Про фокусировку в ахромате. Как работает «глаз-мозг»?

[SAY]

С зеркальными системами всё понятно, поскольку хроматизма нет – фокусировка по минимуму продольных аберраций автоматом даёт максимальный полиштрель.
С ахроматом не так всё просто. Берём к примеру ахромат 204/3000 мм на стёклах N-BAK1_F2 (хроматизм меньше, чем в классическом BK7_F2) с несколько смещённой в красный спектр хромокоррекцией 510_d_630 нм. Что с классической хромокоррекцией типа F_d_C , что с этой – голубой спектр по любому провален. Берём диапазон от стыка голубого с зелёным до начала красного (Марс и тот оранжевый а не красный): 510 … 630 нм, 25 волн с шагом 5 нм.
Кривая зависимости штреля от длины волны имеет 2 максимума со штрелем 1,0, между которыми некоторый спад, На краях спад от умеренного недалеко от максимумов далее переходит в лавинообразный. Перефокусировкой можно добиться максимально-возможного для данного объектива полиштреля в диапазоне 510 … 630 нм, но будет небольшая дельта перефокусировки (далее – «дельта»), внутри которой сохраняется максимальный полиштрель. При этом приближение к объективу приводит к некоторому сужению полосы пропускания, но к увеличению штреля минимума между горбами.
Варианты фокусировки:
1. Программная по минимуму продольных искажений в означенном диапазоне: полиштрель не достигнет максимально возможного, увеличенная полоса пропускания, но больше провал между горбами на наиболее чувствительных глазу длинах волн.
2. Ручная по максимуму полиштреля с перефокусировкой ближе к объективу в пределах «дельты».
3. Ручная по максимуму полиштреля с перефокусировкой дальше от объектива в пределах «дельты».
Программа даёт такие результаты по этим вариантам при заданном отрезке 2976,5 мм от последней поверхности объектива, минимум на волне 559,2 нм:
1. Полиштрель: 0.869;  полоса пропускания по штрелю 0,8 на краях: 519,1 … 613,1 нм;  штрель в минимуме: 0,859; перефокусировка: -0,037861 мм
2. Соответственно: 0,871;  522,0 … 609,8 нм;  0,916;  -0,086 мм
3. Соответственно: 0,871;  520,5 … 612,1 нм;   0,879;  -0,052 мм
По какому критерию «глаз-мозг» даёт установку по фокусировке? Внутренний голос подсказывает, что по варианту №2.

[Бывший учитель астрономии]

Как все запущено...

[ysdanko]

По какому критерию «глаз-мозг» даёт установку по фокусировке? Внутренний голос подсказывает, что по варианту №2.

Ночное зрение черно-белое и работает не по "спектру", а по контрасту 

[ekvi]

Ночное зрение черно-белое и работает не по "спектру", а по контрасту

Как-то слишком категорично, а потому очень спорно.
1. Надо разделить, что будем наблюдать: дипы или планеты?
2. Даже у дипов есть ядро и есть рукава.
3. Для ядер и ярких участков планет нужно привлекать дневную спектральную чувствительность глаза, а для слабых участков - ближе к ночной чувствительности, но и тогда - не ч/б, а определённый участок спектра.
4. Согласен, что фокусировка в любом случае производится по контрасту. Но только на участке спектра максимальной чувствительности для данной освещённости.
Короче, в нашей "стенной газете" сложно обрывочно рассмотреть столь сложную тему. Поделиться своими представлениями - не более.
Возможно, уточнить формулировку конкретной задачи.

[a.belor]

ekvi, вот Вы написали:

"...4. Согласен, что фокусировка в любом случае производится по контрасту. Но только на участке спектра максимальной чувствительности для данной освещённости."

Всю жизнь занимаюсь обработкой изображений, но первый раз такое слышу...
Можете дать ссылку хотя бы на один алгоритм, где фокусировка осуществляется именно таким образом? Если не алгоритм, то как Вы себе это представляете, на "пальцах"? Только не надо фантазий, как якобы, у нас в мозгу это делается. Алгоритм, пожалуйста, который можно реализовать программно. Или хотя бы идею такого алгоритма.

Замечу, что традиционный подход - обеспечить максимум разрешения при минимуме шумов (артефактов). Уж как этого добиться, вопрос другой. Скажем, в японских камерах используют фазу сигнала, но это не единственный способ.

[lx75]

Очередная тема для болтологии, мозг не оперирует такими понятиями как число Штреля. Как происходит работа системы телескоп-глаз-мозг и ее алгоритм, уверен, что никто не знает.

[ekvi]

Всю жизнь занимаюсь обработкой изображений, но первый раз такое слышу...
Можете дать ссылку хотя бы на один алгоритм, где фокусировка осуществляется именно таким образом? Если не алгоритм, то как Вы себе это представляете, на "пальцах"? Только не надо фантазий, как якобы, у нас в мозгу это делается. Алгоритм, пожалуйста, который можно реализовать программно. Или хотя бы идею такого алгоритма.

Так Вам на "пальцах" или готовый алгоритм?!
Ответишь односложно (как это дано Выше) - снова зацепитесь за "букву". Начнешь отвечать пространно и убеждать - обвините в фантазиях.
Я не настолько начитан и не так систематизированы мои знания по данному предмету, как у библиографа, чтобы сослаться на конкретную цитату. Будьте довольны тем, что сказано. Добавлю только (для тех, кто меня тут держит в писателях-фантастах)  - стараюсь всегда говорить только то, что, как в своё время метко сформулировал А. Водяник, "пропустил через себя". А там - дело хозяйское: проверяйте, уточняйте (за свой счёт) или используйте "как есть".

обеспечить максимум разрешения при минимуме шумов (артефактов)

А разве это не то же самое, о чём и мы с SAY'ем: контраст, как односложный критерий, например, Кш через ЧКХ?!

[SAY]

По какому критерию «глаз-мозг» даёт установку по фокусировке? Внутренний голос подсказывает, что по варианту №2.

Ночное зрение черно-белое и работает не по "спектру", а по контрасту 

Ночное зрение не волнует, для этого есть 14" ньютон 1:4,8.

[Клевцов Юрий Андреевич]

Очередная тема для болтологии, мозг не оперирует такими понятиями как число Штреля. Как происходит работа системы телескоп-глаз-мозг и ее алгоритм, уверен, что никто не знает.

Кое-что было известно давно, однако. Есть такая книга: Хартридж Г. Современные успехи физиологии зрения. Пер. с англ.
М.; Изд-во иностр. лит., 1952. В ней много полезных сведений о системе "глаз-мозг".
Кстати говоря, собственный продольный хроматизм глаза весьма велик, но мы его практически не замечаем...
Если долго носить оборачивающие очки, то в один прекрасный момент вы будете видеть предметы в своём
естественном виде, то есть не перевёрнутыми... Это известные факты.
Что касается фокусировки в диапазоне длин волн, то для площадных объектов (планеты и туманности) она всё-таки
производится по контрасту мелких деталей, а для точечных (звёзды) по максимуму энергии в центре дифракционного пятна, то есть
по Штрелю. Во всяком случае, я всегда так делал, если, конечно, условия наблюдений позволяли.

[библиограф]

Современные успехи физиологии зрения. Пер. с англ.
М.; Изд-во иностр. лит., 1952. В ней много полезных сведений о системе "глаз-мозг".

Ещё бы на труды Германа Гельмгольца и Джеймса Максвелла сослались!
Вот, хоть немного более новые книжки:
Восприятие света и цвета Пэдхема и Сондерса
http://leonidkonovalov.ru/cinema/bibl/Vospriyatie_sveta_i_tsveta.pdf
Хьюбел  - Глаз, мозг, зрение
https://royallib.com/book/hyubel_devid/glaz_mozg_zrenie.html

Всю жизнь занимаюсь обработкой изображений, но первый раз такое слышу...
Можете дать ссылку хотя бы на один алгоритм, где фокусировка осуществляется именно таким образом? Если не алгоритм, то как Вы себе это представляете, на "пальцах"? Только не надо фантазий, как якобы, у нас в мозгу это делается. Алгоритм, пожалуйста, который можно реализовать программно. Или хотя бы идею такого алгоритма.

Странно, что занимаясь обработкой изображений, вы не читали "Зрение"  Дэвида Марра .
https://sheba.spb.ru/delo/zrenie-info-1987.htm

[lx75]

Как происходит "фокусировка" на предметы которые мы "видим" во сне? Тема поднятая ТС очень сильно выходит за пределы оптики.

[kryptonik]

Что касается фокусировки в диапазоне длин волн, то для площадных объектов (планеты и туманности) она всё-таки
производится по контрасту мелких деталей,

Фокусировка в хорошей атмосфере не представляет никакой трудности. Ни глазам, ни мозгам напрягаться не приходится. При неважной сложнее, мелкие детали появляются только периодически. Приходится фокусироваться по краю диска, или по явным деталям, полярная шапка на Марсе, кассини.

[SAY]

Надо разделить, что будем наблюдать: дипы или планеты?
Возможно, уточнить формулировку конкретной задачи.

Планеты.
Цель - определить планетный длинный ахромат 8" с оптимальной для этой цели хромокоррекцией. Чтобы без зелёного (сильный сдвиг в сторону красного), жёлтого (сдвиг в сторону красного - наложение зелёного с красным) или пурпурного (классика - наложение красного с голубым) ореолов. Приветствуется голубой.
Ось немного дальше середины ломается точным плоским зеркалом взад под некоторым углом - удобное положение фокальной плоскости относительно близко к ЦТ трубы, звёздная диагональ не требуется. Достаточно лёгкая закрытая ферменная труба, альт-азимутал.
Конечно 1:18 предпочтительнее, но даже почти "уполовиненная" труба длинноватой получается. Здесь надо полагать классику на ВК7 делают: http://www.dgoptical.com/objective.htm
На ВАК1 интереснее, но этот товарищ уже не у дел, да и по любому дороже: http://www.rfroyce.com/refobs.htm
 

[ekvi]

поскольку хроматизма нет – фокусировка по минимуму продольных аберраций

Теперь, когда все вчитались в задачу, можно начать именно с этого, сразу резанувшего глаз.
Меня поражает: куда прячутся в такие моменты астрофотографы, знатоки пиксей? Где их любимые критерии типа FW ... и чего-то там ещё не на кириллице (= диаметр пятна на половине интенсивности)? А ведь матрица "сотворена" по образу и подобию с сетчаткой глаза нерукотворного! - здесь полная аналогия.
Если уже устаканили, что ГЛАЗ ИЩЕТ ТАКУЮ ПЛОСКОСТЬ УСТАНОВКИ, КОГДА В ИЗОБРАЖЕНИИ ПРИСУТСТВУЕТ МАКСИМУМ ДЕТАЛЕЙ, то далее всё совершенно очевидно: для данной освещённости в изображении глазом выбирается такая плоскость, которая даёт максимальный контраст на длине волны с максимальной чувствительностью и минимум реакции на другие "артифакты" изображения. А для этого нужен минимальный по всему изображению кружок рассеяния или FW ... min.
Но тут сразу напрашивается следующий вопрос: какую программу ТС будет использовать для реализации этого подхода? И вот тут наши пути и расходятся: у каждого свои средства.

Конечно 1:18 предпочтительнее

Д.Д. Максутов в 1940-е рассчитывал для автоколлиматора ахромат именно с таким фокделем (у нас было два таких ф 80 мм).

[VD]

Действительно,  как кто-то уже заметил, всё крайне запущено.  На уровне 19-го века.

[Алексей Юдин]

Если уже устаканили, что ГЛАЗ ИЩЕТ ТАКУЮ ПЛОСКОСТЬ УСТАНОВКИ, КОГДА В ИЗОБРАЖЕНИИ ПРИСУТСТВУЕТ МАКСИМУМ ДЕТАЛЕЙ

Это, увы, не случай планетных наблюдений - фокусировка идёт в один момент, а детали появляются в другой, поскольку таковы уж условия наблюдений в переменную турбуленцию.

[BIG TRAIL]

    До этого откалибровать в годных условиях.   

[kramvalera]

В тяжелом случае, когда планету колбасит так, что не понятно, как фокус ставить, я бы использовал метод, который я применял при фокусировке на юпитер при фотографировании на камеру смартфона - наблюдал бы как часто и подольше появляется спутник юпа на мониторе при разной фокусировке. Наиболее частое и длительное появление соответствовало хорошей фокусировке, которую, появление и длительность, легко регистрируется моим глазом, чего нельзя сказать по деталям, когда все время нет картинки из-за атмосферы. Соответственно, я бы использовал камеру смартфона, прислонив её к окуляру и поставив в ней фокус на бесконечность и наблюдая в телескоп какую нибудь относительно яркую звезду, которую то видно, то нет из-за турбуленции. Подвижкой фокуса добился бы наиболее длительной и частой видимости звезды.
На рефракторе ОСК-2 я так и делал, когда снимал и выкладывал в соответствующих темах (планетная съемка начинающих и планетня съемка с помощью смартфонов) снимки юпа и урана, только у меня жестко смартфон к окуляру крепился, но при необходимости можно было его и снять (смартфон нокиа 808), диоптрийной поправки в этом способе к сожалению нет.   

[ysdanko]

На рефракторе ОСК-2

Чем больше относительное, тем больше допустимый дефокус. И атмосфера может колбасить в этом допустимом для оптики интервале, таким образом, что не поймешь, то ли это из-за турбулежа, то ли в фокус не попал...

[SAY]

Меня поражает: куда прячутся в такие моменты астрофотографы, знатоки пиксей? Где их любимые критерии типа FW ... и чего-то там ещё не на кириллице (= диаметр пятна на половине интенсивности)?

Эти самые FW… визуальщику как мёртвому припарка, «Штрель» или «RMS P-V» понятия как-то более привычные.
Речь собственно о том, по какому критерию в ахромате не будет «выпячивать» хроматизм в красном ?
Берём ахромат СВ 15012 с хромокоррекцией F_e_C, у которого фактическая апертура 149 мм (1 мм режется фланцем под флинтовую линзу). Голубой и короче спектр в полном пролёте, рассматриваем диапазон 510 … 630 нм, подрезав красный. Максимальный полиштрель в этом диапазоне 0,777 с перефокусировочной дельтой 0,01 мм. При ближнем к объективу положении  штрель на волне 555 нм 0,88 и полоса пропускания по штрелю 0,8 на краях 525,4 … 598,5 нм. При удалении на 0,01 мм: 0,837 и 524,3 ... 600,1 нм. Предположим глаз-мозг фокусируется по ближнему положению. Тогда геометрический размер RMS пятна аберраций на оси равен размеру диска Эри на волнах 522,9 и 611,1 нм (допустим такой критерий).
Визуально этот ахромат даёт по Юпитеру пурпурный ореол (наложение оранжево-красного с голубым), переходящий в голубой и синий.
Будет ли пурпурный ореол в идеальном по качеству оптики 8" ахромате, если в нём размер RMS пятна соответствует размеру диска Эри на длинах волн например 518 и 628 нм? Где предел правой границы?

   
для данной освещённости в изображении глазом выбирается такая плоскость, которая даёт максимальный контраст на длине волны с максимальной чувствительностью и минимум реакции на другие "артифакты" изображения.

Если подразумевается длина волны 556 нм (максимальная чувствительность при дневном зрении), то я бы был осторожнее в таких утверждениях. Например у Луны и Марса спектры разные.