваш МК разъюстирован и/или имеет какой-то иной дефект оптики, либо вы не соблюдаете правила астрономических наблюдений (телескоп должен час-другой постоять перед наблюдениями для выравнивания его температуры, иметь достаточно длинную бленду для защиты от тепловых токов от наблюдателя, дверь в теплое помещение должна быть тщательно закрыта, сам балкон должен остыть и т.д.), либо ваш балкон в принципе плохое место для наблюдений. Только в первом случае смена трубы на другую (пусть и меньшей апертуры, но с лучшим качеством оптики) может дать возможность прорыва к большим увеличениям.

[lama00]

Спасибо. Вы мне это уже говорили. Ну, попробую еще раз юстировку проверить. Телескоп остывший. Он вообще обычно живет на балконе. Про бленду не знал.

[traveller in time]

Разглядываю блики окуляров бинокля Fujinon FMT 7x50. В сети есть схема (приложил), но для FMT первого поколения (90-е). У меня получилось 9 бликов, что совпадает со схемой. А именно: 7 перевёрнутых бликов и два прямых, из которых предположительно одна склейка (слабой интенсивности). Получается 5 линз в 4-х группах, например вот так: ((_((_((_()). В предполагаемой схеме формы поверхностей соответствуют ориентации бликов (прямой или перевёрнутый). Одновременно сделал ещё одно наблюдение, со стороны объективов призмы дают перевёрнутые блики, а со стороны окуляров - прямые. Получается, по ориентации бликов для поверхностей, лежащих глубже первой линзы (группы), правило ориентации не действует, и определить можно только количество поверхностей, но не форму. Эрнест, прокомментируйте пожалуйста и исправьте, если я ошибаюсь.

[Ernest]

При наличии промежуточного фокуса "правила" обращаются...

[traveller in time]

У меня появились новые данные о резкости биноклей на оси. До фотографического измерения контраста ещё не добрался, пока только визуально начал изучать разрешение на светящейся шпальной мире USAF 1951.
Условия:
- мира подсвечена флэтбоксом на светодиодах, дающих в комбинации с рассеивателями тёплый белый свет;
- мира закреплена на листе плотного чёрного картона, изолирующего большую часть нерабочей поверхность флэтбокса;
- расстояние от миры до входного зрачка биноклей ~16,2м;
- на биноклях закреплены диафрагмы, уменьшающие выходной зрачок до 3мм (имитация дневных наблюдений);
- визуальная оценка осуществлялась с помощью дополнительного увеличителя 10х (ещё один бинокль), суммарное увеличение составило ~3,3D.

Сравнивал несколько семёрок и два 10х: Zeiss Conquest HD 10x42 и Nikon SE 10x42.

Все 7х выдали близкие результаты, уверенно разрешив группу 1.1 (ширина штриха 0,25мм). Следующую группу 1.2 (0,22272мм) показали с намёком на разрешение и слабыми отличиями в контрасте. С 10х интереснее. SE уверенно разрешил группу 1.4 (0,17678мм) и с намёком - 1.5 (0,15749мм). А вот Conquest HD отстал на одну ступень (или чуть меньше). У него соответственно 1.3 и 1.4, но с чуть более высоким контрастом. Таким образом, 4 семикратника и Nikon SE с диафрагмами показали уверенное разрешение ~140/D и намёк на 120/D.

Ну и самое интересное. При обычных дневных наблюдениях Conquest HD заметно опережает Nikon SE в резкости, т.е. ситуация обратная тому, что видно на мире! Некоторое время назад я выдвинул предположение о том, что на резкость может влиять форма и размах хроматической коррекции. Сочетание хроматизма бинокля и хроматизма глаза приводит к большей или меньшей концентрации энергии, что даёт разную резкость. Насколько верно это предположение, судить пока рано. Теперь собираюсь исследовать хромокоррекцию биноклей, тогда можно будет сказать что-то более определённое. Продолжение следует...

[Ernest]

По мире вы тестируете предел разрешения (контраст предельных частот), а ваше впечатление от "резкости" при свободных дневных наблюдениях зависят от передачи контраста средних пространственных частот. Эти вещи не всегда коррелируют. Скажем, при сферической аберрации средние частоты могут быть провальными, но предел разрешения соответствовать дифракционному.

[traveller in time]

...ваше впечатление от "резкости" при свободных дневных наблюдениях зависят от передачи контраста средних пространственных частот.

Уточните пожалуйста, средние это сколько?

Можно ли искусственно снизить контраст (эканирование, растяжки) на частотах, определяющих восприятие резкости?

[Ernest]

если считать предельную частоту за 100%, то на графике ЧКХ низкие частоты это примерно 0-33%, средние 33-66%, высокие - последняя треть

центральное экранирование очень эффективно подавляет средние пространственные частоты

[dae33]

Все 7х выдали близкие результаты, уверенно разрешив группу 1.1 (ширина штриха 0,25мм).

А невооруженными глазами какую группу удалось разрешить? Предположу, что 0.1

[traveller in time]

А невооруженными глазами какую группу удалось разрешить? Предположу, что 0.1

Не акцентировал на этом внимание. Но это были бы не очень полезные данные, потому что флэтбокс слишком яркий, условия неоптимальные. Будь яркость меньше, предел бы заметно улучшился.

[AnDom]

Эрнест, помогите разобраться, пожалуйста.
Делаю переходник для Canon c 2" посадкой и сменными кассетами для узкополосных фильтров.
Попытался разобраться с тем какой запас на толщину переходника и его внутренний диаметр у меня есть, полез в ЧАВО, калькуляторы ньютона и т.д., чтобы посмотреть линейный размер невиньетированного поля зрения ньютонов SW 8" и 10" (f5)... - оказалось что у этих телескопов его просто нет. Для получения 25мм невиньетированного поля (с учетом размера кроп-матрицы), для 8" F5 с выносом фокальной плоскости 143мм (из вашего обзора этой трубы) необходимо ДЗ с малой осью около 70мм (при фактической 48), а для 10" - 80мм (фактическая около 55мм).
Если я правильно понимаю, все доступное поле зрения будет освещено неравномерно (виньетировано), что лечится лишь флетами или кардинальной переделкой телескопа. И для переходника на телескоп с данными параметрами достаточно "влезть" в существующий вынос фокуса и только.
По внутренним диаметрам переходника - Т-адаптер 2" имеет на входе диаметр 47мм, на выходе 37мм (видимо под посадку на Т-кольцо с резьбой М42). Не понимаю насколько это хорошо или плохо в данном контексте. По прикидкам, у меня около 185мм в запасе от заужения в 37мм до матрицы, т.е. этого диаметра с головой при нулевом невиньетированном поле.
В общем, не уверен что все правильно понимаю и понятно сфомулировал вопросы.

[AnDom]

Нагуглил старую тему http://www.astronomy.ru/forum/index.php ... 855.0.html.
Получается что зря переживал за невиньетированное поле Осталось разобраться с диаметрами (хотя, кмк, и здесь все в порядке).

[traveller in time]

Саша, требуется ли перефокусировка при смене фильтров?

[AnDom]

Олег, не помню, если честно. С фильтром и с безом фокусировка разная, а разница в фокусе для разных фильтров... - надо смотреть.

[Ernest]

чтобы посмотреть линейный размер невиньетированного поля зрения ньютонов SW 8" и 10" (f5)... - оказалось что у этих телескопов его просто нет. Для получения 25мм невиньетированного поля (с учетом размера кроп-матрицы), для 8" F5 с выносом фокальной плоскости 143мм (из вашего обзора этой трубы) необходимо ДЗ с малой осью около 70мм (при фактической 48), а для 10" - 80мм (фактическая около 55мм).

С виньетированием в Ньютоне довольно напряженно, что не мешает эффективно использовать его как в визуальном, так и в фотографическом режиме.
А для того, чтобы понять каковы габариты световой трубки, которую лучше бы не сужать еще больше, просто нарисуйте на бумаге в масштабе 1:1 свое диагональное зеркало (отрезок под наклоном 45 градусов, длиной в большую ось диагонали и смещенный с оптической оси на величину офсета) и приемник (отрезок перпендикулярно оптической оси, длиной в диагональ кадра) на фактическом расстоянии друг от друга. Потом проведите линии от краев зеркала к одноименным краям кадра. Полученная трапеция - световая зона, которую лучше не сужать еще больше.
Использование корректора комы лишь ненамного усложняет геометрию световой трубки.

[AnDom]

Порисовал немного,т.к. хотелось разобраться, для себя.



"Ломать"диагональ на рисунке не стал, взял обмеры 8" ньютона из обзора и нарисовал в "прямом" варианте. Получается, действительно, что ДЗ с малым размером 48мм режет ГЗ и невиньетированное поле "отрицательно".
Для невиньетированного поля диаметром 25мм нужна диагоналка в районе 68мм, но важно не это. Даже если с ДЗ все в порядке и 25мм освещаются как положено, у меня есть запас в 69мм от заужения в 37мм до матрицы. При рабочем отрезке Canon EOS 44мм, мне надо вписаться в 25мм, что совсем не дофига, но - будем чертить
Утешает то что большинству телескопов такие жесткие ограничения не нужны, а для штатного SW мне нужно вписаться переходником в 142мм, т.е., по сути, я ограничен лишь выносом фокальной плоскости и геометрией фокусера и 37мм внутреннего диаметра адаптера в несколько раз больше необходимого.

[Ernest]

Вы немного неверно употребляете термины. Виньетирование это уменьшение апертуры световых пучков по краям (в углах) кадра по сравнению с центром и как следствие потемнение изображение к краю. Отрицательное виньетирование, в таком случае - это повышение яркости краев кадра по сравнению с центром.

А при недостаточном размере диагонального зеркала происходит не отрицательное виньетирование, а обрезание апертуры главного зеркала. Собственно виньетирование оказывается при этом даже и меньше, чем в случае зеркала избыточного размера.

См. схемки на рисунке.

[AnDom]

Спасибо, Эрнест!
"Отрицательное" виньетирование взял в кавычки, т.к. понимал что ГЗ обрезается, а что там с виньетированием происходит - не знал.
В остальном, если я правильно понял, мои расчеты верны.

[Rain Dog]

Виньетированное поле или невиньетированное поле - это понятие условное? Я правильно понимаю?
Приведу график. На графике значения яркости пикселей по прямой (из угла в угол, на заднем плане видна прямая). Получается гладкая кривая, и без "полки" посередине. Т.е. какая бы маленькая матрица не была, всё равно будет виньетирование. Вопрос только на сколько это будет заметно.
Кадр этот получен на SW 200/800 т.е. F/4 и qhy9, которая имеет достаточно маленькую матрицу.

[Ernest]

Виньетированное поле или невиньетированное поле - это понятие условное?

Нет, вы понимаете неправильно. Виньетирование имеет совершенно однозначное математическое выражение - дефект апертуры (в линейном или площадном выражении) в центре поля зрения по отношению к внеосевой точке.

Наличие однородной площадки в центре (области нулевого виньетирования) приемника может быть, а может и не быть (нулевой размер невиньетированного поля). Кроме того есть такое понятие как светораспределение - функция распределения освещенности по изображению однородного поля (ваш график). Даже при нулевом виньетировании функция светораспределения может монотонно спадать от центра к краям поля зрения при нетелецентричном ходе внеосевых пучков.

[Rain Dog]

Понятно. Я никогда не видел чтобы ровно-ровно было. Правда если совсем маленькая матрица у камеры, тогда это потемнение к краю не так заметно.
А вот на этом графике видно как раз виньетирование получается? В углах резкое падение освещённости.

[Ernest]

Не могли бы вы описать для обоих случаев последовательность оптических элементов от входа в трубу телескопа до приемника? Особенно интересен размер диагонали и ее расстояние от главного зеркала. Ну и физические размеры светочувствительной зоны приемников.

Кстати, нельзя забывать и о таком банальном факторе как засветка поля паразитным светом. Она максимальна в центре поля зрения.