Так-ли страшна кома Ньютона, как ее малюют?

[LifeIsGood]

У "быстрого" Ньютона проблема в том, что большинство окуляров плохо работает при таком относительном отверстии. Если сделать рефрактор 1/4.5 или какой нибудь катадиоптрик, то там окуляр тоже все перепортит. Для решения проблемы быстрых телескопов нужны дорогие окуляры типа Наглеров.
Кому в том виде, в котором я ее вижу на фотографиях я в Ф/4 не вижу... Но звезды по краям очень кривые.

[Дрюша]

Хочу заметить только то, что для того чтобы можно было наблюдать на дифракционном пределе, нужно иметь разрешающее увеличение. Примем в качестве такового такое увеличение, при котором выходной зрачок имеет диаметр 1 мм (это общепринято, хотя, имхо, можно взять 2 мм: при выходном зрачке 2 мм увеличение телескопа как раз равно соотношению дифракционной разрешалки этого телескопа и человеческого глаза с остротой зрения 1.0) или буду писать через тире (как диапазон): 1 - 2 мм - это выходной зрачок. Тогда фокусное расстояние окуляра при отн. фокусе 4.5 должно быть соответственно 4.5 - 9 мм. 6.3 мм тоже входит в этот диапазон. Так вот, только для окуляров такого фокуса имеет смысл пытатья выдержать критерий Релея (0.25 лямбды - это для PTV, то есть, полного размаха, а для RMS или среднеквадратической ошибки фронта это будет, кажись, 0.03 лямбды).

Поскольку не стОит особо расчитывать на то, чтобы получить в окуляре изображени дифракционного качества в видимом угле поля зрения больше чем 15-20 градусов (пусть окуляр показывает 45-60, но на периферии этого поля он уже заметно мажет, и это, увы, - норма), то это соответствует линейному полю зрения 1 - 3 мм в диаметре (первое - для окуляра F=4.5мм на поле 15 градусов, второе - F=9 мм на поле 20 градусов). Если какой-то из короткофокусных окуляров не сможет нарисовать приемлемого (дифракционного качества) изображения на таком поле - ф памойку ево! А Ньютон с отн. фокусом 4.5 на таком ЛИНЕЙНОМ расстоянии (0.5 - 1.5 мм от оси соответственно, что соответствует полю зрения диаметром 1 - 3 мм) нарисует примерно так. На 0.5 мм от оси спот полностью уложится в кружок Эйри, а на 3 мм - примерно вдвое превысит его. То есть, качество изображения по коме ПРИМЕРНО соответствует ожидаемому. Ну, где-то примерно на поле диаметром 2 мм примерно будет соблюдён баланс...

Замечу, что линейные размеры пятна комы и кружка Эйри, а так же их соотношение на данных линейных расстяниях от оси (т.е. на данном линейном поле зрения) будут одинаковы для всех параболических зеркал с отн. фокусом 4.5 (т.е. и 250:1125 и 500:2250 и 100:450)

Мне, чесгря, наплевать на RMS по волновому фронту. Я не знаю, какой она ДОЛЖНА быть. И даже критерию Релея 1/4 Л по PTV я не верю. Я тупо сравниваю пятно рассеяния от комы с кружком Эйри. Имхо, это нагляднее.

Вывод. Отн. фокус 1:4.5 на пределе целесообразности рулит с дешёвыми короткофокусными окулярами (и то, не факт). Для визуала никаких корректоров не надо.

[echech]

а можно ли по спот-диаграмме однозначно предсказать величину искажений фронта?

Не вполне. Дело в том, что поперечные аберрации это производная волновой аберрации по координатам на выходном зрачке. Задача восстановления функции по ее производной (интегрирование) не всегда может быть решена корректно. Только при соблюдении некоторых граничных условий. Например, по Гартманограмме вполне восстанавливают деформацию волнового фронта.

Мне, чесгря, наплевать на RMS по волновому фронту

Напрасно - критерий Марешаля основанный на СКВ неплохо коррелирует с критерием Штреля для дифракционно ограниченных систем. Обычно считают, что СКВ 0.07 дл. волны - порог, при котором система мало отличается от идеальной.

Вывод. Отн. фокус 1:4.5 на пределе целесообразности рулит с дешёвыми короткофокусными окулярами

Странный вывод. А 1:10 не "рулит"? И потом, вы полагаете, что Наглеры и проч. дорогие окуляры более "рулят" при 1:4.5, чем симметричный окуляр? У вас есть какието конструктивные данные таких окуляров и расчет их качества? Или вы основываетесь на рекламных сообщениях? В своей практике наблюдений я, признаться, не видел окуляров, которые рисуют лучше, чем симметричный. Ему не хватает поля зрения, но в пределах своего поля этот тип, пожалуй, из лучших.

Вот сравните СКВ симметричного (из первого постинга) и ортоскопического (лантановые стекла!) окуляров 6.3 мм при тех же 1:4.5:

42 градуса/4.6 мм - симметричный: 0.74 волны; ортоскопический: 1.67
21 градус/2.4 мм - симметричный: 0.30 дл. волны;  ортоскопический: 0.50
10 градусов/1.2 мм - симметричный: 0.15 дл. волны;  ортоскопический: 0.24
5 градусов/0.6 мм - симметричный: 0.08 дл. волны;  ортоскопический: 0.12
центр поля зрения - симметричный: 0.04 дл. волны;  ортоскопический: 0.05

[onwlad]

Вот сравните СКВ симметричного (из первого постинга) и ортоскопического (лантановые стекла!) окуляров 6.3 мм при тех же 1:4.5:

42 градуса/4.6 мм - симметричный: 0.74 волны; ортоскопический: 1.67
21 градус/2.4 мм - симметричный: 0.30 дл. волны;  ортоскопический: 0.50
10 градусов/1.2 мм - симметричный: 0.15 дл. волны;  ортоскопический: 0.24
5 градусов/0.6 мм - симметричный: 0.08 дл. волны;  ортоскопический: 0.12
центр поля зрения - симметричный: 0.04 дл. волны;  ортоскопический: 0.05

Ув. Тришка, не могли ли Вы привести подобные данные при относительном отверстии, скажем 1:8.
Принято, что один из предпочтительных дизайнов окуляров для планетарных наблюдений - ортоскопический.
А то "захудалый" Плессл лучше даже его на оси... 

[tlgleonid]

Принято, что один из предпочтительных дизайнов окуляров для планетарных наблюдений - ортоскопический.
А то "захудалый" Плессл лучше даже его на оси... 

Преимущество ортоскопика только в большем выносе выходного зрачка (для наблюдения планет используют кортокофокусные окуляры и с малым выносом симетричных окуляров наблюдать становится некомфортно) и в отсутствии бликов. В остальном же на оси аберации обеих типов должны лежать далеко за пределами человеческого глаза.

[Дрюша]

Вывод. Отн. фокус 1:4.5 на пределе целесообразности рулит с дешёвыми короткофокусными окулярами

Странный вывод. А 1:10 не "рулит"? И потом, вы полагаете, что Наглеры и проч. дорогие окуляры более "рулят" при 1:4.5, чем симметричный окуляр?

Ну, при 1:10 - тоже рулят, наверное. Но не на пределе целесообразности. А с многократным запасом. Тогда простой Ньютон с параболическим зеркалом имеет поле гораздо шире, чем может показать любой окуляр, даже самый дорогой Наглер... Но вообще, при 1:4.5  трудно подобрать такой окуляр, чтобы хорошо казал даже на оси. Рамсдены, Гюйгенсы - сразу в сторону. А при 1:10 (ну ладно, возьмём реальнее - 1: наверное, и окуляры покажут пошире, там где можно углядеть дифракцию... А если взять ЛБ (да хоть бы и 2Х от НПЗ)... Она может даже УЛУЧШИТЬ ситуацию. Т.к. она если даже и вносит какие-то аберрации (сферическую, вторичный хроматизм), то они ПРОТИВОПОЛОЖНЫ окуляровским (тех же супер-Плёсслов от того же НПЗ). К тому же, там окуляр работает с экв. отн. фокусом 16-20

[echech]

Ув. Тришка, не могли ли Вы привести подобные данные при относительном отверстии, скажем 1:8.

Нет проблем.

СКВ симметричного и ортоскопического окуляров 6.3 мм при 1:8
====================
42 градуса/4.6 мм - симметричный: 0.33 волны; ортоскопический: 0.77
21 градус/2.4 мм - симметричный: 0.17 дл. волны;  ортоскопический: 0.26
10 градусов/1.2 мм - симметричный: 0.08 дл. волны;  ортоскопический: 0.12
5 градусов/0.6 мм - симметричный: 0.04 дл. волны;  ортоскопический: 0.06
центр поля зрения - симметричный: 0.01 дл. волны;  ортоскопический: 0.01

Принято, что один из предпочтительных дизайнов окуляров для планетарных наблюдений - ортоскопический

Да есть такое мнение. Симметричные много дешевле и не так интересны для раскручивания мифов.

Преимущество ортоскопика только в большем выносе выходного зрачка

Увы, и это не так. Вынос зрачков у этих окуляров примерно одинаков. Так для приведенных расчетов. У ортоскопичного 4.4 мм при сферической в зрачках 0.9 мм, у симметричного те-же 4.4 мм при меньшей (0.6 мм) сферической аберрации в зрачках. Отмечу так-же, что и кривизна поля зрения у симметричного много меньше.

Ортоскопический окуляр был разработан Аббе не для наблюдения планет, а для уменьшения дисторсии (название орто-скоп переводится примерно как правильно-вижу), что очень важно при окулярных измерениях. Так, в приведенных расчетах, у ортоскопического окуляра дисторсия менее 1.2%, а у симметричного аж 10%. Насколько это важно при наблюдении планет? Не думаю, что существенно.

[onwlad]

Ортоскопический окуляр был разработан Аббе не для наблюдения планет, а для уменьшения дисторсии (название орто-скоп переводится примерно как правильно-вижу), что очень важно при окулярных измерениях. Так, в приведенных расчетах, у ортоскопического окуляра дисторсия менее 1.2%, а у симметричного аж 10%. Насколько это важно при наблюдении планет? Не думаю, что существенно.

Ага, теперь все понятно.
Получается, что ортоскопический дизайн оптически ничем не лучше симметричного. Единственно менее склонен к образованию бликов.

[echech]

Единственно менее склонен к образованию бликов.

Почему?
И там и там 4 поверхности стекло/воздух. И там и там пара поверхностей стекло/стекло.

[onwlad]

Единственно менее склонен к образованию бликов.

Почему?
И там и там 4 поверхности стекло/воздух. И там и там пара поверхностей стекло/стекло.

Дык, в Михельсоне "Оптика астрономических телескопов и методы ее расчета" про этот ортоскопический окуляр так и написано -"он свободен от бликов". Откуда переписывал это Михельсон - я не знаю, наверное с Максутова  .

Может дело в радиусах кривизны глазной линзы или еще в чем-то

[echech]

Он свободен от бликов настолько же насколько и симметричный окуляр.
Во всяком случае положение автоколлимационных точек - которые косвенно дают знать о поведении бликов - у них схожи.
Возможно Михельсон имел ввиду сравнение с окулярами, в которых имеется плоскость стекло/воздух обращенная к предмету. Типа Гюйгенса, Рамсдена и некоторых упрощенных дизайнов Кельнера и Плёсла. Из современных симметричных окуляров стараются выжимать все и их наружные поверхности далеки от плоскости.

[Дрюша]

А чё если взять такой псевдо - Кёльнер (дальнейшая модификация Рамсдена) или даже псевдо-Гюйгенса (аналогично). Там, скажем, полевая линза заменена на клеенный ахроматический дуплет (объектив от бинокля БГЦ 4х40), а глазную линзу - на триплет или индустар (фотографический объектив фокусом 40 -50 мм, хотя есть 28 и 35 мм). Фотографический объектив - это не хухры-мухры: он не только ахромат, но и апланат, анастигмат, с плоским полем шириной 45-50 градусов. Может быть, такая самоделка задвинет самые наглые наглеры?

З.Ы. Про светопотери в многолинзовых системах я знаю не хуже вас. Но. Объективы тоже бывают "МС", да и при наблюдении планет это не так важно...

[echech]

Может быть, такая самоделка задвинет самые наглые наглеры?

Увы, не "задвинет". Проблема такой самоделки в том, что выходной зрачок будет иметь отрицательный вынос.

[Дрюша]

Да у меня, вроде, такой есть, и не отрицательный... Поле, правда, не такое как хотелось бы (конкретный "Индустар-69" от "Чайки-2" сильно виньетирует.) А так... Идея, вроде, интересная. Взять бы фотообъективчик посветосильнее... У чайковского индустара диаметра не хватает. От Фэда-Микрона, что ли... Но конкретно его у меня нет.

[INPan]

Я конечно извиняюсь, что влез в диалог специалистов...
Попробовал я тут смоделировать в ATMOS-е кому параболы 10" F/4.5... Не хотел бы я видеть на снимках дипскаев такую кому.
А малюют её примерно так:
Левый рисунок на расстоянии 1/8 градуса от оптической оси, правый 1/4 градуса. Может быть применение каких-то особых окуляров и исправит ситуацию при визуальных наблюдениях, но заниматься астрофотографией без корректора комы на таком телескопе нет смысла мне кажется.

[echech]

Речь все-же шла не о фотографии.
Но даже и в случае астрофото кома начинает проявлять себя много дальше от оси.
Для тусклых звезд максимум в вершине комы обычно оказывается единственным проработанным, а для ярких ореол многократно превышает размер дифракционного пятна.
Но корректор для по-настоящему широких полей в астрофото через Ньютон, конечно, необходим. Но в этом он не одинок - Кассегрену (включая Максутовский или Шмидтовский) потребуется компрессор, АПО - корректор-спрямитель поля. Даже Ричи-Кретьен лучше работает с корректорами поля.

[echech]

Да у меня, вроде, такой есть, и не отрицательный...

Диафрагма (ирисовая) у него внутри? Стало быть он расчитан на нахождение выходного зрачка внутри объектива. Можно, конечно, заставить его работать нештатно (позволив главным лучам идти нерасчетным образом), но тогда и аберрации будут далеки от расчетных и поле будет сильно завиньетировано.

[Дрюша]

Диафрагма тут не причём. Всё равно она открыта полностью. А виньетирование поля исходит не от неё, а от оправ передней и задней линз.

Разумеется, режим работы "нештатный". Какая тут может быть штатность? И всё же, режим работы не слишком далёк от "штатного". То есть, тут задача - преобразовать расходящийся луч в параллельный. Но не на апертуре 20-30 мм (родная полная апертура самого объектива), а на 5-6 (до 7) мм - что соответствует равнозрачку. И эти 5-6 мм рабочей апертуры могут рассматриваться как ЧАСТЬ возможной полной апертуры этого объектива (которая 20-30 мм). Естественно, если он достаточно хорошо работает на полной апертуре, то на любой её части (даже не центральной) - по крайней мере, НЕ ХУЖЕ. Так что, эта "нештатность" сама по себе не должна радикальным образом менять качества системы. Просто, на разных полевых углах (для разных растояний от центра поля зрения) работают разные участки (диаметром 5-6 мм) полной апертуры. И центры этих участков не обязаны совпадать с центром апертурной диафрагмы.

В моём варианте (из тех стёкол, которые под руку попались) это больше похоже на "Гюйгенс". Полевая линза имеет фокус раза в 2 длиннее глазной, и фокальная плоскость утоплена под ней. Вынос фокуса невелик по сравнению с размерами компонент, но при эквивалентном фокусе окуляра 30-50 мм это не критично. 10 мм хватило бы за глаза. Да и объектив от театрального бинокля - это не верх совершенства... Диаметр 40 мм маловат, да и экв. фокус окуляра попадает в тот диапазон, где можно найти нормальный окуляр...

Диаметр "глазной" линзы 10 мм (у "чайковского" Индустара-69) маловат. Потому  поле режет. Но если взять "Гелиос" (конкретно МС Гелиос-44-3 или "М") или Юпитер-8 (50:1.5) вместо глазной линзы... А в качестве полевой линзы... Вот, есть у меня проекционный объектив КО-140М (F=140 мм 1:1., схема похожа на Петцваль, у него передняя склейка похожа на ахроматическую, но при попытки использовать как объектив трубы имеет небольшую сферическую (а явного хроматизма я не заметил, во всяком случае по нему на порядок лучше, чем одиночная линза аналогичного диаметра и фокуса). Так вот, диаметр у неё 78-80 мм, а фокус около 30 см. Есть также объективы от бинокля (D 50 F~200). Если их поставить как полевую линзу (или редьюсер фокуса), а за ней поставить нечто вроде "Гелиоса"... Ну, короче, мне нужен окуляр с эквивалентным фокусом 50 мм и максимально возможным полем. Для 1:8 (250:2000) это будет равнозрачок. А поле 50-78 мм - самое оно. Я не говорю про дифракционное качество или полное отсутствие виньетирования... Фиг с ним. Но поле размером полтора-два градуса при увеличении 40Х (для 250 мм это равнозрачок) - это нечто. В два градуса я запросто попаду навскидку. И даже в полтора. В градус - труднее.

Но к сожалению, промышленность не выпускает даже 2-дюймовых окуляров с фокусом 50 мм. Как-то на /ссылка запрещена правилами форума/ валялся 2-дюймовый окуляр с фокусом 50 мм, однако поле у него было отнюдь не 50 мм, а полевая диафрагма, кажись, 37-38 мм. То есть, видимое поле 35-40 градусов, а даже не 53. Бывают, правда, UWA с фокусом 35-40 мм и практически полным 2" полем (ну, если не 50, то 45-48 мм), однако они стоят денег. Но тогда уж захочется равнозрачкового UWA, ну пусть не 90 градусов, а хотя бы 64-75... То есть, с линейным полем 70-80 мм. Двухдюймовая посадка тут уже идёт лесом, ну и фиг с ней. Самоделка же! Хотя, где-то бывает и 3-дюймовая посадка (например, у такахашевских апохроматических рефракторов). Но это уже не про мою честь.

Лично мне интересна такая конфигурация. Крупная диагоналка (недавно прикупил 70 мм по малой, что для 250 мм даже не самая крупная: я не отказался бы от 85-90 мм) на откидной стойке. Когда-то у меня была такая, но та была тяп-ляп. По-хорошему надо бы управление откидухой электрическое или пневмо... Чтобы руками внутрь трубы не лазить (а то весь смысл теряется). Так вот, эта откидная стойка, крупное диагональное зеркало, большое поле и вынос фокуса, жёстко встроенный слабый (равнозрачковый) окуляр. А за откидухой - нормальная диагональ (разные варианты от 17 до 45 мм) и обычные окуляры (скорее всего, 1.25", а 2" - слишком жирно будет). А вообще, у меня сменные "морды" (т.е. передние части трубы). В одной из них "алькоровская" диагональ размером 17 мм по малой, отрицательный вынос (утопленный фокус) Ньютона и обязательный окулярный микроскоп. Поле там мизерное (3-8 мм) и полноапертурный искатель (равнозрачковый окуляр) был бы очень кстати. Но и для обычного окуляра (поле до 30 мм) он бы очень не помешал. Так что, по-хорошему такие "откидухи" стОило бы поставить на все "морды" (кроме той, у которой диагоналка 70 мм - своя "родная"). Кстати, может быть, качество там требуется не самое высокое, и вполне сойдут диагоналки, вырезанные из сколько-нибудь точных плоскопалаллельных пластин (скажем, светофильтров от МТО-1000). Её качество хоть и не дифракционное, но авось, будет соответствовать такому самодельному окуляру... Да и глаз на полном зрачке в сумерках обладает не самой высокой разрешалкой... Для режима "искателя" - вполне сойдёт. А потом - чик, и откидуха убрана. Тогда можно ставить большие увеличения на уровне дифракции. Но в прежнем варианте, какой у меня был, при убирании и выдвижении "откидухи" нужна была довольно большая сила, и инструмент неизбежно сбивался с наведения на объект... Тогда я стал делать сменные "морды"... Кстати, фокусировка (но довольно грубая) у меня может осуществляться продольным перемещением всей "морды". Так что для равнозрачкового окуляра ничего больше и не надо.

[VD]

Диафрагма тут не причём. Всё равно она открыта полностью. А виньетирование поля исходит не от неё, а от оправ передней и задней линз.

Сама диафрагма, конечно,  непричем.  Все дело в ее расположении (положении).  Для объектива ее положение - положение входного зрачка.  А если перевернуть объектив и использовать его как окуляр, то положение диафрагмы будет уже положением выходного зрачка. И чтобы наблюдать в штатном режиме, когда все лучи идут, как расчитано, надо совместить зрачек глаза с выходным зрачком окуляра (тут перевернутого объектива).  А это физически невозможно. 

В общем,  сочинять окуляры на коленке, из случайных стекол,  часто не понимая что к чему, есть  весьма сомнительной пользы времяпрепровождение в наш век.  Другое дело во времена Галилея! 

[echech]

Диафрагма тут не причём

При некоторой степени силы воли все непричем и непочем. 

Всё равно она открыта полностью. А виньетирование поля исходит не от неё

Виньетирование в принципе не может происходить на апертурной диафрагме.

а от оправ передней и задней линз

Дело не виньетировании, а в том, что полевые пучки идут нерасчетным образом от чего компенсация полевых аберраций нарушается - вплоть до полного развала.