Оптика любительского телескопа и ее расчет

[Дрюша]

Но если я правильно понял, то, что сваял господин Каширин - это такой "ZeMIN", который работает в тех же понятиях, что и настоящий ZeMAX. Только нигде этого не написано. Там то же правило знаков, стстема понятий о поверхностях и всё такое. Но если бы я не почитал когда-то про ZeMAX (благо, есть перевод части документации по-русски), то про этот "ZeMIN" (то бишь, РОС) - ни в жисть бы ничего не понял. Это я к тому, что аффтару кажется что его программа "проще" только потому что он сам её писал. Для любого другого человека (кто сам её не писал) она ни фига не проще и не понятнее того же Земакса, а скорее, наоборот.

Ну, если автор делал для себя - оно понятно. Мне своя собственная программа лично для меня тоже понятнее, чем какая-либо другая. Но если начинать с нуля, для человека с улицы, то освоить ZeMAX в той части функциональности, которая реализована в РОС нисколько не сложнее, чем сам РОС (а ввиду наличия документации по ZeMAX и фактического отсутствия таковой по РОС второе - практически нереально). Хотя, с другой стороны, я знаю людей, которые до сих пор юзают Annie... А так... Дело привычки. Насчёт Земакса встаёт только один сакраментальный вопрос. Даже не о доступности его, а о копирайте... Хаканная версия уже разошлась по рукам. Но насколько это уместно обсуждать на конференции? Не прикроют ли её из -за... Нет, даже не самих нарушений, а только призывов к нарушению авторских прав...?

Ну ладно, написал человек - и написал. А для нас, кого интересуют какие-то вопросы конкретно по оптике... Я думаю, следует крепко подумать прежде чем начать окунаться в изучение какой-то совершенно новой для себя программы... Которая - ещё не факт, что даст ответы на все поставленные вопросы. А если даст, то правильные.

И всё же, я думаю, будущее - за интегрированными решениями. Тощий бюджет - это не оправдание. 70 (или даже 90)% на GUI - это норма. Но когда все гравические и интерфейсные оболочки (типа CAD-систем) уже есть, то расчётные модули (где оптика идёт наряду с механикой, термодинамикой и т.п.) - это, типа, надстройки над единой системой. А в той системе должен моделироваться (и оптимизироваться) хоть телескоп, хоть космический корабль (с этим телескопом на борту). Это моя имха.

А ведь интересно было бы скрестить, скажем, ZEMAX с PLPOом... Чтобы посмотреть, как конкретно будет рисовать изображение зеркальце, которое прогибается под собственным весом... И тут же под рукой Aberrator...

Но по-любому, как я понял, более примитивные самоделки, чем уже доступный софт - Ф ТОПКУ! Это касается и моего изваяния, которое сделано под АвтоКЭД. Но я-то писал давно, в начале 90-х... А тут... 2004 год значится... По-моему, это за падло смущать народ и предлагать ему такое.

А обзор конкретных оптических систем, доступных любителю - это, в принципе, могло бы быть интересно.

[echech]

Но если я правильно понял, то, что сваял господин Каширин - это такой "ZeMIN", который работает в тех же понятиях, что и настоящий ZeMAX. Только нигде этого не написано. Там то же правило знаков, стстема понятий о поверхностях и всё такое. Но если бы я не почитал когда-то про ZeMAX (благо, есть перевод части документации по-русски), то про этот "ZeMIN" (то бишь, РОС) - ни в жисть бы ничего не понял.

Что-же мучаться то так - достаточно открыть любой учебник или справочник по расчетной оптике - обычно указанные премудрости излагаются на первом десятке страниц.

Тощий бюджет - это не оправдание. 70 (или даже 90)% на GUI - это норма

Для продукта, который разойдется многими тысями экземпляров, или иначе не будет использоваться (типа бухгалтерских и офисных программ). А для оптических CAD-ов, в которых математика занимает человеко-годы, а тираж измеряется сотнями инсталляций, проблема бюджета весьма актуальна.

Но когда все гравические и интерфейсные оболочки (типа CAD-систем) уже есть, то расчётные модули (где оптика идёт наряду с механикой, термодинамикой и т.п.)

И специалист в какой области будет использовать этот софт? Оптику расчетчику не нужны все эти премудрости связанные с конструированием, силовыми расчетами, термодинамикой и прочим. В тех областях есть свои специалисты (которым возможности в части расчетной оптики - темный лес).

А в той системе должен моделироваться (и оптимизироваться) хоть телескоп, хоть космический корабль

Этакий окончательный CAD для всего на свете. 

А ведь интересно было бы скрестить, скажем, ZEMAX с PLPOом... Чтобы посмотреть, как конкретно будет рисовать изображение зеркальце, которое прогибается под собственным весом... И тут же под рукой Aberrator...

За интерес надо платить - если у вас есть соотв. средства - просто обратитесь к разработчикам этих программ за интеграцией. Обычно их не находится и у более солидных заказчиков, или оказывается, что много проще посчитать деформацию в механическом софте, а затем промоделировать ее влияние на качество изображения в оптическом, представив вычисленную деформацию как ошибку соотв. поверхности.

[343YK9SE9V]

"Дрюша", откровенно я рад слышать от Вас разумные речи: Вы озвучили практическм все мои сомнения. Спасибо!
"Тришка", друзья познаются в беде - это и про Вас; но почему такая неуверенность?
VKMak, в Вас чувствуется осведомленность о предмете, но тоже: почему так робко?

Друзья! Конечно я упустил подчеркнуть, что речь идет не о моделировании конструкции, а об АБЕРРАЦИОННОМ расчете оптики, об оценке качества изображения. Я помню как мне, инженеру-электромеханику, увлекшемуся в 1977 г. оптикой, не хватало именно такого инструмента, который я сейчас, на закате, отдаю любителю. Но опыт общения показывает, что  сегодняшний "любитель" склонен думать чужими руками. Но я хосу напомнить всем, что завсегдатаи форума - это всего лишь сотая часть айсберга, из зеленой глубины которой на нас смотрят десятки тысяч истинных любителей. Давайте дождемся их реакции, их суда.
   И - конечно не в качестве саморекламы - а во имя дела я все-таки предлагаю три урока для потенциального пользователя РОС.

[343YK9SE9V]

УРОК 1.
   Раскройте папку C:\ROS. Зацепив правой кнопкой мыши файл ros.exe, положите его на рабочий стол и создайте ярлык, переименовав на "ROS".
   Открыв у ярлыка Свойства-Экран, задайте Полноэкранный режим, чтобы Вам не отвлекаться на посторонние предметы: ЭВМ не терпит необдуманных действий, и РОС - не исключение. На закладке Разное снимите флажок Предупреждение, и установите Высокий приоритет. На закладке Программа установите флажок Закрывать окно по завершении... Смените значок на пиктограмму с изображением Радиотелескопа и нажмите ОК.

   А теперь спросите себя: что будете изучать - планеты, туманности, Луну? От этого будут зависеть все технические параметры Вашего чудо-телескопа: и светосила (относительное отверстие или диафрагменное число или, короче, D/f ), и требуемая разрешающая способность (допускаемый кружок рассеяния), и размеры полезного поля зрения (т.е. поле, на краю которого размеры кружков рассеяния не более желаемого).
   Сейчас повсеместно используются матрицы ПЗС, которыми оснащены цифровые фотоаппараты. И Вам потребуется знание возможностей своей фотокамеры: диагонали кадра и размера пиксела в микрометрах. В примере ниже при разработке объектива мы будем стремиться уменьшать  размер среднего по полю кружка рассеяния (2ro) до размера пиксела матрицы ПЗС, равного 8 мкм, хотя в «мыльницах» кружок рассеяния составляет около 13 мкм и почти в 3 раза больше пиксела (ок. 3 мкм). Не цепляйтеся за мой выбор: РОС в Вашем распоряжении, и Вы вольны задавать ему свои данные.
   Предположим, мы мечтаем снимать туманности, угловые размеры которых до 4,1 градуса. Объекты слабые, и для сокращения выдержки требуется большая светосила. Для этих целей подойдут и камера Шмидта, и 1-зеркальный Максутов, и система Слефогта, и Ньютон с корректором поля. Здесь Ваш выбор определяется материальными возможностями (карманом,  наличием заготовок и т.п.).
   Перед началом самостоятельных исследований не вредно будет познакомиться с разновидностями оптических систем телескопов, например по одной из монографий Н.Н. Михельвона: «Оптические телескопы» или «Оптика современного телескопа».  Для определенности возьмем систему Слефогта (сейчас познакомимся).

[343YK9SE9V]

УРОК 2.
   Запускаем РОС и, нажав на клавиатуре клавишу пробела, убираем заставку "О программе ROS". Открывается окно "Выбор типа ОС". Вводим 2 (на клавиатуре нажимаем 2, а затем - Enter). В открывшемся окне "ОС с зеркалами: Стр N 1" на 3й странице находим 196: Slefogt0, нажимаем на клавиатуре символ S (или s – безразлично), затем вводим 196.
   Посмотрим, что это такое и с какими характеристиками? - жмем w, затем - t.
   Ах, вон оно что: да это же 2х-зеркальник с 2-линзовым компенсатором во входном зрачке! Плоская поверхность 2й линзы компенсатора просто возвращает пучок лучей обратно, к главному зеркалу. Здесь, в сходящихся лучах, вместо плоского зеркала можно поставить диагональное зеркало или прямоугольную призму с зеркальной диагональю - на стадии расчета конструктивное исполнение ОС не рассматривается, а только имеется в виду.
   Изучаем подарок: качество по полю неплохое. А вот само угловое поле маловатое: даже  если взять матрицу ПЗС с диагональю 25 мм (15х21), получим 2,9 градуса. Значит, при том же линейном поле систему нужно отмасштабировать с коэффициентом 2.9/4.1=0.7.
   Произведем преобразование исходной ОС, входящей в комплект поставки РОС. Для этого: нажимаем пробел, затем q и c. Попав в окно изменения "внешних" параметров, корректируем следующие параметры:
- диаметр входного зрачка (он совмещен с вершиной первой линзы: d1=0): нажимаем d и вводим 155;
- масштабируем: нажимаем m и вводим 0.7;
- увеличиваем поле: нажимаем p и вводим 25.
   Возвращаемся в окно "Работа с ОС", нажав q и затем - w. Снова тестируем: нажимаем t.
   Любуемся на плоды своей деятельности. Что и где в окне тестирования - я уже объяснял в самом начале темы.
   Чтобы распечатать картинку, нажмите Alt+PrintScreen, войдите в PaintBrush или какой другой графический редактор и вставьте   изображение в пустой документ, переведите его в позитив и отправьте на печать. Если Вы работаете под  WindowsXP, то Вам ничего не остается, как подать в ООН петицию (лучше коллективную) на  Б.Гейтца за зажим самодеятельного программирования. А я приношу Вам свои соболезнования: в моей "деревне" (W95, W98 и Millenium) все работает как в лучших домах Лондона и Парижа!

[343YK9SE9V]

УРОК 3.
   Допустим, поле в 3 градуса с кружком рассеяния не более 16 мкм Вас не устраивает (как мы договорились на берегу, будем стремить кружок рассеяния к 8 мкм).
   Тогда нажмите пробел, вернитесь в окно "Работа с ОС" и нажмите клавишу o (оптимизация).
   С 23 мкм средний кружок снизился до 20.5. Не достаточно? Поиграйте величиной приращения по  параметрам. Для этого войдите снова в окно изменения "внешних" параметров, нажмите   дважды клавишу t (изменить параметры оптимизатора - изменить delta – и поварьируйте величиной delta в пределах, например, от 0.2 мкм до 0.01 мм. Все равно туго идет? - значит, мы многого хотим от этой системы при выбранных параметрах: 1:2, ф 155 с полем 4.5 градуса. Загляните в книжку Г.М. Попова "Современная астрооптика": какое там угловое поле? – а намного ли «умнее» наш вариант?!
  Поэтому вернемся в главное окно и выберем ОС № 196. Изменим у нее поле с 10 мм на 25, а входной диаметр – с 240 на 180. И снова протестируем.
Достигли?

[343YK9SE9V]

   Я поражаюсь: никто из Вас не пролистал базу данных!
   Для меня-любителя - это - золотое дно! Ведь здесь собраны практически все ОС, известные в литературе. Вы, "Дрюша", рассуждаете о ZEMAx-е - и не заметили, что в РОС также легко просмотреть весь список ОС, как и в LenzViewer-е!
   Да, в РОС есть нечто от UNIX-а (в смысле аббревиатурности, шарадности). Но разве не также обстоит дело с любой новой программой?! А когда ее освоишь, то сам себе удивляешься: чему сопротивлялся?!

   Я удаляюсь с Форума. Если кого обидел ненароком: простите за неуклюжесть.
   Низкий поклон Мхитарову и Никитину.
   Всем чистого неба и ясного будущего!

[Mike_A]

Если Вы работаете под  WindowsXP, то Вам ничего не остается, как подать в ООН петицию (лучше коллективную) на  Б.Гейтца за зажим самодеятельного программирования. А я приношу Вам свои соболезнования: в моей "деревне" (W95, W98 и Millenium) все работает как в лучших домах Лондона и Парижа!

Писать-то зачем? Билли от этого ничего не сделается. Проще взять свободный компилятор (GCC, FPC etc...) и пересобрать проект под 32/64 разряда и не мумукаться с ДОС-ом.
А на чем написан РОС? Какой язык?

[Денис Никитин]

Я удаляюсь с Форума. Если кого обидел ненароком: простите за неуклюжесть.
Низкий поклон Мхитарову и Никитину.  Всем чистого неба и ясного будущего!

Уже уходите, очень жаль, я очень расчитывал на "Основы формообразования оптических поверхностей". Тем не менее всяческих Вам успехов.

[ilya]

Кстати а никто не может прислать мне РОС по почте,а то по той ссылке архив не работающий предлагается.

[Дрюша]

   Я поражаюсь: никто из Вас не пролистал базу данных!

FА я поражаюсь, что кто-то вообще удосужился скачать и открыть архив...

   Для меня-любителя - это - золотое дно! Ведь здесь собраны практически все ОС, известные в литературе.

А что любителю надо - это вообще по пальцам пересчитать можно. Процентам 95 - 99 - Ньютона вот так хватает. Остальным - Кассегрен, Ричи-Кретьен, Шмидт (Ньютон  и -Кассегрен), Максутов (тоже)... Ну, можбыть, ещё Волосов... Но кто купил готовый, тому расчёт на фиг не нужен, там уже всё расчитано. Я имею в виду тех, кому реально не только посчитать, но и сделать. Ньютонщиков и кассегренщиков интересует больше габаритная геометрия (выносы, размеры, поля, диафрагмы...) В этой проге такого нет. А что касается оптики - там чисто аналитические формулы. Есть в разных книжках. Но если даже по формулам посчитать величину асферики или эксцентриситет... Вопрос о том, а как СДЕЛАТЬ. Многие методы контроля вообще обходятся без знания таких величин (ну, может, для Р-К только интересно)

 Я удаляюсь с Форума. Если кого обидел ненароком: простите за неуклюжесть.

Обидчивый, однако... Интересно, а чего хотел-то?

 Всем чистого неба и ясного будущего!

Аналохiчно.

[echech]

А что любителю надо - это вообще по пальцам пересчитать можно

Это не совсем так - кроме базовых схем есть масса их вариаций, бесчетное количество окуляров, вариантов линз Барлоу, проекционных объективов и их сочетаний. Кроме того часто возникает необходимость оценить чувствительность тех или иных компонетов оптической схемы к разъюстировкам.

[ilya]

Пожалуиста!Пришлите мне программку по почте!Скачаная по ссылке не работает  у меня.

[Дрюша]

Это не совсем так - кроме базовых схем есть масса их вариаций, бесчетное количество окуляров, вариантов линз Барлоу, проекционных объективов и их сочетаний. Кроме того часто возникает необходимость оценить чувствительность тех или иных компонетов оптической схемы к разъюстировкам.

А у вас есть конкретные данные (в любом виде, хоть на бумаге) ка нонкретные оптические системы, которые конкретно можно конкретно купить? Ну, хотя бы на Индустар-50 или Гелиос-44?

У меня - нет. Но абстрактная схема Индустара или Гелиоса меня мало интересует. Всё равно, я шлифоваь-полировать по ним сам не буду. А как ведёт себя готовое изделие - это интересно.

[andreichk]

У меня этот РОС вместо букв кракозябрами писал и ни в какую не хотел в оконном режиме работать

[Germ]

Нормальная программа, правда по ESC все время вываливается Библиотека систем очень интересная.  Чувствуется, что автор не дружит с современными системами меню. Но разве это главное? Чувствуется большой опыт - пропущенные сквозь себя схемы.  Если автор все же еще читает форум, то просто дружеские советы, как избежать нестабильности при старте.

A) Поместите egavga.bgi (да и help) туда же, где и *.exe.
B) Сделайте меню тоже в "графике" - в том же режиме, что и "тест системы".
C) Приделайте сохранение схемы в BMP. Это же нетрудно - но здОрово.

При этих Ваших минимальных усилиях будет удобно почти всем без исключения вникнуть в Ваше творчество.
Лично от меня - огромное спасибо за Ваш труд!

[ilya]

Вот у меня тоже с кодировкой беда какая то!Как исправить?

[Germ]

Вот у меня тоже с кодировкой беда какая то!Как исправить?

Когда тексты на весь экран? Или даже после ALt-Enter? Если и после второго, то:

Start - Control Panel - Regional and Language Options - Advanced - Language for non Unicode programs: Russian.

[ilya]

Спасибо большое!Все починилось!

[деда]

Я вот решил тряхнуть стариной - забрел на ваш форум. Все тут нахваливают земакс и костерят любителя, который отдал вам свою самоделку. Земакс - это што? - опал в виндосе. А этот господин (как его дрюша окрестил) звездочки рисует через твой телескоп - сразу вишь, чего он покажет.
Вот и я завел в РОС одну системку - пвальчики оближешь! Во, смотри - куда там твой Клевцов!