Повышение контраста изображения в телескопе

[wladimir]

Передо мной встали три задачи.
1. Наблюдение покрытия астероидом Европой звездочки 11m в 21-го сентября при высоте Солнца –4 –6 градусов. Фактически в сумерках.
2. Наблюдение покрытий звезд Луной. Как показало первое же наблюдение, при яркости звезды 5m точность измерения – доли секунды. При яркости 8-9m – секунды, т.к. яркий свет от Луны затрудняет наблюдение слабых звезд.
3. Наблюдение дисков планет – тут мне всегда хотелось, как в телевизоре, повернуть ручку “контраст” до отказа.

Все эти задачи сводятся к повышению контраста изображения в центре поля зрения. Однажды сняв окуляр я увидел – подчеркиваю – увидел внутренность своего Ньютона (203мм). Он с 2-х дюймовым фокусирующим устройством и дальше стоит переходник на «нормальный» окуляр. Т.е. “дырка” через которую я видел нутро больше 50 мм. Я понял, что и окуляр видит тоже самое, а это был свет понижающий контраст изображения! Первая мысль была чернить, чернить и еще раз чернить. Потом решил попробовать отсекающую все лишнее диафрагму. Т.к. обратил внимание на то, что при наблюдениях в сумерках, через открытый конец трубы сильно освещается левая боковая стенка фокусирующего устройства. После проб с несколькими диафрагмами, я убедился в справедливости своих подозрений. Контраст изображения Марса и Луны заметно возрастал.
 В настоящее время я установил на входе лучей в фокусирующее устройство фотообъектив Индустар 23У с вынутыми стеклами (используется только диафрагма). Установлен он так, что кольцо управления диафрагмой можно захватить пальцами. Максимальный диаметр диафрагмы около 23 мм. Установлен на расстоянии 120 мм от фокуса. Фокусное расстояние – 1200мм. Ширина пучка составляет в сечении диафрагмы 20 мм. Практически я сейчас при наблюдении Марса диафрагмирую до наилучшей на мой взгляд картинки и дальше наблюдаю. Как правило это начало понижения яркости изображения. При установке чеширского окуляра видно, что диафрагмирование ограничивает пучок по видимому диаметру зеркала телескопа. Если вращать дальше, то это эквивалентно уменьшению апертуры. В итоге получился телескоп с переменной апертурой. Это удобно с нашей атмосферой. Схема показана на рисунке. Голубой – вредная засветка. Оранжевый – полезное изображение Марса.
   20.07.03. Провел количественную оценку эффективности приспособления. В чеширский окуляр вставил светодиод. Телескоп днем направил в южную сторону неба и замерил напряжение на светодиоде при разных входных отверстиях фокусирующего устройства. При этом солнце было почти на западе, и сквозь облака освещало зону трубы против окуляра. Моделировались сравнительно жесткие условия наблюдений.
Результаты:
   Полностью открытый (вынута диафрагма) D=51мм   U=7,2 мв
                     Диафрагма полностью открыта D=23 мм   U=5,2 мв
          Через диафрагму видно только зеркало D=20мм  U=4,8 мв
Из полученных результатов видно, что паразитная засветка понижающая контраст составляет (7,2-4,8)/4.8=0,5 или 50% от полезного сигнала. И засветка заметна при полностью открытой диафрагме. Конечно это при весьма жестких условиях. При 20 мм диафрагмы, виньетирование в центре поля зрения еще отсутствует и телескоп сохраняет все свои параметры. Одновременно эта проверка позволила оценить качество чернения китайскими товарищами труб телескопов для российских ЛА.
 Теперь я пытаюсь разработать конструкцию, чтобы диафрагма менялась при вращении  окуляра. Сейчас приходится лезть в телескоп рукой. Перебрал  несколько вариантов, но все мне кажутся сложными для изготовления. Еще один вариант – диафрагму с круглым отверстием перемещать вдоль оптической оси. Преимущество – диафрагма круглая. В фотообъективе получается шестигранник. Но как это скажется на изображении не знаю. Надо пробовать.
 В итоге ясно, что телескоп стал ”видеть” лучше в сумерках – доказательство: наблюдение Деймоса (как я понимаю его наблюдение – проблема контраста). Но пока не наблюдал покрытия Луной слабых звезд. Это теперь до начала следующего месяца. А вид звезд яркостью 11m - жалко время терять, пока Марс видно. Правда 16 го я видел Деймос в 4ч20м, до восхода оставалось 45 минут, а его звездная величина – 12m. Высота Солнца в этот момент –4,5 градуса. Причем видел уверенно, хотя и боковым зрением. Попытаюсь себя пересилить и отнаблюдать звездочки 11 m , но не уверен, смогу ли бросить Марс - пока это выше моих сил. Таким образом, задача 1 – наблюдение покрытия Европой слабой звездочки видимо определится погодой. Техника готова.
 Еще раз подчеркиваю, что данное приспособление эффективно в условиях сумерек, или посторонних источников света (например Луны или фонарей), а для «нормальных» условий наблюдения, оно не нужно. Опробовано только в телескопе системы Ньютона с двухдюймовым фокусирующим устройством. Что это даст для рефракторов, или максутовых – надо пробовать.
 Закончу лозунгом: Виньетирование в нужном месте на службу всем российским любителям астрономии!
Надеюсь корифеи  от оптики не побьют меня.

[Ed_Trygubov]

Работать будет. Чтобы ещё улучшить конраст, наклейте напротив окуляра(на противоположной стенке трубы) круг из черного бархата. Да, желательно, чтобы  диафрагма пропускала хотябы осевой пучёк без срезания. Его срезание уже не улучшит контраст(то же относится к 2" окулярам - будет слишком большое виньетирование по полю).  Кардинально (увы только в теориии) можно было поставить оборачивающую систему дающую промежуточное изображение, поставить в его плоскости диафрагму и "примочить" паразитный свет ещё сильнее, но на практике оборчивающая оптика  "порушит" изображение более существенно(и аберрации и собственное рассеяние) , чем поможет в борьбе с рассеяным светом.


С ув. Эд

[Vitaliy]

Очень интересное и остроумное решение.
А шестигранная диафрагма это хорошо. С помощью такой диафрагмы удалось сфотать спутник Сириуса. Вот по этому вам и быстрей всего удалось наблюдать спутник Марса.
http://www.astronomer.ru/data/library/books/sikoruk/glava1/1_7.htm

[wladimir]

Виталий! Что то я сомневаюсь насчет сравнения спутника Сириуса и спутников Марса. Там расстояния в секунды, а у Марса - десятки секунд. Все таки тут проблема контраста. Спутники Марса находятся за пределами дифракционной картины, а спутник Сириуса - на границе, или даже внутри ее. Спасибо за хорошие слова. Попробуй сам. А я сейчас у жены кусочек черного бархата выпрашиваю...

[shandrik]

А шестигранная диафрагма это хорошо. С помощью такой диафрагмы удалось сфотать спутник Сириуса.

Виталий, Вы же писали, что в фотографии не разбираетесь. На каком инструменте был сделан снимок - на Вашей "офигенной желтой пушке?"
Не просто так спрашиваю - это одна из мечт моего астродетства. Я столько времени провел за школьным рефрактором, пытаясь его отыскать...  

[Vitaliy]

Привет.
Так это не мне удалось, а Ди Чикко. Информацию взял из всеми любимой книги "Телескопы для любителей астрономии" Леонида Леонидовича Сикорука. Под моим предыдущим сообщением я поместил ссылку на его книгу.
Удачи.

[wladimir]

 Последнее время меня сильно стали раздражать кресты от растяжек на изображении Марса. Решил купить рефрактор. И тут меня осенило! Почему нет крестов рефракторе? Да потому что дырка круглая. А что мешает в рефлекторе сделать круглую дырку?. Взял кусок картона. Провел окружность 203 мм – по диаметру зеркала, потом окружность 80 мм касательную с первой. Вырезал дырку, потом вырезал круг по наружному диаметру трубы телескопа, установил. Взглянул на Марс. Тускловато, но контраст!!! Это получился супер-апохромат-брахит с апертурой 80 мм. Увеличение терпит до 200х.
 Потом творчески развил – вырезал 4 дырки по 76 мм с центрами под 90 градусов. Потом сделал такую штуку для Мицара с дырками диаметром 38 мм. Получается эквивалентная апертура 150 мм для 203 мм и 76 мм для Мицара. Это уже что-то. Особенно греет мысль о стоимости апохромата.
 Усовершенствовал – вырезал еще 8 дырок диаметром 20мм для 203 мм и 10мм для Мицара.
Получилось 160 мм для 203 мм, и 88 мм для Мицара. Такая апертура гораздо лучше. А картинка! Крестов практически нет, контраст великолепный, хроматизм отсутствует. Эту хитрую диафрагму я назвал нежно и ласково: Аэлита.
Поскольку родилась при наблюдениях Марса.
На месте НПЗ я выпускал бы такие диафрагмы для ньютонов под названием: «диафрагма Аэлита, повышающая контраст и четкость изображения при наблюдении деталей альбедо на поверхностях планет».
И изображения в ньютонах НПЗ станут лучшими в мире!
Впрочем учить всегда легче, чем что-то сделать.
Особенно я рекомендую эту штуку начинающим наблюдателям. С ней в Мицаре, моря просто бросаются в глаза. Проверял сегодня.
Диафрагма устанавливается так, чтобы растяжки полностью затенялись.
Лозунг дня:
Превратим Мицары и иже с ними в апохроматы и брахиты!
Все российские ЛА на прорезку круглых дырок!
Пущай буржуи варят хитрые стекла! Как говорил Задорнов – ну тупые!
А каждая дырка должна быть круглой с максимальной точностью. Чем круглей, тем контрастней.
А звездочки становятся идеальными Как наколотые.
А дифракционная картинка вообще удивительная.
Всем успехов в наблюдениях!
Кто попробует, сообщите о впечатлениях.
Поскольку контраст повышается, зеркала можно реже чистить от пыли. Это еще один плюс.
А рефрактор я все-таки купил. От НПЗ. Читайте впечатления в товарах…
Одновременно работаю над третьей ступенью повышения контраста. Если получится - сообщу.

[Evgeniy Puhalskiy]

А просто искривить растяжки не пробовали?
Не верю я, чтобы подобные манипуляции никак не сказались на дифракционной картинке.

[lorka]

ХХХХлупость несусветная!!!

Диафрагма устанавливается так, чтобы растяжки полностью затенялись.

Уважаемый wladimir, растяжки портят изображение не потому, что они - РАСТЯЖКИ, а потому что они представляют собой диафрагму ( в общем случае произвольной формы).

Представьте себе, что вы сделали вашу "Аэлиту" из прочной металлической пластины, убрали растяжки и закрепили вторичное зеркало непосредственно на "Аэлите". Теперь она превратилась в растяжки совершенно чудовищной толщины, продолжая иметь при этом форму креста. Естественно, изображения звезд будут гораздо хуже чем при нормальных растяжках.

Ваши слова

...Мицаре, моря просто бросаются в глаза. Проверял сегодня...
...А звездочки становятся идеальными Как наколотые.
А дифракционная картинка вообще удивительная...

воспринимаются, мягко говоря, весьма сомнительно. Вам действительно стоило бы проверить свою "Аэлиту" в работе. Уверяю вас, дифракционная картинка будет более чем "УДИВИТЕЛЬНАЯ".

Единственная здравая мысль - сделать диафрагму с одним отверстием. Тогда телескоп превратится в "брахит", и при очнь плохих атмосферных условиях изображение Луны может оказаться более контрастным. Но так будет только для Луны (еще для Солнца и, ВОЗМОЖНО ИНОГДА (?), для планет) и далеко не всегда.

[wladimir]

Приношу извинения за задержку с ответом. Отказал модем.(не выдержал моих несусветных глупостей).
Уважаемый lorka ! Вы когда смотрите в окуляр при рассматривании протяженных объектов видите дифракционную картину? Я понял так, что пока из выступивших никто не взял листка бумаги и ножниц в руки (еще и циркуль надо).
Не надо умствовать попусту. Парижская академия прекрасно знала, что камни не падают с неба.
Просто потратьте 5-10 минут и вырезав диафрагму посмотрите на Марс с ней и без нее. Пустых словоблудий в России хватает. Я почему то и ожидал такой реакции. А Мицары скучают в чуланах.
 Пухальскому. Про кривые растяжки я думал, но они подробнейшим образом рассмотрены в известном Вам журнале "Звездочет" - дают ореол вокруг объекта. С круглами диафрагмами этого нет. Кстати я проверял дифракционную картину на искусственной звезде, аналогичной используемой магазином "Звездочет". Изобрел ее весной.
Она забавная (дифракционная картина). Но с диафрагмой очищается от всякого мусора и становится очень четкой и "предсказуемой".
 Неужели ни один владелец Мицара не сделал пробу?
Черканите 2-3 слова. Например: помогло. Или : фигня.
Желаю всем прекрасных ночей и ясного неба!

[Evgeniy Puhalskiy]

Сейчас уже светло для звездей, завтра если повезет с погодой диафрагму присобачу.  Но чудес не бывает, и сильно сомневаюсь, что в конечном итоге будет нормально.

Но, будем надеятся...  

[Nickolay Stupishin]

Про кривые растяжки я думал, но они подробнейшим образом рассмотрены в известном Вам журнале "Звездочет" - дают ореол вокруг объекта.

А не дадите ли точную ссылочку на Звездочет (год, номер, страничка)?
Меня этот вопрос интересует, но я не припомню, где он исчерпывающе был рассмотрен.

[wladimir]

Звездочет №6 2001г стр 38-39
Дмитрий Байдаков
Крепление диагонального зеркала в рефлекторе Ньютона
продолжение - комментарий "Даром ничего не дается" И.Г. Розивика - стр 39-40

[Starik NEW]

Ну так что там с "Аэлитой"? Любопытно же!

[Ed_Trygubov]

"Ну так что там с "Аэлитой"? Любопытно же! "

С "Аэлитой" всё ясно...

[Starik NEW]

А я думаю, что идея не так уж и плоха, по крайней мере, на ярких объектах диафрагма должна работать не хуже искривленных растяжек, а, наверное, даже лучше. Возможно, эффект повышения контраста связан с перераспределением энергии в дифракционных кольцах, например, энергия перекачивается из 1 кольца в перефирийные, которые визуально не заметны. Хотя он может быть вызвын и банальным диафрагмированием. А, возможно, и тем и другим в совокупности.

Кстати я проверял дифракционную картину на искусственной звезде, аналогичной используемой магазином "Звездочет". Изобрел ее весной.
Она забавная (дифракционная картина). Но с диафрагмой очищается от всякого мусора и становится очень четкой и "предсказуемой".

А рисуночек дифракционной картинки можно приложить? Все ж забавно.

Ясного неба!

[Evgeniy Puhalskiy]

а ярких объектах диафрагма должна работать не хуже искривленных растяжек, а, наверное, даже лучше.

Я имел в виду не просто искривленные растяжки, а всего две растяжки проектирующиеся на входной зрачек в виде круга.  Конструктивно это тонкостенный цилиндр.

[Starik NEW]

Да, Евгений, я понял - это растяжка о которой пишет Наумов в своей книге. Вот фото. Такая?

[Starik NEW]

Какие бы мы не поставили растяжки (прямые, кривые или круговую) мы нарушаем круговую форму входного зрачка. В случае круговой растяжки входной зрачок как бы состоит из полумесяца и круга (диагональное зеркало для простоты не учитываем). В случае же «Аэлиты» входной зрачок делится на четыре, но КРУГЛЫХ части. И вот это интересно. Интересно, как должна выглядеть дифракционная картинка в этом случае?

[Evgeniy Puhalskiy]

Такая?

Почти.

Заинтриговали вы меня...
Пойду вырежу диафрагму и посмотрю...