Светосильный астрограф системы Ю.А. Клевцова

[Клевцов Юрий Андреевич]

Всем спасибо за полезную дискуссию.

[Алексей Юдин]

Цель - узнать возможен астрограф с F/4 с редуктором фокуса 0.7, в результате получить F/2.8. Тема больше авантюрная, но первый габаритный расчет показывает,что пока ограничений нет, экранирование меньше 50% по диаметру.

Чтобы прояснить ситуацию с перспективами подобных систем для широкого круга любителей, проанализировал системы родственные ответу №5 для малых апертур, для более сложной задачи покрыть более соизмеримую с апертурой матрицу, зато при меньшей апертуре.

Окончательно убедился в целесообразности именно интегрально-оптимизированной схемы, квази-Клевцова с корректором, причём отрицательным, вытягивающим около 1:2,1 базовой системы с внутренним фокусом до 1:2,8 и чуточку наружу, обеспечивающим дифракционное качество под всё ту же QHY811 для 300 мм апертуры. Пиксельный масштаб 0,7" выглядит оптимальным для реально доступной любительским инструментам атмосферы, а 9 квадратных градусов - самое то чтобы считать такой инструмент "своим карманным LSST". Экранирование 0,5.

По цене - условный конкурент Officina Stellare RiFast, но он хуже решительно всем - 1:3,8, поле почти такое же - 60 мм, но заявленный RMS спота больше, причём не только на краю, но и на средней зоне поля. Так что скорее даже не 25 k$, а 30 такой будет в малых сериях стоить, вполне под стать камере за 50.

Если же говорить о меньших инструментах, то ещё более дифракционно они масштабируются на народные матрицы IMX455 и IMX461 для 200 и 250 мм соответственно, что с учётом более крупного пикселя даёт большой запас по качеству и побуждает рассмотреть варианты даже быстрее 1:2,8, но по мнению Ivan7Enych-а, высказанного в кулуарах упомянутой выше недавней конференции, любительское астрофото с фильтрами рационально заканчивать  на 1:3, 1:2,8 уже совсем предел. Но для прикладных фотометрических обзоров с многими фильтрами можно рассмотреть что-то такое.

Но главное, чего сейчас не хватает для таких систем - промежуточной между IMX585 и IMX811 матрицы, ~110-мегапиксельного недорогого полнокадра в районе всё тех же 4-8 k$, что QHY600PH/Pro.

А итог таков - в силу отсутствия перспектив массового производства системы Клевцова с консервативными параметрами, её удел в настоящее время - дорогие мелкосерийные телескопы с высокими характеристиками, труднодостижимыми в конкурирующих по цене схемах, либо достигаемыми с худшими массогабаритами и технологичностью в полноапертурных катадиоптриках. Про массовые Клевцовы для любителей можно забыть, как повсеместно перестали производиться сколь нибудь крупные МК - слишком нетехнологично, "самая изуверская для оптика схема", по словам serega2007. Но как высокооптимальный объектив с интересными параметрами и при этом весьма для них технологичный - вполне!

На графиках 300 1:2,8 с полем 4,4 градуса, 65 мм диагональ, IMX811, взвешенный полихром. Волновой фронт - он лучше отражает столь качественную систему, чем споты. Почти на всём поле полиштрель больше 0,8, для светосил ГЗ около 1:1,5 при диаметре 300 это недостижимо ни для однопластиночного ШК, ни тем более для классического МК с малой ретушью. Вот тут потенциал системы Клевцова раскрывается по-полной!
ЧКХ по прямоугольной мире (более привычная расхожим потребителям Imatest) показывает уверенное разрешение частоты Найквиста для пикселя 2,81 мкм, а если сравнивать с принятыми для массовых обзоров фотообъективов критерии, то для качественного современного фотообъектива надо не хуже 60% на 0,2 цикла на пиксель, в данном случае для 71 цикла/мм по краю, в данном случае имеем 64%. Таким образом, система полноценно раскрывает разрешение 250-Мп сенсора и с большим запасом - 150 Мп, ещё больший запас для меньших апертур, 250 и 200 мм.

[Клевцов Юрий Андреевич]

А насколько эта многолинзовая система с разнесёнными, к тому же, компонентами чувствительна в отношении допусков,
и, в частности, допусков центрировки? Исследовался ли этот вопрос? Насколько доступные там марки стёкол?

[VasinV]

я так понимаю, что там два блока линз. центрировку всех этих линз можно сделать методом вточки на токарном станке. Как мне кажется гораздо сложнее выдержать расстояния между гз и блоком со вторичным зеркалом и между блоками линз. А стекло пока ещё есть из советских запасов, подобрать качественное можно

[Клевцов Юрий Андреевич]

я так понимаю, что там два блока линз. центрировку всех этих линз можно сделать методом вточки на токарном станке. Как мне кажется гораздо сложнее выдержать расстояния между гз и блоком со вторичным зеркалом и между блоками линз. А стекло пока ещё есть из советских запасов, подобрать качественное можно

В этой схеме пять оптических блоков, включая главное зеркало. Это, с учётом чрезвычайно высокого относительного отверстия,
должно накладывать жёсткие ограничения на сборку блоков и юстировку. Всё это надо тщательно анализировать. Кроме того,
есть ощущение использования особых стёкол в линзовых блоках. А это дорогие стёкла. Может получиться так, что заявленное
субмикронное качество изображения с учётом этих факторов станет, попросту говоря, недостижимым или обойдётся очень дорого.
Однако, есть возможность, используя 50% экранирование зрачка ограничиться в 300 мм системе всего тремя блоками, но это надо,
конечно, проверять расчётом.

[Алексей Юдин]

В этой схеме пять оптических блоков, включая главное зеркало.

Вариант с большим соотношением 2y'/D схемно такой же как узкопольный в ответе 5, но фактически вся часть после блока вторички становится одним линзоблоком в общей оправе-морковке, да и в варианте 1м 1:3 стоит делать так же.

Кроме того,
есть ощущение использования особых стёкол в линзовых блоках. А это дорогие стёкла.

В обсуждавшемся выше варианте 1м 1:3 "пустой крест" (4 матрицы в углах квадрата 3х3) это критично, поскольку диаметр линз предфокального корректора превышает 300 мм. Впрочем, и там есть варианты. В случае же 300 мм телескопа, линзы выходной группы которого около 100 мм особой проблемы нет.

Ну и надо смотреть правде в глаза - ТАЛ-250К за 3 тысячи долларов давно нет, ТАЛ-300К не появился ни за нормативные 5, ни даже дороже.

Повторюсь, цену на такую трубу 300 1:2,8 я вижу в районе 30 тыс. долл., более чем адекватно для камеры за ~50. Матрица IMX811 себя уже прекрасно зарекомендовала в системах аэрофотосъёмки, не только по разрешению, но и по чувствительности. QHY811Pro уже анонсирована, в ближайшее время ждём появления её у астрономов, самое время строить системы, ориентируясь уже на неё как основной высокоразрешающий вариант, с резервным широкопольным низкого разрешения в виде QHY6060. Обсуждаемый 300 1:2,8, кстати, её тоже терпимо кроет, с плоховатыми уголками в силу резкого нарастания аберраций за расчётным полем, с сильным виньетированием, но для практической работы при необходимости вполне годно!

Это, с учётом чрезвычайно высокого относительного отверстия,
должно накладывать жёсткие ограничения на сборку блоков и юстировку. Всё это надо тщательно анализировать.

Конструктив приватно выслал, встречно буду благодарен за какие-либо опубликованные или ещё нет материалы по теме для непубличного обсуждения.

Всем спасибо за полезную дискуссию.

Отдельно считаю нужным поблагодарить топикстартера, тема нужная и актуальная. Уже более полутора десятилетий активно прорабатываю обсуждаемые семейства, в последние годы их актуальность сильно растёт. Раньше рассматривал в основном семейство Клевцов-2, в силу хорошей ахроматичности базовой схемы. https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/8550/85500M/Study-of-aberrational-performance-of-Klevtsov-family-of-sub-aperture/10.1117/12.981320.short

В настоящее время как в силу ограниченности выбора стёкол для апертур 1м и более, так и в силу прочих соображений смещаю акценты в сторону обсуждённых в теме схем, с достижением апертурной хромокоррекции опорой на разнесённые группы (в моей номенклатуре - "Филд", вслед за Клевцовым-Филдом, опубликованным в частности в Best of ATMJ vol.1 p.65).