Откуда бы выломать?

[Дрюша]

Я хочу сделать себе такую штуку: что-то вроде линзовой оборачивающей системы (ну, или окуляр с оптической схемой микроскопа). Это под рефлектор Ньютона с относительным фокусом A=8:1. Тут у меня есть целый ряд соображений, по которым это было бы предпочтительнее всех линз Барлоу, сверхкороткофокусных окуляров и т.п. Например:
- позволяет поставить диафрагму в районе промежуточного "выходного зрачка", который имеется в этой схеме. Она надёжно отсечёт весь паразитный свет (мне это очень нужно, т.к. труба открытая)
- минимизирует вынос фокуса Ньютона от главной оптической оси (его можно даже утопить во входящем пучке). Этим снижаются требования к размерам и точности изготовления малого плоского зеркала.
- позволяет выбирать любое увеличение с не слишком короткофокусным окуляром (с приемлемым выносом выходного зрачка и т.п.)
- позволяет сделать большой эквивалентный фокус (относительный), при котором достаточно хорошо работают любые окуляры (Гюйгенса, Рамсдена), а которые чуть получше (скажем, Плёссл) - будут просто супер.
- да мало ли, что ещё... Хочу, и всё тут.

Я так прикинул, что мне здесь нужна будет хорошая ахроматическая склейка, которая в данных условиях (в частности, при относительной дырке 1/8) даст дифракционное качество, хотя бы на оптической оси. И вот проблема: а где её такую взять? Диаметр её чтобы был миллиметров 15-20 (это с запасом на поле зрения), а фокус - в диапазоне от 30 до 100 мм. Дифракционное качество от неё требуется при относительной дырке 1:8, а фактический диаметр пусть будет побольше (т.е. с запасом на невиньетированное поле зрения линейным размером 10-15 мм)

Я уже слышал возражения, что, мол, от ахромата невозможно добиться хорошего качества при такой светосиле (а тут ещё она должна быть ещё в полтора-2 раза больше - ведь проекция предполагается не в бесконечность...). Но те, кто высказывал мне такие соображения не учитывали одну вещь: масштабный фактор. Да, чтобы, например, 150-мм рефрактор с ахроматом был по-настоящему хорошим (не хуже апохромата класса "делюкс"), он должен иметь относительный фокус не менее 30. Для 100-мм ахромата это требование к относительному фокусу было бы уже снижено 20 (у ТАЛ-100 с относительным фокусом 10 хроматизм уже заметен). Во сколько раз уменьшаем общий масштаб (диаметр, фокус), во столько же раз уменьшатся и линейные размеры всех аберраций - геометрических и волновых. А длина волны света при этом не масштабируется. Поэтому оптическое качество по отношению к дифракционному при этом улучшается. Таким образом, есть основания полагать, что рефрактор диаметром 40 мм может быть практически идеального качества при относительном фокусе 8:1, а диаметром 20 мм - с двойным запасом качества (ну, скажем, 1/16 лямбда), а уж 10 мм... Но это, правда, ещё не означает, что вот этот конкретный ахромат выполнен именно так. Это всего лишь принципиальная возможность.

Я прикидывал разные варианты:
1) фото, кино и проекционные объективы - не подходят, ибо дифракционного качества не дают. У них есть претензии на коррекцию полевых аберраций (все они - апланаты и анастигматы), но это всё идёт за счёт наплевательства на осевые аберрации. Там вообще не поймёшь, где у них сферическая, где хроматическая аберрация - там у них жуткая совокупность всех мыслимых аберраций всех порядков. Обычно, по паспорту они имеют разрешение не более 50 линий в центре - так оно и есть.
2) объективы от микроскопа - очень маленькие по фокусу и полю зрения (из тех, что у меня есть - от микроскопа типа "Юннат") К тому же, абсолютно не просветлены
3) Объективы от бинокля... Я тут выяснил, что объективы, например, от театрального бинокля страдают сильной сферической аберрацией. Возможно, в самом бинокле она корректируется галилеевским окуляром, и паче того, в той схеме компенсации аберраций, наверное, уничножается ещё и кома, но отдельно от окуляра они работают весьма так себе.

И общая беда: все микро-, фото-, кино-, проекционные и т.п. объективы - это многолинзовые системы (3 и более компонент), которые, к тому же, сильно "желтят". То ли просветление у них такое... А внешняя сторона передней линзы у всех отечественных оптических приборов (кроме дорогих фотообъективов с маркировкой МС) - ВООБЩЕ НЕ ПРОСВЕТЛЕНА! В частности, это касается абсолютно всех отечественных биноклей.
А мне бы хотелось там иметь ОДНУ склейку с двумя хорошо просветлёнными поверхностями. Чтобы она не вносила со своей стороны практически никаких бликов, поглощения и цветовых искажений (этого "добра" там и без неё хватит - ведь там будут и зеркала, и окуляр, и центральное экранирование).

Ну, если бы точно знать, что, например, вот из такого-то оптического инструмента (рублей за 400-500, ну ладно, за 600) можно выломать именно то что надо, я бы так и сделал: купил бы и выломал. Но брать кота в мешке только затем чтобы "бачили очи, що куповалы..." что-то не хочется.

Так, может быть, кто-нибудь из более опытных товарищей знает, где такое можно добыть? Или наиболее близкое к этому? А может быть, кто-нибудь предложит что-то в этом духе в указанном диапазоне цен? Буду рад такому реальному предложению.

[Александр Л.]

        Может быть, вам имеет смысл присмотреться к этим лупам - http://www.zenit-/ссылка запрещена правилами форума//production/loupes/measuring/4x.htm , http://www.zenit-/ссылка запрещена правилами форума//production/loupes/measuring/main.htm . У меня где - то была такая, но сейчас нет под руками. По крайне мере эти лупы склейки и имеют просветление, по цене тоже вроде проходят.

[Ernest]

"Чо думать - трясти надо!"

Берешь любой симметричный окуляр и используешь его целиком в качестве проекционного элемента.

[Митрофанов Павел]

    Уважаемый drusha, Вы совершенно напрасно отказываетесь от микрообъективов.  Если исходить из минимума вносимых аберраций, то именно микрообъективы наиболее пригодны с этой точки зрения.  Ведь они будут работать именно на тех отрезках на которые рассчитаны. А микрообъективы существуют самые разнообразные.  Начиная с увеличений 1;  2;  3,7  и т.д. крат. Диаметр поля изображения микрообъектива вполне достаточен для работы с окулярами с фок. до 20 мм. Конечно можно «раскурочить» какую-нибудь зрительную трубу, типа «Турист».  Но, вероятно, дороговато будет. Что касается применения какого-либо окуляра  или лупы в качестве оборачивающей системы, и если вспомнить точности изготовления линз, из которых они состоят, то, думаю, ничего хорошего Вы не получите.

[Ernest]

Не могу молчать!

Где-то год назад я делал обзор окулярных камер (не помню куда дел: или сюда, или на "Общую"). Кратко вывод таков: для увеличений под 5х симметричный 10 мм окуляр и соотв. увеличения микрообъектив дают приблизительно одинаковое по качеству изображение. При этом окуляр выгоднее по соображениям виньетирования и универсальности (при изменениях увеличения). Окуляр тем более выгоден, чем меньше относительное отверстие объектива телескопа.

Качество исполнения линз окуляров вполне соотв. линзам микрообъективов с малым увеличением (в комплекте универсального микроскопа они используются как поисковые и особого качества исполнения не требуют).

[Дрюша]

Большое спасибо за советы. Буду пробовать раскурочить "Турист-ФЛ" (не только в штатном режиме, но и одну отдельную склейку попробую - авось сойдёт. Если нет - ничего не теряю: свинтить обратно как-нибудь сумею). Вот только диаметр маловат - всего 8 мм. Коллектив с одной стороны не просветлён - если можно обойтись без него - попробую обойтись. Чем меньше стекляшек, тем лучше.

К микроскопам объективы от ЛОМО, вроде бы, иногда даже просветляют (!!!). К сожалению, это не относится к НПЗ и Азовскому "Юннату". Других у меня, к сожалению, нету. И чтобы не слишком короткофокусный, а то у меня 20Х и 40Х. Но вот, сколько там компонент, считая склейку за одну (если хотя бы только 2 - это бы ещё куда ни шло). Ну и конечно, симметричный окуляр от НПЗ тоже попробую. Но в дифракционном качестве при 1:8 крепко не уверен.

[Павел Бахтинов]

Где-то год назад я делал обзор окулярных камер (не помню куда дел: или сюда, или на "Общую")

Сюда: https://astronomy.ru/forum/index.php?board=8;action=display;threadid=516

[Дрюша]

Да, но там упор сделан на фотографию, а я чистый визуал

Как я понял, на больших увеличениях проблем там почти нет.
И то, что у меня уже есть (микро объективы и т.п.), подходит именно для самых больших увеличений: короткий фокус (масштабный фактор обеспечивает должное качество по центру), но маленький диаметр (соответственно, и поле зрения) ограничивают целесообразное увеличение снизу.
Возможно, придётся делать сменную систему: для больших увеличений (дифракционное качество+маленькое поле) и для малых увеличений (предельное разрешение - чёрт с ним, главное - побольше поле)
Универсальное решение - большой и очень хороший проекционный объектив - обойдётся дороже.

[Agas]

Не забудьте о сопряжении зрачков…

[Vladneb]

Да, но там упор сделан на фотографию, а я чистый визуал

Хоть убейте, но не пойму, зачем вам такие сложности. Зачем это нагромождение проекционных объективов и неизбежно следующие за ним потеря качества, контраста, проницающей и т.д.? Сейчас не 70-80-е годы и нет проблем приобрести нужные окуляр и/или Барлоу. И зачем Ньютону оборачивающая система, если проще повернуть его в кольцах (если они конечно есть)?

[Митрофанов Павел]

Где-то год назад я делал обзор окулярных камер (не помню куда дел: или сюда, или на "Общую")

Сюда: https://astronomy.ru/forum/index.php?board=8;action=display;threadid=516

      Мне не совсем понятно, почему были получены обнадеживающие результаты, для окуляра, работающего далеко не на тех отрезках, на которые он был  рассчитан.  Мне казалось, что у окуляра, работающего по схеме однокомпонентной оборачивающей системы теоретически можно предсказать наличие, как минимум,  не только сферической аберрации, но и заметного хроматизма.  Но чтобы не быть голословным, и напрасно не сотрясать воздух, собрал микроскоп, у которого в качестве объектива использовал симметричный окуляр с фокусным расстоянием   9,9 мм.  В предметной плоскости установил штриховую миру  №1(изготовлена фотоспособом), изображение которой строил упомянутый окуляр с увеличением  5 крат.  Качество изображения рассматривал в окуляр с f = 12,5 мм  и сравнивал его (визуально) с качеством изображения, построенного пятикратным микрообъективом с апертурой 0,15.

     Качество изображения, построенного микрообъективом:
 Изображение четкое без заметной сферической аберрации. Хроматизм незаметный в центре поля, едва заметен на краю.   На краю поля свободно разрешается двадцать пятый (мельче просто нет) элемент миры (200 линий на мм). Это не предел. «Читается» зернистая структура фотоэмульсии. Легко различимы светлые точки (дефект эмульсии) диаметром порядка 1 мкм.

     Качество изображения, построенного симметричным окуляром с f = 9,9 мм:
Все изображение, как бы просвечивает сквозь довольно заметный «туман» (сферическая аберрация).  Хроматизм в центре примерно того же порядка, что и у микрообъектива на краю поля. Хроматизм на краю поля весьма заметен.  Двадцать пятый квадрат миры разрешается на пределе  в центре поля.  На краю поля данный квадрат не разрешается. Мелкие дефекты фотоэмульсии не видны.

    В принципе для любительской астрофотографии с использованием окулярной проекции можно считать, что разница между этими «объективами» небольшая, потому что атмосфера и фотоэмульсия все равно всю разницу «замоют».  Но в качестве оборачивающей системы для визуальных наблюдений, особенно для наблюдения мелких малоконтрастных деталей, ничего лучше, или хотя бы равного микрообъективу, думаю,  не найти.  И различные проекционные объективы, так же, думаю,  не подойдут для этой цели. Полагаю будет недостаточное разрешение.
 

[Ernest]

Как в своем тесте Вы ограничивали входную апертуру?

У объектива микроскопа она ограничена встроенной диафрагмой (роль которой в дешевых моделях могут играть оправы).

А окуляру при использовании его в качестве микрообъектива такую диафрагму надо сооружать самому (располагается вблизи его задней фокальной плоскости). Для сравнения качества ее еще к тому же следует согласовывать с апертурой тестируемого микрообъектива.

Думаю, что в Вашем сравнительном эксперименте, микроскоп с окуляром вместо микрообъектива работал с втрое-четверо большей входной апертурой (она ограничивалась только зрачком наблюдателя) - отсюда и плохое качество изображения.

В случае окулярной камеры микрообъектив и окуляр работают с одной и той же входной апертурой (выходная апертура объектива телескопа) и результаты таковы, как они были опубликованы мною в упомянутом отчете.

[Митрофанов Павел]

Для сравнения качества ее еще к тому же следует согласовывать с апертурой тестируемого микрообъектива.

    Согласен, что сравнительный анализ качества изображений, даваемых микрообъективом и окуляром, проведен не совсем корректно. И, ознакомившись с замечаниями Эрнеста, решил повторить анализ с учетом его рекомендаций. В заднем фокусе окуляра была установлена диафрагма диаметром 1,47 мм.
    Сферическая аберрация значительно уменьшилась, но не исчезла совсем. В результате в изображении, построенном окуляром  граница  темного и светлого полей более размыта нежели в изображении даваемом микрообъективом. Зернистая структура фотоэмульсии "не читается".  Двадцать пятый  элемент штриховой миры №1 на краю поля не разрешается. Хроматизм едва-едва заметный в центре поля, на краю поля заметно  больше чем у микрообъектива на краю поля. Дефекты фотоэмульсии, светлые точки, диаметром, порядка, 1 мкм, заметны в виде слабых, небольших размытых пятен. Самые мелкие  дефекты,  которые можно увидеть с микрообъективом,  с окуляром не видны.
      Выводы по результатам данного сравнительного анализа остаются теми же самыми, которые были высказаны мной ранее.
     

[Ernest]

Выводы по результатам данного сравнительного анализа остаются теми же самыми, которые были высказаны мной ранее.    

Трудно что-либо возразить, не зная ни чего о марках испытанного микрообъектива и окуляра. Сравнительный расчет на нескольких схемах слабых микрообъективов (4-7х) и 10-15 мм окуляров не показывает существенной разницы в качестве изображения. Но, стоит признать, что практика - критерий познания... Да и сам я для астрофото использую увеличивающую камеру на базе микрообъектива.

Стоит отметить, что окуляр (по сравнению с микрообъективом) дает много большее поле зрения. Выходное поле окуляра обычно за 40 градусов, в то время как у стандартных микрообъективов 8-10 (остальное режется малыми световыми диаметрами фронтальной линзы).

[Evgeniy Puhalskiy]

Итак, что я имею тут сказать?
Повторил опыт Павла, взял 9.8мм симметричный окуляр, прикрутил его как объектив к микроскопу. Сравнивал качество с 8х объективом. Вот результаты. Слева окуляр в предпологаемом рабочем положении, в центре он же, но в обратном ходе лучей, справа - микрообъектив. Испытывал на моем любимом объекте - кровь человека.
Объектив 8х, числовая апертура 0,20. ЛОМО 75951.

[Ernest]

Если вспомнить о теме - наилучший (во многих отношениях - в том числе по доступности и качеству изображения) вариант линзовой системы после Ньютона с отн. отв. 1:8 для уменьшения отн. отв.

Числовая апертура 0.2 соотв. относительному отверстию питающего астрообъектива 1:2.5. Теперь-бы взглянуть на снимки после соотв. диафрагмирования (до 1: как микрообъектива так и окуляра и был-бы весомый аргумент.

[Timur]

Оборочивающая система для Ньютонов существует, и весьма качественная! Работает параллельно и как 2, 8 х Линза Барлоу. На сколько я понял, она еще и призменная... Кому интересно - звоните мне на 782-60-07.

[Evgeniy Puhalskiy]

Задиафрагмировал конденсор с рассчетом на 1/8.
Контраст с окуляром улучшился, но не радикально.
Эритроциты все равно в тумане, местами даже трудно разглядеть промежутки между ними. Объективу естественно, хоть бы что.
К сожалению, веб камера это такая гадость, что я не смог снять получившуюся картинку.

Может быть, теоретический рассчет и не дает существенной разницы. Но ведь окуляры разные, и найти тот, где качество идеальное далеко не просто, особенно с первого раза. Чего не скажешь о микрообъективах. Тем более, что не у всех 1/8, и ничего более универсального и придумать нельзя... Особенно, если линзы просветлить.

[Ernest]

Дурацкая дискуссия какая-то...

Расчет (ну да, если хотите, теоретический, ровно такой, какой используется для проектирования тех-же микрообъективов, на которые у меня есть с десяток авторских)  показывает, что самый простой симметричный 10 мм окуляр, поставленный в качестве микрообъетива с увеличением 8х и входной апертурой 1:8, дает на оси СКВ 0.041, что втрое лучше критерия Марешаля. Основная аберрация хроматизм, разброс, которой сотавляет менее 1/8 дл. волны. Микрообъетив апохромат 10х с ЧА 0.2 в тех-же условиях дает СКВ 0.002 - конечно лучше, но это супер качество неотличимо от окулярного - все тонет в дифракции.

Что касается диафрагмирования светительного конденсора, это ни как не ограничивает входную апертуру ни микрообъектива, ни окуляра вместо него. Дифракционное рассеивание на препарате все равно заполнит всю доступную апертуру объектива. Диафрагма на конденсоре используется в микроскопировании почти исключительно для регулирования яркости.

Если так уж хочется чистого эксперимента поставьте соответсвующего размера (A = D/f') реальную дифрагуму в заднюю фокальную плоскость окуляра и микрообъектива.

И не надо говорить о "плохих" окулярах, при таких малых фокусах и апертурах будет работать идеально любой окуляр (кроме, может быть, пластиковых). Условия работы малофокусных окуляра при увеличениях 5х..8х мало отличимы от работы при проектировании на бесконечность. Так что если окуляр фатальным образом портит осевое изображение в окулярной камере, то он столь же провален и при использовании по своему прямому назначению.