Изготовление Ш-К 410мм

[SCT]

Здравствуйте, телескопостроители.

Я сделал много различных зеркал для своих ньютонов, делал и для друзей, диаметры объективов 170, 200, 265, 320 - поверхности парабола. Просто не хочу чтобы меня приняли за дилетанта.

Недавно подвернулась возможность и приобрел плоскопараллельную пластину из К8 диаметром 440мм толщиной 6мм
У меня была болванка из ЛК6 410мм, хотел делать из нее Ньютон, но тут решил изменить планам и рассчитать Шмидт-Кассегрен.

В Zemax работаю недавно, никак не могу просчитать подходящую схему.

Свои расчеты я веду по аналогии с обычным Кассегреном у которого в итоге главное зеркало сфера, а не парабола и пластина Шмидта, которая исправляет сферическую главного, в свою очередь дальше свет идет на выпуклое гиперболическое и отражается в окулярный узел, только эксцентриситет вторичного ниже. чем у того же кассегрена.

В итоге по моим расчетам получается:

Главное зеркало:
D = 410мм
F = 820мм
R = 1640мм
A = 1/2
e = 0

Вторичное зеркало:
D = 108мм
F = 232.25мм
R = 464.5мм
e = 2.348 ( у Ш-К около 1.503)

Расстояние между зеркалами 634мм вынос фокуса за пределы трубы 200мм (планирую его вывести через фокус нэсмита)
Расстояние от главного до коррекционной пластины 650мм

Насколько я понимаю по выходным данным в Zemax где-то я допустил ошибку, потому что присутствует остаточная сферическая или я неверно делал расчет, помогите пожалуйста с этим разобраться.

[Fidel]

Юдин! Иде ты?

[Дмитрий Маколкин]

В Zemax работаю недавно, никак не могу просчитать подходящую схему.

Свои расчеты я веду по аналогии с обычным Кассегреном у которого в итоге главное зеркало сфера, а не парабола и пластина Шмидта, которая исправляет сферическую главного, в свою очередь дальше свет идет на выпуклое гиперболическое и отражается в окулярный узел, только эксцентриситет вторичного ниже. чем у того же кассегрена.

2 вопроса.

1. Вы хотите получить апланат?
2. Ка Вы будете обрабатывать такую экстремально тонкую пластину?

[SCT]

1. Вы хотите получить апланат?
2. Ка Вы будете обрабатывать такую экстремально тонкую пластину?

1 Насчет полной апланатичности если она достижима при таких параметрах, конечно к ней можно и нужно стремиться, а вообще, в самом начале не успел сказать, инструмент планирую для визуальных наблюдений, для фото есть другие мощности.
Просто хочется максимальной компактности при максимальном и адекватном диаметре, да и Ш-К интересно собрать.

2 Насчет обработки пластины то я думал сделать ее методом вакуумной деформации и аккуратной нашлифовкой сферы, если пластина не подойдет могу ее обменять на другую стекляху тоже п/п но она была 12мм, я посчитал что это слишком толстое стекло и оно будет вносить хроматизм в систему.

Не главного, а совокупную сферическую аберрацию первичного и вторичного зеркала.

То есть вы хотите сказать что оба зеркала будут сферические? А как же экранирование в такой системе ?

Не хватает данных по рельефу на пластинке.

Рельеф я выбрал a = 1 центр положителен  зона 0,707 отрицательна.

Насчет эксцентриситета вторички, то Zemax тоже выдавал e в промежутке между 0.56 до 0.85

P.S.
Только с работы вернулся сейчас поколдую снова над земаксом

[Алексей Юдин]

М-да... Какие могут быть вообще вопросы по расчёту ШК в Земаксе, если на эту тему есть образцовый раздел в штатном туториале?!

З.Ы. OPD по центру запостите сюда плз!

[SCT]

Алексей, спасибо огромное что подсказали где искать, у меня был просто земакс без мануала, скачал мануал, нашел урок, вроде бы все рассчиталось.
Выкладываю то что получилось, в том числе и сам файл *zmx

[SCT]

Вот еще txt'шки с земакса и файл расчетов
http://narod.ru/disk/19577642000/SCT410.ZMX.html

[SCT]

To Estern
Если хроматизм не внесет то тогда буду менять в понедельник на толстую пластину 12 мм
А насчет фигуры на вторичном зеркале то на ней получается сплюснутый сфероид с эксцентриситетом в -0.2496628

[Алексей Юдин]

Вообще надо отпускать 6-й порядок и получать волновую аберрацию как на картинке.

Хотя, если планируется вакуумный метод, то лучше всего ввести рельеф с программы-симулятора вакуумной присоски, под него уже оптимизировать зеркала.
После изготовления пластинки ретушировать вторичку для устранения остаточной сферы.

Ну и терпением запастись - вакуумный метод является хорошим источником бешеного астигматизма, так что готовьтесь тратить время на отладку присоски до более-менее терпимой кривости, которую можно будет исправить поджимом оправы.

[SCT]

Снова вернулся я к расчетам, уже с вашими советами.
Сейчас еще считаю схему, а так получается следующее:

Отпустил 6 порядок (в туториале по земаксу говорят отпускать еще 8 порядок, но я не стал)

Вопрос такой, на что они влияют ? Для формы пластины a=1, в Земаксе отпускаем 4 и 6 порядки, правильно?

Если считаю систему с двумя сферическими зеркалами то получаю огромную кому на краю поля, добавляю асферику на вторичное зеркало и оно упорно хочет быть сплюснутым сфероидом с эксцентриситетом
от - 0,4 до -1,45, который одним махом убивает кому по полю.

Везде написано что у ШК вторичка выпуклый гиперболоид, как я не гонял Земакс положительный эксцентриситет я так и не получил.

При асферике на главном, вся схема стремиться стать системой Райта.

И еще меня терзают смутные сомнения по поводу того, что почти во всех вариациях моей оптической схемы я не получил RMS Radius и GEO Radius близкие к диску Эри. ( В данный момент RMS Radius в 1,8 раз больше диска Эри)

Последнее что я рассчитал выдает следующие характеристики по полю:

На поле в 40мм звезды в среднем по 24мкм для RMS и 60мкм для GEO, при диске Эри 12,46 мкм
Концентрация энергии или Штрель - 87%

Но опять вторичка сплюснутый сфероид с эксцентриситетом -1

Я наверное задаю много вопросов, но очень волнует, как вытащить из рассчитанных параметров телескопа, параметры пластинки Шмидта ?

Я нашел только вариант графического отображения в 3D формы корректора, а мне нужно знать его асферичность и профиль, где это просчитывается в Земакс?

System/Prescription Data

File : C:\Documents and Settings\Administrator\Desktop\SCT-FINAL-Scope.ZMX
Title:
Date : THU APR 15 2010


GENERAL LENS DATA:

Surfaces                :                6
Stop                    :                1
System Aperture         : Entrance Pupil Diameter = 395
Glass Catalogs          : SCHOTT
Ray Aiming              : Off
Apodization             : Uniform, factor =   0.00000E+000
Effective Focal Length  :        3391.084 (in air at system temperature and pressure)
Effective Focal Length  :        3391.084 (in image space)
Back Focal Length       :        2140.367
Total Track             :             952
Image Space F/#         :        8.585023
Paraxial Working F/#    :        8.585023
Working F/#             :        8.584225
Image Space NA          :      0.05814244
Object Space NA         :      1.975e-008
Stop Radius             :           197.5
Paraxial Image Height   :              20
Paraxial Magnification  :               0
Entrance Pupil Diameter :             395
Entrance Pupil Position :               0
Exit Pupil Diameter     :        135.8847
Exit Pupil Position     :       -1166.207
Field Type              : Real Image height in Millimeters
Maximum Field           :              20
Primary Wave            :       0.5875618
Lens Units              :   Millimeters
Angular Magnification   :        2.906875

Fields          : 5
Field Type: Real Image height in Millimeters
#        X-Value        Y-Value         Weight
 1       0.000000       0.000000       1.000000
 2       0.000000       5.000000       1.000000
 3       0.000000      10.000000       1.000000
 4       0.000000      15.000000       1.000000
 5       0.000000      20.000000       1.000000


Wavelengths     : 3
Units: µm
#          Value         Weight
 1       0.486133       1.000000
 2       0.587562       1.000000
 3       0.656273       1.000000

SURFACE DATA SUMMARY:

Surf     Type              Comment         Radius      Thickness                Glass        Diameter          Conic
 OBJ STANDARD                               Infinity       Infinity                                       0                  0
 STO EVENASPH                          143717.8             12                     BK7           395                0
   2 STANDARD                                Infinity              0                                       395.1046       0
   3 STANDARD                                Infinity            640                                     120                0
   4 STANDARD                                 -1640           -600               MIRROR          403.4011       0
   5 STANDARD                          -573.8426            900               MIRROR          114.4505      -1.000267
 IMA STANDARD                              Infinity                                                       40.11318       0

SURFACE DATA DETAIL:

Surface OBJ     : STANDARD
Surface STO     : EVENASPH
 Coeff on r  2  :                0
 Coeff on r  4  :  -8.8238742e-011
 Coeff on r  6  :  -9.2126335e-018
 Coeff on r  8  :                0
 Coeff on r 10  :                0
 Coeff on r 12  :                0
 Coeff on r 14  :                0
 Coeff on r 16  :                0
Surface   2     : STANDARD
Surface   3     : STANDARD
 Aperture       : Circular Obscuration
 Minimum Radius :            40
 Maximum Radius :            70
Surface   4     : STANDARD
 Aperture       : Circular Aperture
 Minimum Radius :            60
 Maximum Radius :           205
Surface   5     : STANDARD
Surface IMA     : STANDARD

[Дмитрий Маколкин]

Учтите, conic в Земаске - это коническая константа, она равна k = -e²
conic=-1 - это парабола.

В Вашем примере расчёта вторичое - слабая гипербола

[SCT]

Ой вы прямо меня обрадовали 
А я думаю что же не сходится все, а теперь получается, что все под расчет, как и написано у Михельсона Максутова итд

Осталось решить для себя компромисс, либо звезды в 15 микрон по полю в 40мм, но с экранированием в 35%, либо звезды около 40 мкм с экранированием в 25%, а это большая разница для планет.

[SLapukhin]

Чисто из любопытства вопрос. А почему выбрали именно оптическую схему Ш-К?

[Fidel]

//Я сделал много различных зеркал для своих ньютонов, делал и для друзей, диаметры объективов 170, 200, 265, 320 - поверхности парабола. Просто не хочу чтобы меня приняли за дилетанта.

А можно глянуть на какое ни будь из них?

[SCT]

To Slap
Схему выбрал в первую очередь из-за габаритов при таком диаметре (в моем случае это труба длиной 800мм и внешним диаметром 460мм), для себя я вижу много плюсов такой системы:
габариты(трубу подбирал таким образом чтобы влезла на заднее сиденье машины), вес (расчетный порядка 25 - 30кг, должны прийти стальные оправы для зеркала и корректора, тогда скажу точно), качество изображения и относительная легкость изготовления, закрытая труба.
есть и свои минусы, но для себя я могу ими пренебречь.

To Fidel
За фото надо ехать либо за город либо к друзьям, постараюсь выбраться и выложить здесь фото, или что вы имеете ввиду ?
Из своих зеркал я только 300мм оставил парабола F6 и она в телескопе на даче, остальное продал.

[Дрюша]

Два зеркала могут быть и сферическими, но при этом придется забыть об апланатичности.

Ну, не скажите... Самый первый вариант - это концентричный вариант. Коррекционная пластинка (своим центром) - в центре кривизны. Главное и вторичное - концентричны друг другу. Правда, при достойном выносе фокуса получается великовато ЦЭ (под 50%). Но это не только апланат, но и анастигмат!!!

[SCT]

Систему вроде бы рассчитал, остался один вопрос, как высчитать асферичность пластинки из полученных данных?

Земакс пишет что у пластины ее (радиус) получается порядка 202 метра, что дает в классической схеме расчета стрелку 91 мкм, что очень много, так как получается что это все асферика.

Пытался посчитать камеру Райта, но Земакс дает неутешительные результаты, скорее всего я не так считаю в Земаксе.
Если смотреть по Сикоруку то у меня получается асферика для Шмидта 3,2мкм для Райта 6,1мкм

Привожу данные по пластине:

Surface 1 Data Summary

File : C:\Documents and Settings\Administrator\Desktop\SCT-FINAL-Scope.ZMX
Title:
Date : FRI APR 16 2010


Lens units:    Millimeters

Thickness :             12
Diameter  :            400

Edge Thickness:
Y Edge Thick:        11.9998
X Edge Thick:        11.9998

Index of Refraction:
Glass: BK7
#  Wavelength      Index
1     0.48613       1.5223762897
2     0.58756       1.5168000345
3     0.65627       1.5143223473

Surface Powers (as situated):
Surf   1    :    2.3699e-006
Surf   2    :              0
Power  1  2 :    2.3699e-006
EFL    1  2 :    4.2195e+005
F/#    1  2 :         1054.9

Surface Powers (in air):
Surf   1    :    2.3699e-006
Surf   2    :              0
Power  1  2 :    2.3699e-006
EFL    1  2 :    4.2195e+005
F/#    1  2 :         1054.9

Shape Factor:              1

[Алексей Юдин]

Насчёт асферичности - свежие версии сами выводят "maximum depth to remove" в "sag table". К сожалению, нормального графика как не было, так и нет, так что форму можно построить в любой сторонней программе...
Хотя обычно и по таблице ясно, насколько приятен имеющийся характер асферики!

[SCT]

Снова поднимаю тему.

Ну что же, спустя некоторое время мне удалось разобраться со многими вопросами:

1 Рассчитана схема для телескопа
2 Спроектированы оправы и механика в SolidWorks
3 В главном зеркале высверлено отверстие 90мм и получена стрелка 8мм
4 Вторичное зеркало прошлифовано №25 для ответной стрелки -1,4 (нужно еще 1мм)
5 П/П Пластина обработана и имеет диаметр 420мм с центральным отверстием в 80мм
6 Куплен 3" фокусер от GSO (в дальнейшем поменяю на более точный, хотя исполнение моего экземпляра не вызывает нареканий)

Сейчас все мои планы затормозил ремонт в квартире...
 
Поэтому решил заказать механику и есть несколько вопросов, помогите советом

Трубу буду делать сплошную из АМГ со сварным швом, толщина стенки 2мм - мало ? может лучше 3мм ?
Труба длиной 800мм и стенкой 2мм весит 9,3кг со стенкой 3мм весит 12,4кг

Хватит ли запаса прочности у 2мм трубы с учетом того, что в нее будут вставлены стальные диафрагмы и оправы оптики по краю ?

Оправа корректора и вторичного зеркала с юстировочными механизмами уже рассчитана и жду только параметры внутреннего диаметра трубы, чтобы отдать чертежи в исполнение.

Что касается механики главного зеркала, то тут у меня возинк вопрос по поводу ввода в систему юстировочных винтов, изначально они там были, но почитав и посмотрев на механику Ш-К, понял, что главное зеркало там не юстируется.

Если обработать торец трубы и изначально отцентровать систему, хватит ли подвижек вторичного зеркала для точной юстировки системы ?

Форма главного зеркала дает такую возможность или я не прав ?

P.S. Немного о массе:

Труба - около 10кг
Корректор в стальной оправе в сборе со вторичным зеркалом - 10кг
Главное зеркало в стальной оправе с юстировкой - 17кг
Главное зеркало в стальной оправе без юстировки ( точное позиционирование в трубе) - 11,5 кг

P.P.S конечно хочется уменьшить массу оптической трубы как можно сильнее, но в разумных пределах конечно.
Получается выигрыш в массе с трубой 2мм и с главным зеркалом без подвижек почти 10кг итого масса оптической трубы выходит 31,5кг против почти 40 кг

Что скажете, уважаемые аматеры ? 

[VD]

Что скажете, уважаемые аматеры ? 

Прогноз: ничего не получится.