Наши технологии изготовления оптики

[ekvi]

Дешевле, быстрее и надежнее:
2. сделать ц.э. меньшим

У осесимметричного рефлектора, сколько ни уменьшай ЦЭ - хоть до 0.01!, -  изображение всегда ущербное, мнимое, зазеркальное, т.к. при умеренных размерах 1 зона френеля у него отсутствует. Именно это и даёт козырь в руки приверженцам рефракторов.

[Gleb1964]

Для юстировки к этому телескопу должна быть придана портативная складная оптическая скамья.

А я бы обошелся лазером с переходником под окулярное гнездо, парой крохотных маркировочных точек, отмечающих центры вторичного и главного зеркал и съемной мишенью на выходе, в определенную точку которой должен попасть луч.
И все. Начальная юстировка может делаться и на скамье, а все остальные юстировки в поле.
Лазер сажается в окулярное гнездо так, что луч в проходит через центр поля (+/-0.5мм), потом луч нацеливается в центр вторичного, +/-0.5мм, вторичное направляет луч на центр главного зеркала +/-0.5мм, главное зеркало направляет луч на определенную точку мишени. Мишень помещается (или поворачивается на рычаге) снаружи оправы вторичного зеркала, из оптического расчета известно номинальное расстояние, где должен пройти луч.
Не нужно усложнять сущности.

[библиограф]

 Для сравнения, Планетный Долл-Киркхем 250 мм 5000 фокусное.
Фокусное главного эллиптического зеркала 1000мм, и выпуклое вторичное сфера, экранирование 21%, фанерная труба метр длиной, неискаженное комой поле примерно, 20мм.
Мой приятель себе построил такой, 270мм  на Луну смотреть и очень-очень рад!
Цена, примерно, раз в пятьдесят меньше, чем АПО, раз в пять меньше, чем у брахита со всеми аксессуарами.
Это вообще, самое дешёвое решение, независимо, заказывать зеркала мастеру или делать самому.
Выпуклая длиннофокусная сфера для любителя проще в изготовлении, чем  плоское зеркало эллиптической формы для Ньютона
Брахит Куттера тем и хорош, что в нем оба зеркала сферические, притом, равного радиуса, их можно делать
пришлифовывая одно к другому, как пару пробных стекол. Труба - моноблок, всё максимально жестко.
Но апертура только 110мм и больше не сделать, только если применять торические асферические зеркала.
Маргиналы -любители, склонные к извращениям так и делают; результаты налицо.
Будьте благоразумны!
А схема юстировки неработоспособна, в том смысле, что надо  точно выставить не только наклоны. но и расстояния, тут нужна самая настоящая оптическая скамья с автоколлимационным плоским зеркалом.
Можно её немного усовершенствовать, взявши не один, а три лазера, чтобы светили на  точки по краям зеркал и совмещать.
Врядли, впрочем, это радикально улучшит дело.
 

[ekvi]

Вот ссылка на статью Коронкевича о новых свойствах киноформов. Думаю, многим будет полезна.
https://www.iae.nsk.su/images/stories/5_Autometria/5_Archives/1992/1/85-100.pdf
Благодарите ysdanko.

[Gleb1964]

А схема юстировки неработоспособна, в том смысле, что надо  точно выставить не только наклоны. но и расстояния, тут нужна самая настоящая оптическая скамья с автоколлимационным плоским зеркалом.

Хотелось бы численные аргументы, вот, беру и меняю в Zemax расстояние между главным и вторичным зеркалами на +/-5мм, потом фокусируюсь. Максимальный штрель не страдает, но смещается по полю примерно 0.055 градуса. Вот картинка Штреля по полю.



В схеме есть только одно расстояние, между главным и вторичным зеркалами. Точная фокусировка делается по факту. Какие еще точные расстояния нужны?

После изготовления главного и вторичных зеркал их параметры, возможно, отличаются от первоначально намеченных. Нужно сделать сделать замеры радиусов (плюс минус несколько миллиметров), пересчитать схему.
Допуск на расстояние между зеркалами больше 5 мм.

 

Для сравнения, Планетный Долл-Киркхем

Прекрасное решение для тех, кто не страдает синдромом центрального экранирования!

[библиограф]

Какие ещё точные расстояния нужны

Нужно ещё точно выставить поворот торического зеркала.

[Gleb1964]

Углы лучше выставлять через линейные размеры треугольников, тогда углы получатся сами собой. Допуск +/-0.03 градуса в угловой мере смотриться жестко, а в линейных расстояниях это +/-2мм, вполне можно реализовать, вот рисунок:



Еще примечание к этому угловому допуску +/-0.03 градуса (для всех углов) - изменение углов на такую и даже большую величину просто сдвигает зону с максимальным штрелем по полю, само максимальное значение штреля не страдает, но зона наилучшего качества смещается по полю. Смещение зоны максимального штреля составляет примерно 0.08 градуса при изменение угла вторички на 0.03 градуса.
В системе, что представлена на рисунке, есть возможность тонко регулировать углы путем сдвига трубы с вторичным зеркалом вдоль оси, улавливая, когда поле максимального качества окажется в центре поля окуляра. Это нужно сделать один раз при начальной юстировке.

[библиограф]

А вот пример грамотного конструирования - монолитная конструкция, формованная из стеклопластика,
тут для разъюстировки нет причин.

[библиограф]

https://stargazerslounge.com/topic/330052-kutter-binoculars-120f31/
Бинокуляр из двух телескопов Куттера - тут никаких лишних зеркал и призм.
Но малосветосильный, только для Луны.

[Vla]

Выбросьте это в мусор.

Влад, хорошо, что вы поправили себя, а то я уже хотел влезть с возражениями.
Если оптика сформировала качественный сферический волновой фронт и мы находимся в точке фокуса этого фронта, то из этого фокуса длина оптического хода до любой точки волнового фронта одинаковая. Такой волновой фронт синфазный, имеет одинаковую фазу по фронту, все точки волнового фронта работают для конструктивной интерференции. Можно сказать, что весь волновой фронт это одна зона Френеля, никаких других зон там нет, исключать нечего. Вот я и не понимаю, какие же зоны собрались исключать на сферическом фронте??!

Глеб, я стараюсь держать мозг выключенным, чтобы сэкономить на топливе. Но на самом деле концепция зональной маски применима только к «дифракционным апертурам», т. е. к тем, оптическая сила которых создается за счет самой дифракции. Волновой фронт плоский, но при достаточно большом расстоянии волны, исходящие из внешней области, достигают достаточно небольшого дифференциала пути по сравнению с центральными волнами, чтобы создать дифракционную картину, подобную той, что в системах с оптической силой. Поэтому может работать только с очень маленькими апертурами. Блокирование четных зон с такой системой не показало усиления конструктивной интерференции, но это, вероятно, из-за того, как устроено ОСЛО (точечный монохромный источник не обязательно является когерентным, а «идеальная апертура» ОСЛО — это апертура без аберраций, игнорирующая присутствие обструкции).

[Vla]

Есть еще вариант 4)  - внеосевые зеркальные системы без центрального экранирования.
Вот недавняя тема на клаудях, человек сделал внеосевой двухзеркальный телескоп системы Куттера, 250мм #F20, фокусное порядка 5 метров, почти плоское поле этак под 80..100мм диаметром. Главное зеркало параболизировано примерно на 60% от параболы, вторичное зеркало выпуклое, почти такой же кривизны, что и главное, но тороидной формы, т.е. имеет немного разный радиус кривизны по двум перпендикулярным сечениям R =6198мм /6327мм.  Фокальная плоскость наклонена на 7 градусов.

Мне стало интересно, какой эффект будет иметь наклонное изображение после окуляра. При использовании 20-миллиметрового ортоскопического окуляра (для 250-кратного увеличения) лучший радиус вертикального поля будет при наклоне 7 градусов и с радиусом -166 мм (вверху). В нескорректированном виде (ниже) требуется около 5 диоптрий аккомодации для края поля, положительная для верхней части (расслабление хрусталика глаза за пределами бесконечности) и отрицательная для нижней части (сжатие хрусталика глаза - естественная аккомодация). Но это лучше, чем наклон окуляра, при котором центральный световой конус попадал бы в него под углом. В правом нижнем углу показаны характеристики окуляра в идеальной системе f/20. Учитывая, что ошибка наклона уменьшается как к центру поля, так и к горизонтальному диаметру поля, общий эффект незначителен.

[Vla]

Выбросьте это в мусор.

К сожалению, опыта работы с "кентавром" ни у кого из присутствующих нет.
Требуется наблюдательный "критический эксперимент".

Опыта нет, но от этого только интереснее. Ставки высоки, кажется, долгий путь впереди.

[Vavanzer]

Я прогнал систему через Zemax, получил почти такую же систему, штрель в центре поля 0.999, никакого центрального экранирования, если кого-то оно очень беспокоит. Вполне реализуемая система

  А обычную параболу, внеосевую диафрагму на ней, если прогнать, что получится? К примеру 1:5 и 40% от края поля диаметр кружка. Оч интересно, какие там штрели у внеосевых кускоы параболы, у ньютонов!

[Vavanzer]

Дешевле, быстрее и надежнее:
2. сделать ц.э. меньшим

У осесимметричного рефлектора, сколько ни уменьшай ЦЭ - хоть до 0.01!, -  изображение всегда ущербное, мнимое, зазеркальное, т.к. при умеренных размерах 1 зона френеля у него отсутствует. Именно это и даёт козырь в руки приверженцам рефракторов.

Почему оно мнимо-зазеркальное!?) Если поток света вполне себе идет точно так же. Проходит по итогу через окуляр и врезается прямо в глаз))) 
 Даже у обычного зеркала в туалете по факту изображение из реальных отраженных фотонов строится!)) У него даже шансов показать какой то "загробный мир духов" никаких нет! Только фотоны отраженные или излучаемые  от "духов" , обитающих именно в нашей действительности, могут создать какое либо изображение в "зазеркальном мире"))) 

[VD]

Выбросьте это в мусор.

К сожалению, опыта работы с "кентавром" ни у кого из присутствующих нет.
Требуется наблюдательный "критический эксперимент".

Опыта нет, но от этого только интереснее. Ставки высоки, кажется, долгий путь впереди.

Ничего не выйдет!  Можно расслабиться и заняться менее фантастическими проектами, чем "Кентавр".

[Gleb1964]

У обоих объективов F = 1497 мм

Взял на себя труд, тем не менее, показать, как я считаю длину оптического хода и почему она не может быть выравнена при совмещении этих двух систем.
Вот расчет, длина оптического хода на волне 0.587мкм для показателя преломления nd:
 в кассегрене  2515.828 3115.828 мм
 в рефракторе  1348.411 мм
 
Подробности расчета на картинке:


При совмещенных фокальных плоскостях волновой фронт приходит в фокус с разбежкой хода порядка двух метров полтора метра, а для когерентного белого света разбежка не должна превышать 1/4 длины волны (чтобы создать конструктивную интерференцию).
 Поэтому никак не возможно организовать суммарный когерентный волновой фронт. Рефрактор создаст свой собственный дифракционный диск, поперечник которого будет в разы больше, чем дифракционный диск кассегрена. Эти два дифракционных диска, в лучшем случае, просто наложатся друг на друга, в худшем расползутся в разные стороны.
Я не вижу способа преодоления проблемы разности оптического хода.

[Vla]

У обоих объективов F = 1497 мм

Взял на себя труд, тем не менее, показать, как я считаю длину оптического хода и почему она не может быть выравнена при совмещении этих двух систем.

Насколько я понимаю, равная длина оптических пути не обязательна. Достаточно, если две длины пути состоят из целого числа волн. Необходима идентичная геометрия луча, то есть F-число (f/D) рефрактор правильно включается в F-число Кассегрена. Но это возможно только на оси. Внеосевые углы поля в Кассегрене и рефракторе неизбежно будут разными, поскольку углы поля в Кассегрене - или в любой двухзеркальной системе - больше, чем углы, входящие в объектив, из-за их увеличения вторичным зеркалом. Это увеличение зависит от размера вторичного зеркала и увеличения. При минимальном вторичном размере, равном 1/4 первичного, и увеличении, равном 4, угол поля зрения, отраженный от вторичного зеркала, более чем в три раза превышает угол падения на главное зеркало.

[Vavanzer]

Рефрактор создаст свой собственный дифракционный диск, поперечник которого будет в разы больше, чем дифракционный диск кассегрена. Эти два дифракционных диска, в лучшем случае, просто наложатся друг на друга, в худшем расползутся в разные стороны.
Я не вижу способа преодоления проблемы разности оптического хода.

  А если угол схождения у рефрактора будет соответствовать углу вырезанного экранированием  конуса ? Т.е как будто вставили недостающий сектор!
  Опять же, только в фокусе на оси будет работать сложение! А по полю разбегутся дифкартинки! Но, какие то интересные эффекты все равно должны быть!

[Gleb1964]

Насколько я понимаю, равная длина оптических пути не обязательна. Достаточно, если две длины пути состоят из целого числа волн.

Хорошо, раз забыли физическую оптику, будем вспоминать.



В оптике есть такое понятие, как длина когерентности, длина когерентности связана с шириной спектрального интервала формулой
      \(  L_{Ког} = \lambda^{2} / \Delta \lambda \)

*Формула набрана в LATEX, если формула не видна, нужно включить отображение формул в настройках отображения.

Если сдвиг хода меньше длины когерентности, свет когерентный или частично-когерентный и может интерферировать, если разность фаз больше длины когерентности, свет не интерферирует, интерференционная картина наблюдаться не может. При частичной когерентности интерферирует только часть цугов волн, для когерентной составляющей интенсивность растет квадратично, некогерентная часть света просто складывается:



Длина когерентности тем больше, чем у́же спектральный диапазон. Для лазеров длина когерентности достигает метров, сотен метров и даже десятки километров со специальными ухищрениями. Обычные диодные лазеры имеют длину когерентности порядка сотен микрон. Обычный нефильтрованный белый свет имеет порядка микрона, но даже с самыми узкими фильтрами длина когерентности для термальных источников не превосходит 2..3 метра в видимом диапазоне.
Пример расчета: пусть длина волны 550 нанометров и узкополосый фильтр 10 нанометров, длина когерентности составит 550*550/10 = 30250 нанометров или 30 микрон.
Если фильтр шириной полосы 100 нм, то длина когерентности 3 микрона.

[Gleb1964]

Мне стало интересно, какой эффект будет иметь наклонное изображение после окуляра. При использовании 20-миллиметрового ортоскопического окуляра (для 250-кратного увеличения) лучший радиус вертикального поля будет при наклоне 7 градусов и с радиусом -166 мм (вверху).

Влад, я почему то не вижу у вас на рисунке, чтобы окуляр был перпендикулярен фокальной плоскости, оба рисунка выглядят так, что лучи идут параллельно оптической оси окуляра. А нужно, чтобы лучи шли под углом 7 градусов к оптической оси, так я понимаю поворот окуляра.
Дайте мне данные по окуляру, я добавлю повернутый окуляр и модель глаза в оптический расчет. Я хочу сделать расчет допусков  (tolerancing ) для Куттера с учетом добавления некоторых подвижек для компенсации. Думаю, предыдущая оценка была даже слишком зажата, на самом деле, схема гораздо свободнее в допусках, если предусмотреть подвижку некоторых элементов при первоначальной сборке.