РОС - программа расчёта оптики телескопов

[ekvi]

Цитата: Клевцов Юрий Андреевич от 29.01.2015 [15:03:06]
(перенесено из темы "Почему забыта схема Аргунова")
" ... тут или с расчётом изображения штрихов что-то серьёзно напутано, или с его графическим представлением.Я таких изображений миры в реальности никогда не видел (имею в виду хвосты)."
Этот вопрос (о "хвостах"), только относительно синтезированных звезд, здесь (этот раздел модераторами выделен в отдельную тему) уже обсуждался, не стоит повторяться. Обратите внимание на относительную яркость "хвостов": она на 2 порядка ниже - не мудрено, что глаз на фоне основного изображения их не видит (см. нижнюю илл.).

[ekvi]

Жаль что миры чёрно-белые.

Перенесено из темы "Почему забыта схема Аргунова"
При полном тестировании, и так занимающем много времени, производить тестирование по тест-объектам на 3-5 рабочих линиях спектра нецелесообразно. Эту идею можно претворить на странице "Дифр.тесты" правого блокнота программы РОС. Но лично я не сторонник "натурализма": точность выше впечатлений.

[ekvi]

Как мы смотрим миру на оптической скамье? По таблице для ожидаемого разрешения устанавливаем в фокусе коллиматора соответствующую миру, а в фокусе тестируемого объектива наводим микроскоп на заданный элемент.
Если разрешения нет, у нас есть две возможности: выбрать другой элемент той же миры или даже сменить саму миру на более грубую, а также установить в осветителе зеленый или даже интерференционный светофильтр и тестировать на монолинии (что сейчас и делается в программе РОС - см. нижнюю илл.).

А в цвете получилось, как и ожидалось (см. верхнюю илл.).

[ekvi]

Сверху - моно, снизу - цветная мира.
Для цветной приходится расстояние между звездами раздвигать на порядок дальше, чем для моно, а чтобы рисунок вошел в кадр, - увеличивать число сечений ВЗ аж до 1024, при этом время обработки процедуры возрастает до минуты (у процессора одно ядро и 2ГГц). Все дело в том, что мира отрисовывается не лучами, как у А. Зубарева (правда, не знаю, как у него сейчас обстоит с этим дело), а через БПФ, т.е. с учетом дифракции - море процедур и преобразований.

Последняя версия РОС для пользователей: https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU

Можно, конечно, добиться качественно-впечатляющей графики, но без применения многопроцессорной технологии вычислений вводить тест по цветному объекту пока преждевременно. Да и нецелесообразно, т.к. не сулит какой-то новой информации. Может быть, у интересующихся есть аргументы в пользу цветного теста?

[ekvi]

Тема открыта 29.03.2013, и, в порядке подведения 2х-летних итогов, в этом и в следующем сообщении даю ответы некоторым участникам обсуждения программы РОС.

Цитата: ekvi от 03.02.2015 [20:01:43]
Так зачем Вы "обладаете" последними версиями "профессиональных софтов" - чтобы любоваться "водяными знаками" на них?!
Да, нет. Чтобы деньги зарабатывать. А на это много времени уходит.
А считать только ради того, чтобы посчитать без дальнейшей реализации - увольте. Это для Вас.

Сам инженерный дух требует от идеи прежде всего работы на бумаге.
См. также далее.

Во-первых: термины АПО, супер АПО, а также и "ахро" ... Применять их к зеркальным системам бессмысленно, так как они по-определению апохроматичны ... Так что ваш пример "супер-апохромата" - нонсенс.

А Вы, Андрей Александрович, не упирайтесь в заученную букву, а возьмите всё того же гамильтона, состоящего не из менисков и афокальных дублетов, а из трех силовых линз и только одного зеркала (линзы Манжена, у которой хроматизм втрое больше, чем у обычной линзы), и объясните - прежде всего самому себе - по какому-такому определению он апохроматичен.

Зеркальная система, свободная от хроматизма может быть гораздо проще, чем то, что Вы приводите в пример.

Приведите пример - на резонерство уйдёт больше времени.

Что вспоминать? Что кто-то объявил самым лучшим АПО зеркальную систему на внеосевой асферике и отправился быстренько ее реализовывать, пообещав вернуться через пару месяцев и бесследно пропал?

К сожалению, ему сейчас не до внеосевиков ... А Вы сами попробуйте воспроизвести в Земаксе систему Щупмана и убедитесь в его изумительной коррекции аберраций и апохроматичности. Возникнут трудности - приведу: в РОС эта система имеется.

Или вспомнить энтузиастов, взявшихся посчитать коэффициенты ряда Тейлора и тоже канувших в Лету?

Полгода жизни отдано вопросу - а Вы ничего не заметили ...

Я не знаю, что такое мои "декларации".

См. в данной теме #19:"Тешиться можно чем угодно. Кроме любительских оптических CAD/CAMов можно еще изобрести любительский язык программирования, любительский процессор, любительский компьютер,...,ну а потом, если, конечно, время останется (?) можно и "попялиться в окуляр", а можно и не успеть." - прозрачный намек на ЛИНЗИКА А.Г. Водяника. Здесь самое время спросить со всех "специалистов": а каков ваш вклад в общее дело создания НАШЕГО СОФТА?

[ekvi]

У меня есть методика поиска и отбора стекол для АПО, в том числе (и это главное) на обычных стеклах, у меня есть целый список "триад", который не имеет ничего общего с триадами Попова и более того, действительно идет в разрез с "линией партии", если таковой считать методы, предложенные классиками и всю их теорию. Мои триады работают при относительных 1:9-1:8. Некоторые варианты перекрывают диапазон 400-900нМ, а отношение диаметра линзы к минимальному радиусу триады составляет 1:2,3. Это на простых стеклах.

Они у Вас оформлены в Вашей программе расчета оптики, доступной для всех страждущих ЛА? - дайте ссылку.

В какие такие "нюансы" я должен еще вникать и что такое "чужие профессии"? Надеюсь, Вы не про сантехников?

Нет, я про смежные профессии, в том числе, по программированию, по изготовлению оптики и ее юстировке и т.п.
Это позволяет прочувствовать родство со смежниками и общность цели и повысить собственную результативность, которая начинается с постановки задачи и заканчивается в умении подвести итоги совместной работы.

Друзья! - не ссорьтесь... оно того не стоит.

Фидель! Сам факт того, что мы здесь, под одной крышей, говорит за то, что "базовые принципы" у нас одни, и это обнадеживает: оргзатруднения будут преодолены и мы консолидируемся, а на оптическом поле - рядом с ОПАЛом и ДЕМОСом - вырастет собственный Земакс. Наверное, "оно" стоит содействовать "тому"?

[ekvi]

В РОС восстановлена опция тестирования объектива по снимкам реальных объектов (первая илл.).
Введена опция сложения фит-снимков много-апертурного телескопа (вторая илл.).
Последняя версия РОС: https://yadi.sk/d/7uOuTIa1ehihp

[ekvi]

В окно дифракционного тестирования системы выводится информация о длине волны (Л) и величины среднеквадратичной волновой ошибки (Wsq) и размаха волновой ошибки (Wmx), что позволяет отслеживать изменение этих величин при варьировании зональных ошибок в окне "Тест" (см. илл.).
Последняя версия РОС: https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU

[ekvi]

В ветке "Телескопостроение, оптика" в сообщении #127 в теме "Плюсы и минусы дифракционной оптики" - см. по ссылке:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,84899.msg1562742.html#msg1562742
говорилось: "...
Если ... приемник выполнить из светочувствительного материала в виде крупногабаритной 3х-мерной матрицы-голограммы, то с нее можно программно снимать информацию для всех возможных направлений. И тогда фокусирующая оптическая система вообще не нужна ..."
Вот первое решение на этом пути.
фотокамера без объектива, но со специальной поле ограничивающей трубой (астрогрф Light Scope или LS), направляется на объект и фиксирует волновой фронт, пришедший на матрицу от объекта. Для преобразования фронта в изображение требуется специальная программа, для этого в РОС добавлена опция для просмотра LS-снимков. 
На странице LS левого блокнота нажмите кнопку ShowImage, выберите FIT-файл с зарегистрированным волновым фронтом Вашего объекта, и его изображение появится в окне "ФРТ" правого блокнота. Снимок должен быть в формате IEEE-float, 1- или 3х-цветный, размером не более 4096х4096 пикселей.
РОС с опцией просмотра LS-снимков:
https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU

[Gleb1964]

а почему на картинке у звезд дифракционные кольца разорвались? Это говорит, что звезды являются когерентными источниками, т.е. как в опыте Юнга, если два отверстия освещены светом, дифрагировавшим на одном отверстии. Для естественных двойных звезд (некогерентных) картинка сложения колец должна быть другой



а вот так выглядит картинка стоячих волн при когерентном освещении точек, как у вас на картинке

[ekvi]

Для полевых точек расчет Кш ткперь производится как отношение объемов под 3d-графиками ЧКХ реальной и идеальной ОС:
https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU

[ekvi]

В правый блокнот программы РОС добавлена страница CalcE, на которой производится расчет и построение графиков освещенности B и концентрации энергии E в пятне.
Ссылка на последнюю версию программы: https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU

[Andrei Zubarev]

Все дело в том, что мира отрисовывается не лучами, как у А. Зубарева (правда, не знаю, как у него сейчас обстоит с этим дело), а через БПФ, т.е. с учетом дифракции - море процедур и преобразований.

Сейчас как раз осваиваю БПФ.  Как понял, для хороших оптических систем, с разрешением порядка дифракционного предела, отрисовка лучами имеет мало общего с реальностью. Вычитал это у Слюсарева, и проверил на изображении точки, посчитав в лоб интеграл Гюйгенса-Френеля.  Трассировка лучами увеличивает реальное пятно рассеяния раза в два-три-четыре и сильно искажает цвет, -- там, где "волновое" изображение получается почти белым, "лучевое" существенно окрашивается.  Программа в процессе неспешного развития. 

[ekvi]

интеграл Гюйгенса-Френеля.

К сожалению, он не имеет конечного значения, и в этом отношении БПФ дает более обнадеживающий результат.
Правда, мне в БПФ многое еще не ясно.

неспешного развития. 

"Истинно великое совершается медленным, незаметным ростом".
Желаю Вам, Андрей, успехов на этом пути!

[ekvi]

В РОС введена опция для учёта влияния растяжек на дифракционные картины: на странице "Тест" левого блокнота в боксе "Растяжки" нужно ввести толщину растяжек и установить флажок "учесть".
https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU

[ekvi]

В последней версии программы РОС: https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU подключил динамическую библиотеку БПФ, fftw3.dll, весом в 518 Кб, как это сделано в Линзике, и сопоставил результаты ее работы (см. иллюстрации) с кодом из 100 строк от французского программиста Jean Debord: полный эквивалент. Поэтому оставил в РОС доморощенный код от Дж. Деборда и навсегда расстался с DLL.
Ввёл возможность масштабирования дифракционных картин с помощью средства, предложенного А.Г. Водяником в его программе Линзик. Для изменения масштаба на ФРТ- странице правого блокнота программы РОС введите в редакторе difrImMast вместо 1.0 новое значение масштабирующего коэффициента и нажмите кнопку ImageTest; значение difrImMast будет также использовано и во время полного тестирования системы. Но имейте в виду, что при difrImMast > 2 процедура БПФ будет ущербной (фальшборт из нулей, окружающих центральное информационное ядро зрачковой функции, будет полностью обрезан) и дифракционная картина начнёт искажаться.

[ekvi]

В РОС введена возможность аподизации системы посредством модификации волновой ошибки в её входном зрачке, которую можно получить путем асферизации, изменяя амплитуду волновой ошибки по закону W = Wr*(1 - sqrt(r/H)), где Wr - исходная волновая ошибка на  зоне с радиусом r, а H - полудиаметр входного зрачка.
Для введения опции необходимо на странице "Тест" левого блокнота программы поставить флажок в чекбоксе Apodization.
На 2х первых иллюстрациях: полные тесты системы, на которых  сопоставлено разрешение 2х равноярких звёзд до аподизации и после. На последней, 3й, илл. показаны изменения, сделанные на стр. "Тест" левого блокнота программы и тесты системы по разрешению двойных звёзд при соотношении их яркостей 4 : 1.
Последняя версия РОС: https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU

[ekvi]

Добавлен тест по всем тест-объектам в одном окне.
На 1й илл. - оптическая схема системы, на 2й - её тест без учета ЦЭ, на 3й - с учётом ЦЭ. Над изображением каждого тест-объекта указана в относительных единицах величина уровня фона на изображении, а в правом верхнем углу каждой иллюстрации приведено среднеарифметическое значение уровня фона, посчитанное по всем изображениям.
Версия РОС от 22.06.2015: https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU

[ekvi]

Победил "утечку памяти": https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU

[ekvi]

Насмотревшись рекламных буклетов Д. Дилворса, автора расчетной программы SYNOPSYS, решил дополнить оптимизатор РОС двумя алгоритмами: PSD (pseudo-second-derivative) и SimAnn (simulate annealing = имитация отжига):
https://yadi.sk/d/igg9zkWOJNZZU
Но пока ничего сногсшибательного: всё - на уровне БФГС. Может, у кого-нибудь получится лучше?

PSD скомпоновал из линейного спуска LMSearch с использованием "золотого сечения" и решения уравнения G+dG*dX=0, где G - градиент целевой функции по параметру X, а dX - очередное его приращение. Получилось существенно проще, чем в БФГС.
А метод "отжига" ... - уже комментировал: бессмысленное блуждание по пространству переменных: где "примёрз", там и "минимум".

SYNOPSYS - это близнец OSOD'а Дж. Клейна.
Кстати, в Земаксе, как и в этих 2х программах, используются 2-4-символьные обозначения параметров и команд, которых море. Если всех их "взять в голову", то там они будут сидеть, как занозы, бессмысленными иероглифами. Бедолаги Дилворс с Клейном! К. Муру полегче - он воспользовался командами Меню и тем избавил, и себя, и пользователей, от "иероглифов". Но все трое почему-то отказываются воспользоваться богатейшей палитрой средств структуризации и управления, которые подарила нам Windows.
Приукрасил внешний вид трассировкой дополнительных лучей (2я илл.):