Расчет системы Мениск-Кесегрэн

[ekvi]

При установке менисков затылками друг к другу - чтобы качество изображения у такой системы не изменилось, необходимо изменить номиналы радиусов, сделав их положе - в данном случае на 8 мм.

[Oleg San]

To ekvi - как сами оцените "умозрительный" коэффициент "технологичность + себестоимось изготовления" / "целесообразность изготовления" предложенных Вами расчетных вариантов двухменисковых систем по сравнению с обычным МК такой же светосилы 1:14? И вообще, из каких соображений для расчетов и представления выбран 1:14, что явилось "жизненным" критерием для этого?
Да, чуть не забыл...Не подскажете, для чего ввели при светосиле 1:14 в сходящийся пучок двулинзовый компенсатор? Неужто астигматизм столь велик, что в этом есть насущая потребность, в том числе пожертвовать дополнительными светопотерями на этих двух элементах?  светопотери-то что на афокальном ахроматическом апертурном входном дублете, что на этом компенсаторе одинаковы....

С уважением,
Олег.

[ekvi]

ekvi - как сами оцените "умозрительный" коэффициент "технологичность + себестоимось изготовления" / "целесообразность изготовления" предложенных Вами расчетных вариантов двухменисковых систем по сравнению с обычным МК такой же светосилы 1:14? И вообще, из каких соображений для расчетов и представления выбран 1:14, что явилось "жизненным" критерием для этого?
... для чего ввели при светосиле 1:14 в сходящийся пучок двулинзовый компенсатор?
Неужто астигматизм столь велик, что в этом есть насущая потребность
... пожертвовать дополнительными светопотерями на этих двух элементах? 

тема: "Расчет менискового кассегрена". Осведомленные товарищи сентиментально поделились своими знаниями и опытом, а я проиллюстрировал обсуждаемые варианты, чтобы автор темы и участники обсуждения могли сопоставить их характеристики и сделать для себя выводы. Свое мнение по этому поводу я изложил в сообщении #146.
1 : 14 выбран с целью получения большого фокуса при небольших ЦЭ и длине трубы для съемки планет, чтобы кружок Эйри занимал 2-3 пикселя матрицы, что обеспечит максимум информации при обработке цифро-фото.
Кассегрен с 2мя менисками, как и вообще кассегрен с недостаточно вынесенным вперед входным зрачком, отягощен заметным астигматизмом (см. илл.), который необходимо устранять близфокальным корректором, поэтому он и сопоставлен с системой, представленной на с. 344 монографии Г.Г. Слюсарева (1975г): кассегрен с двумя афокальными 2х-линзовыми компенсаторами.
Поскольку объект яркий, то и не было заботы о светопотерях. Кстати, в сходящихся пучках потери больше, чем в параллельных.

[Клевцов Юрий Андреевич]

тема: "Расчет менискового кассегрена". Осведомленные товарищи сентиментально поделились своими знаниями и опытом - и я проиллюстрировал обсуждаемые варианты, чтобы автор темы и участники обсуждения могли сопоставить их характеристики и сделать для себя выводы.
1 : 14 выбран с целью получения большого фокуса при небольших ЦЭ и длине трубы для съемки планет, чтобы кружок Эйри занимал 2-3 пикселя матрицы, что обеспечит максимум информации.
Дублет введен для получения наивысшего качества изображения и, поскольку объект яркий, то нет забот о светопотерях. Кстати, в сходящихся пучках потери больше, чем в параллельных.

Такие объяснения должны предшествовать расчётам, а то "сентиментальные" товарищи не поймут ни их смысла, ни цели...

[Oleg San]

 
To ekvi   от "сентиментального товарища"

Я действительно абсолютно не понял смысл никак не прокомментированных  уважаемым ekvi собственных расчётов, тем более, как  мне кажется, они уводят в сторону ЛА от понимания некоторых преимуществ двухменисковой композиции по сравнению с обычным МК. Скажем так, совсем их не раскрывают.  Если проанализировать приведённые примеры, смысла в изготовлении их нет. А это, ИМХО, не так, хотя двухменисковая система изначально более трудоёмка и дорогая в изготовлении, чем МК.

Второй момент - приведённые варианты двухменисковых, ИМХО, не совсем показательны и оптимальны. Комментировать не стану этот вывод - "ищущий - да обрящет" (кому действительно нужно). 
С глобальным выводом, что в  сходящемся пучке светопотери больше, конечно же согласен. Хотя и не в данном конкретном случае, когда углы падения на элементы корректора не так велики.  Кстати, по поводу корректора... Так  и не понятно, зачем он введён, если телескоп планетный и не искажённое астигматизмом поле зрения без применения корректора и так избыточно для этих целей.

Тем не менее, спасибо за  труды . Дискуссию далее вести смысла, ИМХО, нету, т.к. расчёты оторваны от "жизни", хотя и представляют интерес с той точки зрения, как не надо отбирать  и публиковать примеры ЛА для сравнения. 

С уважением...

[ekvi]

Если проанализировать приведённые примеры, смысла в изготовлении их нет. А это, ИМХО, не так

а как?
Разговор чисто теоретический.
Все варианты отжаты до предела, и в примерном равенстве "2 мениска = 2ЛК" заключено равенство коррекционных возможностей 4х поверхностей. Но Вы сами вывели коэффициент 2 не в пользу 2х-линзового корректора.
Удвоение числа коррекционных параметров приводит к увеличению концентрации энергии в кружке Эйри от силы на 3%, Штрель, ЧКХ - в пределах экспериментальной погрешности (5%).
Для полноты анализа требуется еще исследовать вглубь повышения светосилы, однако соотношение останется примерно тем же.

[Клевцов Юрий Андреевич]

Разговор чисто теоретический.
Все варианты отжаты до предела, и в примерном равенстве "2 мениска = 2ЛК" лично я усматриваю не магическую силу мениска, а равенство коррекционных возможностей 4х поверхностей. Но Вы сами вывели коэффициент 2 не в пользу 2х-линзового корректора.
Удвоение числа коррекционных параметров приводит к увеличению концентрации энергии от силы на 3%, Штрель, ЧКХ - в пределах экспериментальной погрешности (5%).
Для полноты анализа требуется еще исследовать вглубь повышения светосилы, однако соотношение примерно останется тем же. Но все это, действительно, только будоражит воображение впечатлительного и падкого до сенсаций ЛА, а кто натешился врукопашную, тот счастлив достигнутым, т.е. кассегреном с 1м мениском.
Какие комментарии еще требуются?

Да нет, практический. Вы странный товарищ. Выставили расчётный выпуск и всё. Ни цели анализа, ни комментариев к нему. Догадывайся, что хотели показать. Кстати, из ваших объяснений так и не стало понятно, на кой чёрт планетному телескопу при таком относительном отверстии два мениска и корректор? Зачем такое  нужно?. А что одного мениска недостаточно? У каждой оптической системы своя цель и назначение.  Преимущества и недостатки  систем Кассегрена с двумя менисками в параллельном пучке лучей лучше всего выявляются при предельном относительном отверстии 1:8 - 1:10 и поле 1 градус, а системы "два мениска - зеркало" при 1:2,5 - 1:3.5 и поле 5 - 6 градусов. Там их и ищите. Будет интересно, по крайней мере, сопоставить конструктив и остаточные аберрации относительно систем с одним мениском, решающих ту же задачу. 

[библиограф]

 На форуме уже выкладывал статью Д.Д. Максутова про двухменисковый телескоп; там он сравнивается
с менисковым телескопом АС-32 Абастуманской обсерватории, к сожалению, для АС-32 не приводятся
конструктивные параметры.
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,83459.msg1506864/topicseen.html#msg1506864

[ekvi]

Преимущества и недостатки  систем Кассегрена с двумя менисками в параллельном пучке лучей лучше всего выявляются при предельном относительном отверстии 1:8 - 1:10 и поле 1 градус, а системы "два мениска - зеркало" при 1:2,5 - 1:3.5 и поле 5 - 6 градусов. Там их и ищите.

Вот те же системы, но при 1:9 и полем 1 градус: менисковые системы стали заметно отставать от системы Г.Г. Слюсарева.

[Клевцов Юрий Андреевич]

Это надо понимать, как приглашение к монологу?

Некогда мне с Вами полемизировать. Просто хотел сказать Вам, что выставляя расчётный материал на всеобщее
обозрение его нужно всегда снабжать комментариями. Иначе Вы рискуете нарваться на полное непонимание форумчан.
Вот и сейчас выставленный Вами материал ничего не говорит человеку, который "не в теме", но хочет почерпнуть из
неё какую-то информацию. Хорошо известно, что система с афокальным корректором в параллельном пучке лучей при большом
относительном отверстии будет лучше менисковых систем, как в  отношении качества изображения осевой,
так и внеосевой точки. А также то, что двухменисковые системы, помимо возможности коррекции хроматизма увеличения, дают возможность уменьшить остаточные осевые аберрации и остаточную кому. Обо всём этом в своё время было немало написано Максутовым и его учениками. И, однако, для остальных участников дискуссии такие вот элементарные комментарии, как говорится, были бы не лишними.

[виктор константинович]

хотя двухменисковая система изначально более трудоёмка и дорогая в изготовлении, чем МК.

Олег, привет. Да никто из Л.А.  теперь делать этого не будет , впрочем и - просто МК...

[INPan]

Как может заметить просвещенное око...

Владимир Ильич, моё крайне не просвещённое око видит печально низкий коэффициент Штреля, и соответствующую ему картинку миры.
Почему так? Или речь идёт о широкоугольном астрографе, от которого не требуется дифракционное качество? Прокомментируйте пожалуйста.

[Клевцов Юрий Андреевич]

Правильно рассчитанный двухменисковый Кассегрен  не нуждается в афокальном корректоре близ плоскости изображения
и по качеству изображения в центре и в пределах поля (на сфере, изогнутой по радиусу поля) должен занимать промежуточную нишу между обычным менисковым Кассегреном и Кассегреном с афокальным корректором в параллельном пучке лучей. Только я не видел опубликованных сколько-нибудь детальных сопоставительных исследований на эту тему. Смысл в такой системе безусловно есть.

[ekvi]

Почему так? ...
Прокомментируйте пожалуйста.

Убрал из фокуса 2ЛК, сузил поле до 8 мм: но даже при этом ср.кв. пятно вдвое превышает кружок Эйри, волновая ошибка - полмикрона. При волновой ошибке более 0.5 полосы дифракция отказывается дружить с Эйри.
Кроме того, у главного зеркала F/D  = 770/300 ~ 2.5, поэтому для Ф300 мм ожидать от этой менисковой системы нечего: у самого мениска очень большие аберрации высоких порядков, которые не согласуются с аберрациями высоких порядков ГЗ.

[Клевцов Юрий Андреевич]

Почему так? ...
Прокомментируйте пожалуйста.

Убрал из фокуса 2ЛК, заузил поле до 8 мм: ср.кв. пятно вдвое превышает кружок Эйри, волновая ошибка - полмикрона.
У ГЗ F/D  = 770/300 ~ 2.5, поэтому ожидать нечего.

Правильно рассчитанный двухменисковый Кассегрен

-вот и продемонстрируйте "правильность и корректность"...

Вы внеосевые аберрации считать умеете? Тогда почему не полностью используете возможности системы в отношении их коррекции?  Отпустите радиусы менисков и оптимизатор ваш найдёт решение с коррекцией астигматизма. Вы же ограничились одинаковыми менисками, да ещё, по-видимому, оцениваете качество изображения на плоской поверхности, так что результат неудивителен. Я сам впрямую не занимался расчётами двухменискового Кассегрена, но я подробно изучал систему
"два мениска - вогнутое зеркало" и там для коррекции всех аберраций (кроме кривизны поля) мениски получаются неодинаковыми с разным отношением разности радиусов к толщине. Ну и коли уж в такой системе два мениска адекватно заменяют один в отношении коррекции полевых аберраций, то и двухменисковый Кассегрен должен
обладать теми же возможностями.   

[ekvi]

Только ценой удлинения трубы удалось спасти репутацию Д.Д. Максутова (верх. илл.).
Зато Г.Г. Слюсарев, как всегда, на высоте положения (нижн. илл.).

[ekvi]

Отпустите радиусы менисков и оптимизатор ваш найдёт решение с коррекцией астигматизма.

Коррекция астигматизма не в радиусах, а в положении входного зрачка (ВЗ). Астигматизм - позиционная составляющая аберраций системы, квадратично зависящая от расстояния каждого элемента до ВЗ, и его коррекция является результатом баланса "астигматических моментов" входящих в систему элементов. Посмотрите с. 138 и 139 из монографии В.Н. Чуриловского "Теория хроматизма и аберраций третьего порядка" и обратите внимание на сводки формул III-98 и III-99: в коэффициент астигматизма входит либо параметр k, либо Ss во второй степени.
В этом отношении теория 3го порядка, разработанная Н.Н. Михельсоном на базе пластин Бёрча, очень полезна для наглядного представления механизма работы теории Зейделя в оптических системах.

Развязка радиусов у спаренных менисков = добавлению еще 2х параметров, но (проверено!) мало от этого пользы - в смысле устранения астигматизма и аберраций высокого порядка.
Зато 2ЛК - как Вы и сами о том наслышаны - легко справляется с коррекцией сферической аберрации высоких порядков.
Хочу еще раз акцентировать внимание: без испытательного полигона, каковым для расчетчика является расчетная программа типа Земакс, рассуждения об аберрациях оптических систем принимают отвлеченный характер. А опора только на Зейделя сегодня архаична.

[Oleg San]

Вы внеосевые аберрации считать умеете? Тогда почему не полностью используете возможности системы в отношении их коррекции?  Отпустите радиусы менисков и оптимизатор ваш найдёт решение с коррекцией астигматизма. Вы же ограничились одинаковыми менисками, да ещё, по-видимому, оцениваете качество изображения на плоской поверхности, так что результат неудивителен. Я сам впрямую не занимался расчётами двухменискового Кассегрена, но я подробно изучал систему
"два мениска - вогнутое зеркало" и там для коррекции всех аберраций (кроме кривизны поля) мениски получаются неодинаковыми с разным отношением разности радиусов к толщине. Ну и коли уж в такой системе два мениска адекватно заменяют один в отношении коррекции полевых аберраций, то и двухменисковый Кассегрен должен обладать теми же возможностями.   

+100!

[Борис Юрьевич]

Олег, привет. Да никто из Л.А.  теперь делать этого не будет , впрочем и - просто МК...

Против этого утверждения не поспоришь, я думаю, что в ближайшие годы ЛА будут больше думать о том, как прокормить свои семьи, чем претворять в металл свои идеи от науки. Что же будет в перспективе, вообще полный мрак.

[Клевцов Юрий Андреевич]

Коррекция астигматизма не в радиусах, а в положении входного зрачка (ВЗ). Астигматизм - позиционная составляющая аберраций системы, квадратично зависящая от расстояния каждого элемента до ВЗ, и его коррекция является результатом баланса "астигматических моментов" входящих в систему элементов. В этом отношении теория 3го порядка, разработанная Н.Н. Михельсоном на базе пластин Бёрча, очень полезна для наглядного представления механизма работы теории Зейделя в оптических системах.
Развязка радиусов у спаренных менисков = добавлению еще 2х параметров, но (проверено!) мало от этого пользы - в смысле устранения астигматизма и аберраций высокого порядка.
Зато 2ЛК - как Вы и сами о том наслышаны - легко справляется с коррекцией сферической аберрации высоких порядков.
Хочу еще раз акцентировать внимание: без испытательного полигона, каковым для расчетчика является расчетная программа типа Земакс, рассуждения об аберрациях оптических систем принимают отвлеченный характер. А опора только на Зейделя сегодня архаична.

Что за чушь Вы несёте? Возьмите данные хотя бы из моей книги "Новые серийные телескопы и аксессуары" стр. 121, табл. 4.13
там для 200 мм менискового Кассегрена (с одним мениском!) астигматизм исправлен настолько хорошо, что угловое поле (даже на плоской поверхности изображения!) при относительном отверстии системы 1:10 составляет около 36 угловых минут и известно, что на сферической поверхности будет чуть менее градуса, и это при Штреле 0,8 для видимого спектра. Совершенно очевидно, что двухменисковая система улучшит качество изображения осевой точки, также будет свободна от астигматизма (но не кривизны поля) и хроматизма увеличения (что существенно для телескопов большого действующего отверстия с большим линейным полем), а также позволит продвинуться в область больших действующих отверстий (без ретуши мениска) и большей светосилы. Что касается конкретных цифр, соглашусь, необходимы исследования, конечно. Но их нужно проводить чётко сформулировав цель и ограничив исходные посылки. Я пока этого у Вас не вижу.
Что касается теории Зейделя, ею нужно владеть хотя бы настолько, чтобы грамотно разбираться с проблемами сдерживания процесса оптимизации системы (у Вас с этим явно проблемы, так как не можете выйти на решение при явном его наличии), не говоря уже о проблемах, возникающих при исследовании совершенно новых систем.
Хочу ещё сказать о методе пластинок Берча. Кому-то он покажется наглядным, но мне, как расчётчику оптических систем более чем с 40-летним опытом, формулы, следующие из теории аберраций, дают куда больше информации, а результаты, понятно,
не отличаются. Об этом можно спорить, конечно, дело вкуса, как говорится.