А чем Гамильтон не Райт?

[ekvi]

Вчера, модернизируя свою камеру (см. тему https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,76602.msg1287367.html#msg1287367), я с изумлением заметил, что, по сути, "система Гамильтона" - это та же "система Райта", но чисто сферическая. Было уже поздно, и я отложил до "мудрого утра". Но утром вопрос зазвучал ещё громче.

За асферику я "топлю" с 1977-го. Работа над светосильной астрофотокамерой стала поворотным пунктом в моих представлениях об астрооптике. Как известно, каждая асферическая поверхность по своей трудоёмкости равносильна нескольким сферическим. И это соотношение тем более усиливается в пользу сферы, чем светосильнее поверхность.

Из уважения к мастерам открываю эту тему с целью ещё раз обратить внимание сообщества на эту уникальную сферическую систему.
Итак, система Гамильтона в качестве укороченного Райта, пригодная как для фото, так и для визуальных наблюдений.
1 - параметры системы для фото: Ф 310, F = 1034 мм, поле 42 мм (2.3 градуса). Параметры выбраны на "злобу дня".
2 - Полный тест для визуала.
3 - Тест визуала по дифр-объектам.

По технологическим соображениям радиуса входной линзы можно уравнять (давнее предложение А. Юдина).

[ekvi]

Для полноты картины - полный тест фото-системы.
Просадка ЧКХ - сугубо за счёт ЦЭ.
Поле можно расширить и ещё больше, но ЦЭ начинает поднимать фон, что не приемлемо для дипов.
Обратите также внимание на диапазон спектра: 380 - 730 нм - выбран чисто формально, чтобы на 5 линиях для визуала ведущая линия (средняя) приходилась на 555 нм.
Надо заметить, что формально Гамильтон от Ньютона отличается только входной линзой большого диаметра да меньшим числом линз в корректоре поля (1 против 2 или 3). Но это делает трубу "закрытой".
Ценой всего лишь одной большой, но сферической линзы снимается болезненный вопрос изготовления "парабо-ллойдов" и становится доступной для самостоятельного изготовления любому ЛА!
"Тонкота" входной линзы убедительно обоснована В.Ю. Теребижем (см. его "Современные оптические телескопы").

[Игорь А. Грибко]

Отличная система,что сказать...
Минусы: две оптически качественные заготовки (это решаемо),6 поверхностей ,причём 3 пары связаны между собой ,т.е очень высокие требования по соосности,мне это кажется самым сложным.


Плюсы : качество, короткая труба, зеркало меньше входного, если поизголяться, можно привязать ньютоновскую вторичку на входную линзу и избавиться от растяжек...

[ekvi]

Продолжу обзор, потом отвечу на возражения.

Имеет смысл сопоставить с системой Максутова.
1 - чистый Гамльтон. Как известно, сам сэр безуспешно искал к линзе Манжена пару - линзу-компенсатор. В 2010-е мне удалось её найти: это оказался отрицательный мениск к положительной линзе Манжена (см. ту же тему про АФК).
Сейчас оптимизатор в качестве компенсатора предлагает входную линзу несколько иного вида. В данном случае это не принципиально.
2 - чистый Максутов.
Как видим, Гамильтон занервничал. Но и Максутов превратился оппонентом не Гамильтону, а Шмидту! (так в истории и было).
3 - уровняли права, укоротили Максутова: оба выглядят бледно, но Максутов приличней Гамильтона.

Напомню: обе системы спорят "на сферах".

[ekvi]

Укоротим Максутова, но добавим ему линзу поля (илл. 1), чтобы уравнять его права с Гамильтоном (2).
Теперь нашим требованиям отвечает только Гамильтон!

[ekvi]

А теперь об этом:

Минусы: две оптически качественные заготовки (это решаемо),6 поверхностей ,причём 3 пары связаны между собой ,т.е очень высокие требования по соосности,мне это кажется самым сложным.

1. Для Ф 300 мм однородность для К8 - не великая проблема - стекольщики, ау!
2. Вы вздрогнули перед косиной? Несерьёзно! Наши оптики на Ф 200 легко брали 2-х секундную косину (2 мкм).
Допустим, в Райте Вам удались все 3 поверхности? (только не забудем, что и Райту нужны линзы поля). Но, допустим. Остальное Вы оставляете на-потом, т.е. на юстировку. Но как Вы собираетесь "садить на ось" два конуса - две асферики, у которых отверстиями вынуты оси, а сами конусы кривые и негладкие?!

[Игорь А. Грибко]

Но как Вы собираетесь "садить на ось" два конуса - две асферики, у которых отверстиями вынуты оси, а сами конусы кривые и негладкие?!

На практике это проще чем получить допустимую косину , в теорию не углублялся ,но пару раз приходилось это делать и негативных ощущений не осталось ,а вот борьба за соосность поверхностей при строгом соблюдении толщины в центре - это я запомнил..


Вообще-то,строго говоря ,я не противник этой системы и на бумаге она мне нравится ,но желания сделать почему-то не возникает..

[Игорь А. Грибко]

Посмотрел повнимательнее - ньютоновская вторичка не становится,а жаль.

[ekvi]

ньютоновская вторичка не становится

?
Кстати, в Максутовском Ньютоне толщина мениска - также, как и в Гамильтоне, - может быть тонкой: снова отсылаю к Теребижу. Такими исследованиями Г.М. Попов обнаружил у системы Максутова способность к исправлению астигматизма.

борьба за соосность поверхностей при строгом соблюдении толщины в центре

У входного окна толщина произвольна.
У линзы Манжена - чем толще, тем она жёстче. Это, кстати, - один из скрытых минусов системы Гамильтона. Но, в отличие от прочих линз, линза Манжена разгружаема системой Грёбба.
И в том, и в другом случае, допуски на толщину порядка миллиметра (см. илл., где dR - допуск на радиус, dd - на осевую толщину, dC - косина).

[ekvi]

А вот как реагируют наши системы на размах волновой ошибки в 0.04 мкм (вносимой полировкой):
1 - в системе Райта, 2 - в системе Гамильтона, 3 - введение уставки "Зональные ошибки".
При PV = 0.05 мкм обе системы "ложатся".

[Gleb1964]

Но, в отличие от прочих линз, линза Манжена разгружаема системой Грёбба.

В стекле длина волны уменьшается пропорционально показателю преломления. В линзе Манжена происходит отражение внутри стекла, поэтому волновой фронт набирает ошибку, равную двойной амплитуде дефекта поверхности, да еще умноженную на показатель преломления стекла. Поэтому зеркало Манжена труднее в изготовлении. И было бы ошибкой, чтобы элементы разгрузки касались отражающей поверхности Манжена, искажая ее. Кроме искажения поверхности, вблизи точек разгрузки в стекле будет еще наведенное двулучепреломление.
Разгрузку за тыльную поверхность можно делать для обычного астрономического зеркала, когда разгрузка не проступает на лицевой поверхности.

[lx75]

В классическом Гамильтоне фронтальная линза сделана из крона, зеркало Мажена из флинта https://telescope-optics.net/catadioptric_telescopes.htm#telescope
Происходит ли достаточная коррекция хроматических аберраций при использовании только крона (К8)?

[ekvi]

В классическом

Хайли лайкли, вся классика - только за бугром ...

Происходит ли достаточная коррекция хроматических аберраций при использовании только крона (К8)?

см. илл. 1
Того же можно получить и "при использовании только" флинта, например, ТФ1  - илл. 2.

И в том, и в другом случае, остаточный (вторичный) сферо-хроматизм  - на уровне апохроматической коррекции (как в "классическом" телескопе Д.Д. Максутова). В рассмотренных системах остаточный хроматизм, в основном, - из-за недокоррекции хроматизма увеличения (по полю), то есть  - системная ошибка, а не рефракционная.

[ekvi]

вблизи точек разгрузки в стекле будет еще наведенное двулучепреломление

"хорошо видимое при 1000х увеличении ..."
Когда мы начали делать одну деталь из "классического" кристалла, то один ЦКБ-ник носился по заводу с "врождённым двулучепреломлением", присущем этому кристаллу. После изготовления опытного образца  "врождённое двулучепреломление" действительно было "хорошо видимо", но только при 1000х увеличении.

[Пётр Прохоров]

В качестве исторической справки, может кому пригодится.
https://npzoptics.ru/forums/index.php?showtopic=625

[Игорь А. Грибко]

Ценой всего лишь одной большой, но сферической линзы снимается болезненный вопрос изготовления "парабо-ллойдов" и становится доступной для самостоятельного изготовления любому ЛА!

Поиграл с расстояниями ,получается изменение положения оптических элементов на 0,1мм катастрофически меняет всю картину,изготовление механики ,мне кажется,станет камнем преткновения для любителей...может я не прав?

[Алексей Юдин]

Поиграл с расстояниями ,получается изменение положения оптических элементов на 0,1мм катастрофически меняет всю картину,изготовление механики ,мне кажется,станет камнем преткновения для любителей...может я не прав?

Конечно, это неуверенное владение предметом, всё прекрасно собирается и юстируется.

[Gleb1964]

Поиграл с расстояниями ,получается изменение положения оптических элементов на 0,1мм катастрофически меняет всю картину,изготовление механики ,мне кажется,станет камнем преткновения для любителей...может я не прав?

При анализе допусков нужно иметь хорошее представление, какие параметры достигаются при изготовлении, а какие при юстировке. Ошибки, внесенные одними элементами, могут быть компенсированы за счет других. Поэтому при анализе допусков назначаются "компесаторы", параметры, которые подгоняются, подобно, как это будет при юстировке. Это существенно расслабляет допуски. Например, фокусировка, в большинстве случаев, это компенсационный параметр по умолчанию.
Хотя, бывало и так, что даже фокусировка не была компенсатором. Когда делали оптику на спутники, систем автофокусировки не было, фокусировка делалась на стенде, да еще и с учетом предполагаемой дефокусировки на атмосферное давление, для негерметизированного объема.

[ekvi]

В качестве исторической справки

Эта ссылка на форум НПЗ приводилась при обсуждении АФК. Именно эта историческая справка мне представляется наиболее достоверной. Хотя, потом был краткий экскурс В. Теребижа, более пространный - от А. Юдина и, конечно, от В.В. Крушинского, который курирует эксплуатацию бинокулярного телескопа системы  Гамильтона в нашей Коуровке.
Тогда же мы вспомнили о системе Канцека и о патентах 1950х от Мандлера. Э. Тригубов был склонен считать автором этой системы Щупмана.
Так ли иначе, но система, не смотря на свою простоту, обладает мощным потенциалом.

изменение положения оптических элементов на 0,1 мм катастрофически меняет всю картину

А разве те же изменения не фатальны для Райта?! - на порядок более губительны.
Не знаю, на сколько для Вас авторитетен Г.Г. Слюсарев, но он, как расчётчик с полувековым стажем утверждал, что сфера в смысле юстировки и работы по полю - по удобству и сохранению качества изображения -  намного превосходит любую асферику.

Ошибки, внесенные одними элементами, могут быть компенсированы за счет других.

Этот технологический резерв испокон века используется оптиками. Статистически любую ошибку можно смело уменьшать в корень из 2 раз - за счёт взаимной компенсации ошибок.
Ну, и главное: владение расчетной программой (РОС или Земакс) позволяет вносить технологическую коррекцию в исходную схему - это уникальный рычаг для стабилизации качества. На опытном производстве работают именно в этом ключе.

[lx75]

В качестве исторической справки, может кому пригодится.
https://npzoptics.ru/forums/index.php?showtopic=625

Мне очень понравилась система Гамильтона!
Теперь перейдем к практике. Контроль заготовки на напряжения, на свильность. Две вогнутые сферические поверхности (знаю как контролировать), четыре выпуклые с разными радиусами, как контролировать - пробные стекла, строить интерферометр? Контроль соосности? Допустим кто-то решился на изготовление, надо изготовить 10 сферических поверхностей из них две поверхности  с точностью L/14-12, включая пробные стекла. НПЗ не стал заморачиваться, Геннадий Борисов изготовил (один ли?). Можно ли считать систему доступной для изготовления любителем?