Тест Ронки Ronchi

[TelevueFan]

Формулы достаточно точны.

В формулах должен использоваться радиус кривизны при вершине.
Что касается точности формул, то я уже как-то писал об этом в одной из тем.
Для учета отклонения параболы от сферы (artificial null) должны учитываться коэффициенты Цернике сферической аберрации.
Это коэффициенты z8, z15, z24 и далее. В программе учитывается только z8 и только первый член разложения для этого коэффициента.
Для светосильных зеркал могут быть уже отличия.
Более точное значение z8 и других коэффициентов для волнового фронта:
  z8  = -2D^4 ( 1 / (6144 F^3) + 1 / (131072 F^5) + 5 / (14680064 F^7) )
  z15 = -2D^4(                            1 / (655360 F^5) + 1 / ( 8388608 F^7) )
  z24 = -2D^4 (                                                           1 / (58720256 F^7) )
D - диаметр параболы, F - фокус параболы.
За выбор сферы сравнения отвечают коэффициенты z0 и z3 (дефокус)

Возвращаясь к проблеме учета искусственного нуля при контроле асферик из "центра кривизны", хочу отметить, что еще важно, при каком условии выведены формулы разложения. У асферик нет, собственно говоря, общего "центра кривизны", у каждой зоны свой радиус и центр кривизны. Важно знать условие, из которого выводиться форма "нулевого" волнового фронта, который соответствует идеальной параболе, контролируемой из центра кривизны. Судя по дискуссии на https://groups.io/g/Interferometry/topic/dftfringe_null_for_fast/5120831?p=,,,20,0,0,0::recentpostdate%2Fsticky,,,20,2,0,5120831, в программе OpenFringe/DFTFringe используется приближение z8, высшие порядки не учитываются. Там же, в теме, приведены такие же формулы, что привел yas, но по ходу обсуждения выходит, что формулы выведены из условия отступления "вдоль оптической оси", а идеально расчет разности хода должен производиться вдоль траектории реального луча, как это делает, скажем, Zemax.

Судя по затянувшейся дискуссии там все грустно. Единой точки зрения нет, так же как пока нет и прорывных идей (насколько я понял). Нужно искать компромисс на уровне разумной точности итоговых результатов.

[Gleb1964]

Ну, кое что уже есть. Например, были протестированы полиномы, приведенные в сообщении yas, и вывод однозначен - эти полиномы не годятся для исскуственного нуля при контроле из центра кривизны для светосильных зеркал. К этому же выводу пришел и я ранее после трассировки в Zemax.

В формулах должен использоваться радиус кривизны при вершине.
Что касается точности формул, то я уже как-то писал об этом в одной из тем.
Для учета отклонения параболы от сферы (artificial null) должны учитываться коэффициенты Цернике сферической аберрации.
Это коэффициенты z8, z15, z24 и далее. В программе учитывается только z8 и только первый член разложения для этого коэффициента.
Для светосильных зеркал могут быть уже отличия.
Более точное значение z8 и других коэффициентов для волнового фронта:
  z8  = -2D^4 ( 1 / (6144 F^3) + 1 / (131072 F^5) + 5 / (14680064 F^7) )
  z15 = -2D^4(                            1 / (655360 F^5) + 1 / ( 8388608 F^7) )
  z24 = -2D^4 (                                                           1 / (58720256 F^7) )
D - диаметр параболы, F - фокус параболы.
За выбор сферы сравнения отвечают коэффициенты z0 и z3 (дефокус)

[TelevueFan]

Как бы там ни было до сего момента софт (как новый, так и старый) использует только первый член разложения этого полинома и только для Z8...

Было бы неплохо (если будет найдено приемлемое решение), что-бы исправили заодно и OpenFringe, который на данный момент не поддерживается. Автор софта пока всячески этому противится, не смотря на мои аргументы...

Исследование и обход косяков в OF занял много времени, не хотелось бы начинать все сначала с новым софтом. Проще прогнать имеющийся массив в старом варианте (но с обновлением) и не ломать голову над возможными новыми проблемами (у нового софта)....

[TelevueFan]

К этому же выводу пришел и я ранее после трассировки в Zemax.

Глеб, любопытства ради, а какие цифры для искусственного нуля (Z8) получается во всех трех вариантах (первый член разложения, он же с довеском и то, что выдается Zemax). Для 24" f/3.3 и для 18" f/4? Для одинаковой длины волны лазера.

[yas]

Автор софта пока всячески этому противится, не смотря на мои аргументы...

В свое время автор софта (OF) готов был предоставить исходные тексты программы. Правда не помню на каких условиях.

[Fidel]

С пошаговой аннотацией или одни строчки?

[yas]

вывод однозначен - эти полиномы не годятся для исскуственного нуля при контроле из центра кривизны для светосильных зеркал.

Т.к. формулы получены не мной, то отсылаю к первоисточнику. Если найдете ошибки - можете сообщить автору.
http://www.astro-electronic.de/faq3.htm#6
Там еще много интересных формул.

[yas]

С пошаговой аннотацией или одни строчки?

Ну, кто ж его знает!

[TelevueFan]

Собственно его аргумент, трассировка и связанное с этим устарело и не отражает объективной реальности (или вроде того). Отсюда он не хочет этим заниматься. Только с Фурье мы можем жить дальше

[yas]

И это правильно

[TelevueFan]

Ну, кое что уже есть. Например, были протестированы полиномы, приведенные в сообщении yas, и вывод однозначен - эти полиномы не годятся для исскуственного нуля при контроле из центра кривизны для светосильных зеркал. К этому же выводу пришел и я ранее после трассировки в Zemax.

Похоже точка зрения изменилась.

"Preliminary results:
For a 1m diameter parabololic mirror the value of Z8 calculated by DFTFringe using only the 3rd order term agrees with Zemax 2013 results to within 10nm on the wavefront at F/1.5.
The results for ATMOS and OSLO diverge from this by 8 and 5 microns respectively.
Adding Michael Koch's 5th order correction appears to increase the correction by 2 microns.
If we can trust the results produced by Zemax 2013 then using the 3rd order correction appears adequate for a D1000 F/1.5 paraboloid."

Вкратце в переводе, алгоритм для Z8 в OF согласуется с тем, что использует Zemax 2013 практически вплоть до параболы диаметром 1 метр и быстротой f/1.5
Результаты из ATMOS и OSLO  в этом случае существенно различаются...
И вывод, если можно доверять Zemax, то все хорошо....
 
Вывод вроде как предварительный, но сколько можно предварять....

[TelevueFan]

И это правильно

5% просадка по штрелю при обработке "идеальной" ИГ 24" f/3,3 (с использованием фильтра Гаусса) в сравнении между результатом из FFT WaveFront и Zernike Based. По одиночной ИГ (софт определил всего 10 ошибок обработки).
Учитывая, что зеркало из разряда "хорошее" должно попасть в диапазон 0.8 - 0.9 (10 процентов), половина этой оценки "уходит" в цифровые шумы.

Добавлю.
Для реального зеркала (14,5" f/5). 280 шт. интерферограмм, 7 групп по 40 штук, по 5 ИГ в восьми наклонах в группе. Предварительное усреднение wft массивов (по 40 ИГ в массиве). Расчет полинома Zernike из среднего для wft массива.
Разброс по штрелю для wft и zrn между 7-ми групп примерно +/- 0.7-0.8%, просадка по wft массиву (цифровой шум?) относительно zrn в 3 раза больше.

[yas]

Похоже точка зрения изменилась.

Предлагаю свою точку зрения на этот вопрос

[Gera]

А почему в последней численной интерферограмме изменился диаметр входного зрачка?

[yas]

Уже поступили замечания в части положения интерферометра при контроле светосильных парабол
Действительно для них чтобы получить незамкнутые полосы надо смещаться от точки с минимумом СКО
и сильно наклонять.
При этом резко возрастает число полос и при какой-то светосиле они будут начнут сливаться на изображении
за счет конечного размера пикселов приемника. Таким образом, с этой стороны существует ограничение
на максимальную светосилу параболы в такой схеме контроля.
И что-то мне подсказывает, что парабола 1000 мм 1:1.5 не впишется в такое ограничение

Если верить Michael Koch. то должно выполняться следующее условие:

32*L*(F/D)^3 > 4*D/N, где L-длина волны лазера, D-диаметр зеркала, F-фокусное расстояние зеркала, N-число пикселов на диаметре ИГ.

или, считая L~0.6 мкм

N>200*D/(F/D)^3

Т.о. для указанного выше зеркала ИГ должна иметь размер около 60000 пиксел, а для зеркала D=300 мм 1:5 - около 480 пиксел

[TelevueFan]

Не, чего-то не то с пикселями.
Для моего большого вполне хватает (с существенным запасом) 2000х2000.
По формуле получается около 3500.

Да еще. Речь не идет о практическом применении для параболы 1 метр f/1.5. Это одна из ряда рассматриваемых парабол (метровые от f/1 до f/8), для которой по мнению Брюса OF корректно рассчитывает искусственный нуль. И соотв. все другие менее быстрые.

Изначально речь шла о параболе 28" f/2.5, которую на данный момент делает один из ЛА в Штатах. Для нее формула дает около 9500, на днях новый софт был расширен для применения 4000х4000, скорее всего этого будет достаточно.


Ps. Возможно я ошибаюсь, похоже это зеркало делает обсуждаемый выше в этой теме Бартелс

[TelevueFan]

Похоже точка зрения изменилась.

Предлагаю свою точку зрения на этот вопрос

На сейчас имеем для параболы 1 метр f/1.5 из pdf документа (yas):

OF null = -96.45
DFTF null= -96.4506

Из OSLO (Младен) -96.432603

Из Zemax (Глеб) -  -96.44354342
 
Альтернативный расчет yas в pdf документе.

[TelevueFan]

Глеб или yas поясните более подробно, почему получилась разница в ваших расчетах для Defocus и как это может изменить/или нет точку зрения на вопрос, как считать правильно искусственный ноль?

Из расчета yas:
Z 4  -290.72590719 :  (2p^2 - 1)

Из расчета Глеба:
Z 4  -289.34177103 :  (2p^2 - 1)

Что-бы не было путаницы, нумерация Z в OpenFringe начинается с нуля, в Zemax с единицы.

[yas]

Чтобы понять надо сравнивать два zmx файла.
Разница может быть в учете положения апертурной диафрагмы, вида оценочной функции, настройках вычисления Цернике и т.д.
На мой взгляд эта разница не существенна и никак не влияет на оценку искусственного нуля.

[TelevueFan]

Но при этом Defocus'е  принципиальная(!) разница того, что может считаться нулем.

yas:  Z 9   -93.61890803 : (6p^4 - 6p^2 + 1)

Глеб: Z 9    -96.44354342 : (6p^4 - 6p^2 + 1)

При этом рассчитанный Глебом параметр практически полностью совпадает из OF. Разница в сотых. Так-же совпадает и с результатом  другой программы (OSLO).