Вопрос к оптикам

[ekvi]

простая диафрагма приводит к увеличению выноса

- точнее, к изменению положения фокуса.
Для иллюстрации этого утверждения я взял Рис. 1.8 из монографии Н.Н. Михельсона "Оптические телескопы". На ней отмечено сечение с минимальным пятном рассеяния 2ro_min, в котором сосредоточен весь свет, вошедший в объектив, т.е. кружок с максимальной яркостью - на него-то и фокусируется не только человеческий глаз, но и любой фотоприёмник.
Если изменить диаметр апертурной диафрагмы, изменится и положение фокальной плоскости с максимальной яркостью пятна. И это  - не виртуально, а именно, физически.
Вся линзовая оптика - до сих пор! - практически стоит на сферах. Поэтому и ваше утверждение справедливо для любых рефракторов.

[Vla]

Этого физически не может быть.

Да, разумеется, само положение изображения выходного зрачка не смещается от виньетирования.
А "эффект смещения" выходного зрачка есть.

В этом конкретном предложении речь шла о смещении точки фокусировки объектива. Если диафрагма отсекает внешнее поле, это может привести к видимому смещению выходного зрачка окуляра к краю поля, как показано на рисунке (хотя это не влияет на геометрию лучей).
Что касается того, что зрачок глаза меньше выходного зрачка, то, судя по геометрии, это привело бы к видимому смещению выходного зрачка в сторону окуляра, но, в общем, пренебрежимо малому. Обратите внимание, что это другая конструкция окуляра, с меньшим радиусом кривизны и, следовательно, меньшей сферической аберрацией выходного зрачка (короткий вынос выходного зрачка можно увеличить до 20%, сделав положительные элементы тоньше).

[ekvi]

С первых шагов работы со скопом всякий ЛА убеждается, что поле объектива - кривое: всё поле не видно резко, и чтобы резко увидеть центр или край, нужно окуляр перефокусировать.

это другая конструкция окуляра

Да, Владимир, но если поставить в фокусе объектива линзу Смита, согласующую кривизны полей объектива и окуляра, тогда положение выходного зрачка т-скопа на оптической оси перестанет зависеть от размера полевой диафрагмы, т.е перефокусировка не потребуется.

[Gleb1964]

Если диафрагма отсекает внешнее поле, это может привести к видимому смещению выходного зрачка окуляра к краю поля, как показано на рисунке (хотя это не влияет на геометрию лучей).

++
Влад, я полностью согласен, что сферическая аберрация в зрачках приведет к смещению "эффективного положения" выходного зрачка при обрезании внешнего поля. Это может быть одним из факторов.




Но я говорил о еще одном факторе, который будет, даже если у окуляра исправлена сферическая аберрация в зрачках.
Вот картинка, пусть у окуляра нет сферической аберрации в зрачках, и пусть дневной зрачок глаза меньше выходного зрачка телескопа, тогда виньетирование наружных пучков приведет к обрезанию зоны, где глаз может видеть полное поле, эффект похожий на отодвигание выходного зрачка.
В тоже время ночной глаз, с раскрытым зрачком, этого явления не обнаружит. 

[Vla]

простая диафрагма приводит к увеличению выноса

- точнее, к изменению положения фокуса.
Для иллюстрации этого утверждения я взял Рис. 1.8 из монографии Н.Н. Михельсона "Оптические телескопы". На ней отмечено сечение с минимальным пятном рассеяния 2ro_min, в котором сосредоточен весь свет, вошедший в объектив, т.е. кружок с максимальной яркостью - на него-то и фокусируется не только человеческий глаз, но и любой фотоприёмник.
Если изменить диаметр апертурной диафрагмы, изменится и положение фокальной плоскости с максимальной яркостью пятна. И это  - не виртуально, а именно, физически.
Вся линзовая оптика - до сих пор! - практически стоит на сферах. Поэтому и ваше утверждение справедливо для любых рефракторов.

На рисунке показана продольная сферическая аберрация, которая имеет один краевой фокус луча, один параксиальный фокус луча и бесчисленное количество фокусов между ними. Речь идёт об уменьшении диафрагмы в осевом направлении, а не о виньетировании абаксиальных точек.
Смещение фокуса происходит, когда параксиальный фокус меняет положение, и никогда не происходит из-за сферической аберрации. С изменением диафрагмы изменяется продольная аберрация и положение всех остальных фокусов, включая положение наилучшего фокуса. Изменение положения наилучшего фокуса очень мало, в целом незначительно. Например, рефрактор 80 мм f/5 со сферической аберрацией 4-го порядка в 1/4 волны (лучший фокус) будет иметь продольную аберрацию 0,22 мм. При уменьшению диафрагмы, скажем, до 60 мм, она уменьшится до 0,124 мм, при этом расстояние между наилучшим и параксиальным фокусами уменьшится с 0,11 мм до 0,062 мм, то есть чуть меньше 1/20 мм.

[Vla]

С первых шагов работы со скопом всякий ЛА убеждается, что поле объектива - кривое: всё поле не видно резко, и чтобы резко увидеть центр или край, нужно окуляр перефокусировать.

это другая конструкция окуляра

Да, Владимир, но если поставить в фокусе объектива линзу Смита, согласующую кривизны полей объектива и окуляра, тогда положение выходного зрачка т-скопа на оптической оси перестанет зависеть от размера полевой диафрагмы, т.е перефокусировка не потребуется.

Поле зрения может быть идеально плоским, но само по себе это не влияет напрямую на величину сферической аберрации выходного зрачка. Практически любой стандартный окуляр можно сделать с плоским полем зрения, но только при наличии значительного астигматизма. Причина в том, что окуляр имеет положительную оптическую силу, поэтому его кривизна Петцваля вогнута к окуляру, и для того, чтобы поле стало плоским, требуется астигматизм противоположного знака. Линза Смита, имея отрицательную оптическую силу, вносит Петцваля противоположного знака, поэтому она может компенсировать Петцваля положительной группы линз, и такая конструкция может обеспечить плоское поле зрения без астигматизма.
Что касается перефокусировки по краю, она зависит от сочетания астигматизма/кривизны объектива с астигматизмом/кривизной окуляра, а также от аккомодационной способности глаза. Может потребоваться, а может и нет.

[Vla]

Но я говорил о еще одном факторе, который будет, даже если у окуляра исправлена сферическая аберрация в зрачках.
Вот картинка, пусть у окуляра нет сферической аберрации в зрачках, и пусть дневной зрачок глаза меньше выходного зрачка телескопа, тогда виньетирование наружных пучков приведет к обрезанию зоны, где глаз может видеть полное поле, эффект похожий на отодвигание выходного зрачка.

Да, в таких условиях это приведёт к отодвиганию геометрического центра выходного зрачка относительно окуляра. Но оно будет совсем небольшим: с 20-мм Erfle (вторым) оно составит менее 0,8 мм.
Кстати, отличные иллюстрации :~)

[ekvi]

эффект похожий на отодвигание выходного зрачка.

Именно, что "похожий", сугубо абстрактно-геометрически. На самом же деле осевая краевого пучка в выходном зрачке осталась на месте, а краевые звёзды наполовину погасли, и глаз никуда не смещаясь, отмечает это.
Если продолжить и дальше виньетировать, то краевые звёзды совсем исчезнут, и чтобы увидеть звёзды в следующем круге уменьшившегося поля, потребуется отодвинуть глаз, чтобы отследить кривизну окулярного поля.

виньетирование наружных пучков приведет к обрезанию (укорочению - ?) зоны, где "маленький" глаз может видеть полное поле

В этой фразе в кавычки следует заключить и слово "видеть", т.к. неподвижный глаз "видит" край поля сугубо "боковым зрением". А чтобы действительно увидеть край поля необходимо повернуть глазное яблоко в сторону этого края; тогда осевой луч краевого пучка станет соосным с оптической осью глаза.

Речь идёт об уменьшении диафрагмы в осевом направлении, а не о виньетировании параксиальных точек.

Я сознательно вырвал из контекста эту фразу "простая диафрагма приводит к изменению выноса фокуса", чтобы подчеркнуть её универсальность для расчётной оптики.
Это особенно важно было подчеркнуть в свете утверждения В.Н. Чуриловского о том, что "в хорошо исправленной ОС положение апертурной диафрагмы безразлично".
Дело в том, что наши учителя делали свои неверные выводы, находясь в парадигме аберраций 3-го порядка. Но нам придётся выходить из-под их чар. Как Г.Г. Слюсарев ошибочно полагал, что невозможно исправить кому ГЗ с помощью афокального корректора, установленного близ 2-го зеркала, что было опровергнуто Аргуновым-Поповым-Клевцовым, так и утверждение Чуриловского неверно для положения апертурной диафрагмы вдоль оси ОС, что показал Русинов всеми своими изысканиями в области широкоугольных ОС. Последнее происходит в результате удачной балансировки сферической аберрации внутри ОС, и  понимание всего этого приходит в процессе оптимизации ОС.

Так что "простая диафрагма" не такая простая, как могло показаться неискушённому в оптике ЛА.

[Алексей Юдин]

Это особенно важно было подчеркнуть в свете утверждения В.Н. Чуриловского о том, что "в хорошо исправленной ОС положение апертурной диафрагмы безразлично".
Дело в том, что наши учителя делали свои неверные выводы, находясь в парадигме аберраций 3-го порядка.

Да как раз утверждение "нет внесения комы без сферички, переданной через большой отрезок", которое в зарубежных учебниках приводится как одно из первоочередных повседневных правил коррекции, является конкретным случаем данного утверждения и именно в рамках третьего порядка. В астрономии значимость этого правила исключительна, т.к. оно составляет идею и камеры Шмидта (в аберрационной парадигме), и составляет отличие Ричи-Кретьена от Кассегрена.

[Клевцов Юрий Андреевич]

Это особенно важно было подчеркнуть в свете утверждения В.Н. Чуриловского о том, что "в хорошо исправленной ОС положение апертурной диафрагмы безразлично".

Разрешите небольшое уточнение.
Вообще-то из формул теории аберраций третьего порядка, которые приводит Чуриловский и др. авторы следует только то,
что если первая сумма Зейделя исправлена, то вторая не зависит от положения входного зрачка. Если и вторая сумма
исправлена, то третья и четвёртая суммы от положения входного зрачка не зависят. Если и они исправлены, то пятая сумма не зависит от положения входного зрачка. Других утверждений я что-то не помню.

[ekvi]

Других утверждений я что-то не помню

Зачем искать у Мэтра утверждения, которые следуют из его учения?! Разве вот такая ОС

Если и вторая сумма исправлена, то третья и четвёртая суммы от положения входного зрачка не зависят.

- плохо исправлена?!

[ekvi]

нет внесения комы без сферички

К тому, что уже сказано о "пленении рамками аберраций 3-го порядка" нужно добавить замечание о желании Г.Г. Слюсарева исправлять сферичку и хроматизм у КАЖДОГО компонента ОС. В общем-то логично: тогда неоткуда будет взяться ни коме, ни хроматизму!
С одной стороны, странное желание, но, с другой ... Может, появятся в будущем такие возможности для реализации этой мечты?

[Сергей Казаков]

    Если от одного компонента цвета разьехались , то по полю их уже не соберешь . На оси все можно , но на малом поле .

[ROVIAN]

Других утверждений я что-то не помню

Зачем искать у Мэтра утверждения, которые следуют из его учения?! 

Там ничего не следует, домысливать не стоит.    Он такого не писал.

[ekvi]

    Если от одного компонента цвета разьехались , то по полю их уже не соберешь . На оси все можно , но на малом поле .

А если поднапрячься и вспомнить гамильтона?

домысливать не стоит

Так принято в РПЦ и ... в ОТО. А до 1985 г. в советских общественных науках господствовал догмат: "Учение К. Маркса незыблемо, потому, что оно верно!"

[Клевцов Юрий Андреевич]

домысливать не стоит

Так принято в РПЦ и ... в ОТО. А до 1985 г. в советских общественных науках господствовал догмат: "Учение К. Маркса незыблемо, потому, что оно верно!"

Владимир Ильич! В точных науках, к коим и оптика относится, принято не домысливать автора, а цитировать его.

[ekvi]

утверждение "нет внесения комы без сферички, переданной через большой отрезок", которое в зарубежных учебниках приводится как одно из первоочередных повседневных правил коррекции, является конкретным случаем данного утверждения и именно в рамках третьего порядка. В астрономии значимость этого правила исключительна, т.к. оно составляет идею и камеры Шмидта (в аберрационной парадигме), и составляет отличие Ричи-Кретьена от Кассегрена.

Если "впериться в букву", то в камере Шмидта исправлена только сферичка, т.е. система "плохо" исправлена: чем исправляются другие 4 аберрации?! А тем, что входной зрачок системы совмещён с апланатической точкой (= "входным зрачком") силового элемента ОС: из этой точки коме и астигматизму неоткуда взяться! И это - ещё один + в пользу уникальности "простой" диафрагмы.
Идём далее. Испокон века в справочниках указывается: главные плоскости (читай: "входные зрачки") у менисков вынесены вовне линзы, т.е. располагаются в виртуальном (= мнимом) пространстве. Но одномерная Теория Аберраций 3-го порядка (ТА3, она же - "область Зайделя") этим никак не пользуется. А ведь именно благодаря этому свойству мениска удалось Максутову устранить не только сферичку ГЗ, но  и кОму системы (мениск + ГЗ), Клевцову(*) - кОму в сферическом кассегрене, авторам ОС "Гамильтона" -  устранить утроенный хроматизм линзы Манжена и т. д.
(*) Аргунову, видимо, ещё не было дано осознать и использовать роль вынесенного зрачка у мениска.

В точных науках, к коим и оптика относится, принято не домысливать автора, а цитировать его

Верховный напомнил: "Если драка неизбежна, бить надо первым!" А драка-то уже закончилась: компьютер (точнее, ИИ) давно превзошёл аналитические возможности человека. ИИ - это не простой калькулятор, а универсальный алгоритм поиска и принятия оптимального решения, но, чтобы владеть этим инструментарием, необходимо из 2-мерной плоскости букваря выйти во многомерное пространство реальности.

[Клевцов Юрий Андреевич]

Верховный напомнил: "Если драка неизбежна, бить надо первым!" А драка-то уже закончилась: компьютер (точнее, ИИ) давно превзошёл аналитические возможности человека. ИИ - это не простой калькулятор, а универсальный алгоритм поиска и принятия оптимального решения, но, чтобы владеть этим инструментарием, необходимо из 2-мерной плоскости букваря выйти во многомерное пространство реальности.

Владимир Ильич! И опять я задаю Вам тот же вопрос - приведите если не ссылку, то примеры того, как ИИ в расчётах оптических
систем превзошёл человека. Может он новую оптическую систему разработал? Насколько мне известно, все оптические системы
последних лет разрабатывались конкретными расчётчиками.

[Сергей Казаков]

   ИИ просто продолжит дебилизацию хомосов .

[Skyangel]

   ИИ просто продолжит дебилизацию хомосов .