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

[Алексей Юдин]

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...

В волновой мере допустимый дефокус всегда одинаковый. И атмосфера колбасит одинаково на любых относительных. Просто окуляры разные.

[ysdanko]

В волновой мере допустимый дефокус всегда одинаковый. И атмосфера колбасит одинаково на любых относительных. Просто окуляры разные.

Так здесь ведь и имелась в виду фокусировка с использованием окуляра (визуал, как я понял. "глаз-мозг" в названии темы). Фокусировка самого ахромата без окуляра интересна только фотографам...

[lx75]

Тогда геометрический размер RMS пятна аберраций на оси равен размеру диска Эри на волнах 522,9 и 611,1 нм (допустим такой критерий).

Что такое RMS пятно? Среднеквадратичное отклонение волнового фронта знаю (RMS), пятно RMS нет.

[Алексей Юдин]

Что такое RMS пятно? Среднеквадратичное отклонение волнового фронта знаю (RMS), пятно RMS нет.

Это то же самое, но для поперечных аберраций для сетки лучей.

[Gleb1964]

Имеется ввиду поперечный размер пятна, минимум среднеквадратического отклонения по поперечным аберрациям. Такой критерий фокусировки применителен для оптических систем с аберрациями, превышающими дифракционный критерий, как правило, в астрофото с длинными экспозициями. Для дифракционно ограниченных систем лучше использовать минимум среднеквадратического отклонения по ошибке волнового фронта, когда достигается наилучший контраст (для идеализированного тест объекта).
Для реального тест объекта такая фокусировка может не совпадать с оптимумом, ввиду спектрального состава объекта и частотно -контрастной характеристики объекта.

[lx75]

Спасибо.

[ekvi]

FW… визуальщику как мёртвому припарка, «Штрель» или «RMS P-V» понятия как-то более привычные.

Да, мы с Вами уже поняли: опять всё придётся разруливать самим - кто-то вообще не приучен осмысливать, кого-то жаба душит.
Но ведь у нас уже есть наработка: выбор диапазона ахроматизации, практически, того же ахромата. Предлагаю её и использовать.
Для фокусировки Вы предлагаете использовать "продольную аберрацию", Глеб - волновую ошибку.
Я предлагаю использовать поперечную аберрацию, которую будет легко найти в наших численных экспериментах (в которых мы абстрагируемся от турбуленции атмосферы), а также - волновую ошибку, которая потребуется для вычисления ЧКХ и др. дифр. оценок. При прогоне лучей и то и другое получается автоматически. Но информативность для глаза даётся из анализа зрительным центром распределения освещённости по объекту. Зрачковая же функция (волновая ошибка) - для мат. аппарата программы.

Если подразумевается длина волны 556 нм (максимальная чувствительность при дневном зрении)

- нет. С самого начала я имел в виду известный график на рис. 4.8 из монографии Н.Н. Михельсона "Оптические телескопы", 1976, с. 88: чувствительность глаза в зависимости от яркости объекта (или его участка):
К этому нужно ещё один график: зависимость цвето-чувствительности от яркости.

Тогда алгоритм численного анализа уже начинает вырисовываться. Но прежде нужно "устаканить" понятия и подходы.

[SAY]

Для фокусировки Вы предлагаете использовать "продольную аберрацию", Глеб - волновую ошибку.

Это я маху дал по рассеянности. На что внимание обращаешь при оптиматизации (график продольной сферической аберрации), то на языке и крутится.
В программе фокусировка на оси либо по среднеквадратичной волновой ошибке (RMS OPD), либо по среднеквадратичному размеру пятна (RMS spot size). Для визуала использую первое, второе это скорее для астрофото.

[kryptonik]

Читаю тему и думаю: хорошо, наверное, быть таким умным и так много знать. А то как дурак крутнешь пару раз фокусер туда-сюда и считаешь, что навелся на резкость. А оно вон как...

[ROVIAN]

Читаю тему и думаю: хорошо, наверное, быть таким умным и так много знать. А то как дурак крутнешь пару раз фокусер туда-сюда и считаешь, что навелся на резкость. А оно вон как...

[Gleb1964]

Читаю тему и думаю: хорошо, наверное, быть таким умным и так много знать. А то как дурак крутнешь пару раз фокусер туда-сюда и считаешь, что навелся на резкость. А оно вон как...

Это когда в руках железо, это одно. А когда оптическая система в программе, на экране какие-то лучики сводятся, а увеличив поближе, видно, что лучики не сводятся, а получается некое пятно, то вопрос правильной фокусировки становится не таким тривиальным. А он должен быть решен на стадии проектировки. А то, когда железо на спутнике в космос полетит, типа спутника ДЗЗ (дистанционное зондирование Земли), то уже поздно будет. Да и просто телескоп для серийного производства - его тоже правильно посчитать нужно.

[SAY]

При прогоне лучей и то и другое получается автоматически

Для ахромата автоматическая фокусировка в привязке к волновой ошибке или размеру пятна согласно программному алгоритму даёт неудовлетворительный результат.
Ахромат 149/1200 мм BK7_F2 с хромокоррекцией F-e-C, фокусировка в диапазоне волн 480 … 656 нм, отрезок от последней поверхности 1185 мм, результаты фокусировки:
- программная по минимуму RMS OPD: полиштрель в этом диапазоне 0,596 и перефокусировка -0,0512 мм
- программная по минимуму RMS spot size: 0,615 и перефокусировка -0,0593 мм
- ручная по максимально возможному полиштрелю в данном диапазоне (программа этот параметр показывает): 0,707 и перефокусировка в пределах дельты -0,0133 … -0,0126 мм

Тогда алгоритм численного анализа уже начинает вырисовываться. Но прежде нужно "устаканить" понятия и подходы.

В смысле предлагается диссертацию подготовить на предмет "Методика расчёта планетного ахромата с хромокоррекцией, обеспечивающей отсутствие цветных хроматических ореолов кроме голубого".
Можно значительно проще сделать на базе скажем ахромата 149/1200:
- его расчёт на программе есть
- нарезаем апертурные диафрагмы, 112 мм уже есть на апертурной крышке
- определяем диафрагму, при которой путём визуализации исчезает пурпурный ореол
- соответственно диафрагмируем этот ахромат в программе и смотрим результат (с соблюдением идентичности принципа фокусировки в пределах дельты в не диафрагмированном и диафрагмированном инструменте, например по минимуму)
- рассчитываем на программе требуемый ахромат с такой хромокоррекцией, чтобы обеспечивался результат по предыдущему пункту в длинноволновом сегменте спектра. Понятное дело - контролируем в зелёном, при необходимости ослабляем светосилу и корректируем хромокоррекцию.

ПС. К ED рефрактору АРМ 152/1200 мм по хроматизму вроде как особых претензий нет, хотя прилагаемый график не шибко впечатляет.

[Алексей Юдин]

Да тут особо и делать нечего - достаточно дооптимизировать ахромат по ЧКХ Гюйгенса-Френеля на достаточно густой и крылатой взвешенной спектральной сетке.

А если подходить более интересно - надо вводить критерий спектрально-частотного богатства в сочетании с объектом, т.к. синие фестоны на Юпитере полиштрелем не описываются. Собственно, потому так хороши полуАПО на фоне ахроматов - даже умеренное расширение штрелистой спектральной зоны прибавляет много деталей, ахромат для такого эффекта приходится удлиннять не чуть-чуть, а очень сильно.

[SAY]

8" апохромат конечно вещь хорошая, но стоит многократно дороже 8" ахромата. И триплет супротив дублета (термостабилизация).
СВ 100ED по цене сопоставим с ахроматом СВ 15012. По планетам ахромат покажет больше, пусть и не так "эстетично" как в ED.

[ekvi]

А оно вон как...

Друзья! Мы же не мешали вам на 50 страницах крутить ваши колёса? Почему же Вы считаете своей обязанностью хихикать над нашими задачами? Ведь у каждого свой подход: кого-то устраивают эмоции, вызываемые созерцанием прекрасного, а кто-то пытается увидеть тоже самое, но в виде математической зависимости.

Для ахромата автоматическая фокусировка в привязке к волновой ошибке или размеру пятна согласно программному алгоритму даёт неудовлетворительный результат.

Это - если напрямую. Но намечается использовать распределение освещённости по изображению опосредованно:
1. Сначала определяется информативность изображения для данного положения фокуса и данной длины волны.
2. Затем определяется вклад "артефактности " на других длинах волн.
3. По зрачковым функциям вычисляются ЧКХ для разных фокусировок и длин волн.
4. Выявляется корреляция между ЧКХ и информативностью, определённосй по п. 1.
и т.д.

дооптимизировать ахромат по ЧКХ Гюйгенса-Френеля на достаточно густой и крылатой взвешенной спектральной сетке.

Хотелось бы сделать программный "движок", оптимизирующий положение фокуса на максимум информативности, т.е.

надо вводить критерий спектрально-частотного богатства в сочетании с объектом

Ну, и, конечно, хочется из самого простого выжать по максимуму, чтобы

По планетам ахромат покажет больше, пусть и не так "эстетично" как в ED.

[ekvi]

телескоп для серийного производства - его тоже правильно посчитать нужно.

Тут, Глеб, другая история.
Занимаясь обработкой изображений, я не просто увлёкся этим процессом, а уверовал в его неограниченные возможности: пиксель - не простой светлячок. В нём заложена богатейшая информация и об объекте, и об оптическом канале. Всякие лайты-дарки - тому свидетели.

[SAY]

Но прежде нужно "устаканить" понятия и подходы.

Прежде нужно "устаканить" оптимальную хромокоррекцию для планетного ахромата. Для себя определил: 510_d_630 … 510_d_635, по крайней мере для 204/3600 мм. Если полиштрелями мериться, то первая символически выигрывает в диапазоне F … C (486,1 … 656,3 нм) и укороченном 510 … 630 нм, сравнивается точь в точь в диапазоне 515 … 630 нм и начинает проигрывать с диапазона 520 … 630 нм и далее более узкому к красному. Я бы остановился на второй.
В прикреплённой таблице сравнение результирующих параметров ахроматов 204-3600-BK7_F2 с хромокоррекциями F-d-C (классическая), 510-d-C' и 510-d-635.
Дельта ручной перекусировки по максимальному полиштрелю вероятно вызвана возможностью введения ограниченного количества волн в программе (максимум 25, "ступенчатость"). При скажем 250 волнах не исключаю увеличение полиштреля на 0,001 и сведение дельты к минимуму, посередине как для 25 волн или нет - не знаю. Первые две коррекции - с показателями для крайних значений дельты, а в последней - для середины.
Применительно к границе появления красного ореола (в сочетании с голубым даёт пурпур, с зелёным - жёлтый). Из опыта тестирования ахромата СВ 15012 по светодиодным искусственным звёздам (есть полихромная, 470, 525, 560, 585 и 630 нм) на 400х могу сказать следующее: при фокусировке в 560 нм потом на 630 мм имеем без перефокусировки красный шарик существенно больше диска Эри, дифкартинка не читается. По оптической программе ахромат 15012 с классической коррекцией F-e-C (такая ему больше подходит) даёт равенство RMS размера пятна размеру диска Эри на волне где-то 610 нм, а на волне 630 нм по RMS в 2,1 раза больше (просто геометрически ещё больше).
Можем параметр "RMS размер пятна хроматических аберраций = размеру диска Эри" принять за границу появления красного ореола при реальных наблюдениях? Соответствует штрелю 0,5 в красном. По понятным причинам в голубом для ахромата не волнует.

[ekvi]

Прежде нужно "устаканить" оптимальную хромокоррекцию для планетного ахромата.

Да, это мы сделали и получили наглядную картинку Ф пятен по рабочему спектру.
(7 лет работы конструктором на всю жизнь впечатали этот символ - ф - как диаметр).

Всё-таки я неисправимый программёр: и в этой новой задаче хочется путём сложения в одной плоскости пятен разной цветности получить наглядный результат того, что будет в итоге. Т.е получить линейку "реальных" звёзд для шкалы фокусировок. В этом случае задача сводится к суммированию (R-G-B)*I каждого цвета излучения для каждого пикселя экрана в пределах пятна. И тогда мы сможем увидеть цвет ореола для каждой фокусировки.
Но тогда нужно устаканивать тип звезды или источника, определяющий распределение яркости по спектру. Есть стандарт - источник "А" (~ Солнце) - можно начать с него.

[SAY]

Штатовская контора D&G по длинным ахроматам похоже накрылась медным тазом. Народ на Клаудях туда пишет, а в ответ тишина, по телефону аналогично.

Меня применительно к задаче по теме планетный ахромат интересует в плане отсутствия пурпурного, жёлтого или зелёного ореолов. Яркие рассеянки (звёзды) например в ахромат 15012 отлично смотрятся - голубые ореольчики вокруг наиболее ярких звёзд  придают не свойственный картинке в рефлектор шарм. Вега или Сириус как-то мало интересны.
В рефрактор по Юпитеру увеличение до 2Dx, по Сатурну и Марсу до 2,5Dx.

[ekvi]

Рабочий диапазон спектра 492 - 597 нм.
Нулевое приближение: в центре  - пятно на весь видимый диапазон: ореол - голубой.