Светосильная астрофотокамера

[2noko]

Будут вам снимки))

Уже есть договорились и почти все готово.
Осталось дождаться моего возвращения из Красноярска и прекращения "великого пожарища". Хотя последнего уже может и не дождемся........

Имеются ли новости?

[Геннадий Борисов]

http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=15550.0
 

[Алексей Юдин]

Возвращаясь к теме Canon 200/1.8 - расчётно он вполне себе.
Достигнуто это большой кровью - НИ ОДНОГО нормального стекла в нём нет!

3 ЕД, 3 курцфлинта, СТК, СТФ, PHM-52...

Для весьма жёстких условий - "табуретка" 400-700 получаются весьма приличные ЧКХ и концентрация (с перефокусировкой):

[Алексей Юдин]

Но это, конечно, номинальное качество - большое количество линз и неизбежная гулянка больших пузатых ЕД-х в реальности его ухудшат.

Конечно, это не специализированный объектив - ярмом на его шее сидит внутренняя фокусировка, сильно ухудшающая качество изображения, да и виньетирование сильное, чтобы он был полегче и подешевле...

Но несомненный плюс хотя бы в том, что он производился серийно и весьма долго, с конца 80-х до середины нулевых.

[2noko]

http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=15550.0
 

Геннадий  - Ваши достижения восхитительны и недостижимы для простых ЛА,
но автор топика настолько самобытен и нестандартен  - настоящий "Кулибин" в хорошем смысле слова.Очень хотелось бы узнать,как развивается его проект.

[Юрий Торопин]

http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=15550.0
 

Геннадий, Вы с Вашими Гамильтонами разрываете сердца астрофотографов!!!

[Юрий Торопин]

Возвращаясь к теме Canon 200/1.8 - расчётно он вполне себе.

Алексей, а есть время посчитать NIKON AF-S VR NIKKOR 200mm f/2 ED G?

Информация по компонентам есть в этом посте (безусловно, не знаю, насколько она достоверна).

Машинные переводы на английский и русский.

[Алексей Юдин]

Да, конечно, за обзорным изучением патентов Кэнона возьмусь за Никон...
Патентные данные соответствуют данным с приведенного сайта, видимо из патентов и брались.
(По сверхсветосильным Роденштокам это однозначно так - и номера приведены.)

[ekvi]

Мы с krussh благодарны Геннадию Борисову за участие в теме. Геннадий, Вы избавили нас (по крайней мере меня) от несвойственного занятия: если в оптике я еще чего-то понял, то в астрофото так и пребываю не просто дилетантом, но глубоким профаном.

Снимки, сделанные Г.Борисовым на 250 мм Гамильтоне, проиллюстрировали всему астромиру изумительные возможности этой схемы, возрожденной В.Ю.Теребижем.

О "развитии проекта".
VD верно утверждает: оборудование всему голова. Но прошу обратить внимание на "небольшой" нюанс: в АФК оптическая система является лишь одной из основных ее составляющих. Не менее важным элементом выступает монтировка как система слежения за снимаемым объектом. Далее идет фотоприемное устройство. И все эти компоненты АФК должны работать не только прекрасно поотдельности, но еще и согласованно (что и продемонстрировал Г. Борисов в своей теме - см. ответ #146). Главный вопрос, на мой взгляд, решен: оптическая схема объектива АФК найдена и прошла апробацию. Теперь дело за "немногим": изготовить новую АФК ф 300 мм, переоборудовать монтировку телескопа ТАЛ-110М под ф 300 мм и - снова в небо. И если номер без охлаждения сенсора Canon 350D не пройдет, то оставить эту затею, как неподъемную для меня.

В порядке информации.
Цветной китайский глазок забракован: чувствительность всего 0.3 лк.
Спасибо Гейтсу: сделана программа для суммирования кадров AVI-записей. Но MaxImDL, оказывается, и сам способен суммировать видеопоток и не в пределах 10 сек, как скромничали авторы MaxImDL, а неограниченно долго. Однако глубина сигнала у видеокамер только 8 бит, и, т.к. шумы составляют 5-20 единиц, то более 40 минут суммировать кадры бессмысленно, а слабые объекты требуют экспозиции на охлажденном ПЗС более часа. 

Алексею Юдину.
Вы сделали большое дело: добыли схему и ЧКХ CANON 200/1.8. Как можно видеть: пуд стекла и столько же светопотерь, а Физический F/d=3.
Но зачем было так далеко ходить, когда и в отечестве пророков довольно:
1. М.М. Русинов. Техническая оптика, 1979, с. 434: объектив 1:1 D=100 мм(три склейки, всего 7 линз, стекло СТК и ТФ).
2. Г.М. Попов. Современная астрономическая оптика, 1988, с. 52: объектив 1:1.14, D=100 (одна склейка, всего 4 линзы, стекло СТК и ТФ).

М.М. Русинов более 50 лет посвятил аэрофото. Как никто другой он знал полевые аберрации. У него море идей, но не все они доведены до логического конца. И было бы прекрасно, если бы нашлась такая молодая голова, в которой все это вместилось и завершилось.

В зеркальной АФК смущает центральное экранирование и неудобное расположение фокуса. Однако схема Гамильтона позволяет вынести фокус за фронтальную линзу. При этом труба становится герметичной (для пыли) и ФПУ удобно надевать на оправку, вмонтированную в отверстие фронтальной линзы (см. схему).

Будущее, очевидно, за зеркально-линзовой оптикой.
Конечно, и чисто линзовая еще не сказала своего последнего слова. Так, например,  Д.Д. Максутов предлагал асферизацией исправлять кривизну поля: поставьте пластину Шмидта перед фокусом концентрического объектива, и это будет хорошо. Но лучше применить линзу из стекловолоконного блока для исправления кривизны поля. Однако
в данном случае идеальным решением будет применение ПЗС на сферической поверхности. А если в линзовом объективе применить просветляющее покрытие с учетом Френелевских зон, то можно повысить энергетику до 4х, и тогда линза снова оживет.

Печально, что сегодня невозможно централизованное производство АФК, и все это остается фантазиями на тему...

ekvi, 06.02.2011.

[Алексей Юдин]

В порядке информации.
Цветной китайский глазок забракован: чувствительность всего 0.3 лк.
Спасибо Гейтсу: сделана программа для суммирования кадров AVI-записей.
Но MaxImDL, оказывается, и сам способен суммировать видеопоток и не в
пределах 10 сек, как скромничали авторы MaxImDL, а неограниченно долго.
Однако глубина сигнала у видеокамер только 8 бит, и, т.к. шумы составляют
5-20 единиц, то более 40 минут суммировать кадры бессмысленно, а слабые
объекты требуют экспозиции на охлажденном ПЗС более часа. 

Разумеется, гробить качество таких систем плохими приёмниками не стоит. Жаль, что большую до настоящего времени часть жизненного пути они проработали с грубыми ЭОП-ами и телевизионными трубками...

Алексею Юдину.
Вы сделали большое дело: добыли схему и ЧКХ CANON 200/1.8.

С LensView это элементарно, благо крупные производители патентуют, а не секретят не только гражданскую продукцию, в которой секретность бессмысленна, но и многие военные и околовоенные разработки, что видно по богатой примерами истории патентов на тему Гамильтионов, Рихтеров-Слефогтов и т.п.

Как можно видеть: пуд стекла и столько же светопотерь, а Физический F/d=3.

Ну, скорее, ближе к 1:2,3, если принять по 2 процента на поверхность и около 5% на стекло + склейки.

Но зачем было так далеко ходить, когда и в отечестве пророков довольно:
1. М.М. Русинов. Техническая оптика, 1979, с. 434: объектив 1:1 D=100 мм
(три склейки, всего 7 линз, стекло СТК и ТФ).
2. Г.М. Попов. Современная астрономическая оптика, 1988, с. 52: объектив
1:1.14, D=100 (одна склейка, всего 4 линзы, стекло СТК и ТФ).

Это, конечно, в некотором смысле хорошо, но сравнивать такие объективы с Canon 200 1:1.8 совершенно некорректно - у них нет не только внутренней фокусировки, но и пригодного для зеркалки заднего отрезка.
Первый объектив дополняет традиционный дублет-ахромат апохроматизирующей склейкой - решение вполне известное, численно понятное.

С другой стороны, есть огромное "увы" - подобные системы с апохроматизацией на простых стёклах без разноса компонентов весьма иллюзорны, поскольку  из-за переменности их малых особых параметров необходимая точность промера дисперсионной кривой у них выходит совершенно запретительной. Это хорошо понимали и тогда, поэтому их сейчас и нет.

Поэтому наличие хоть и дорогих, плохих по КТР и трудных в обработке ЕД-стёкол - огромное благо для изготовителя объектива, поскольку позволяет получить высокую практическую реализуемость систем.

Второй объектив в обсуждаемом контексте - вообще чистое недоразумение, он непригоден для прямых наблюдений в белом свете - мало того, что он просто ахромат, так и хроматизм увеличения у него огромен - это чисто спектрографическая вещь!

М.М. Русинов более 50 лет посвятил аэрофото. Как никто другой он знал полевые
аберрации. У него море идей, но не все они доведены до логического конца.
И было бы прекрасно, если бы нашлась такая молодая голова, в которой все это
вместилось и завершилось.

Ну, некоторые идеи М.М. Русинова продолжил В.Ю Теребиж, например насчёт корректора в выходном зрачке системы Грегори. (См. "Асферические поверхности в оптике").

Будущее, очевидно, за зеркально-линзовой оптикой.

Увы, нормального стекла варят всё меньше, так что будущее скорее за сложными асфериками и минимумом маленьких линзочек...

Печально, что сегодня невозможно централизованное производство АФК, и все это
остается фантазиями на тему...

Почему же... Вот, посмотрите, какую светосильную камеру по расчётам Теребижа делает ОАО "НПК"СПП" (бывшее ФГУП НИИ ПП)
http://www.amostech.com/ssw/presentations/Session1/S1-3Tarasenko.pdf
Вполне себе "централизованно".

Ну а "локальные" производства, как мы тут уже обсуждали, тоже вполне себе имеются.

[ekvi]

Можно ли при съемках в АФК "вогнать" пятно в один пиксель?

Летом 2010 г. при обсуждении темы «Светосильная АФК» Валерий Дерюжин высказал сомнение, что АФК на базе схемы Гамильтона может быть изготовлена и собрана любителем:

«Был у меня Гамильтон 180мм F/3.   Запарился я его по звездам юстировать. 
Даже от температуры все плавало диким образом.  Причем,  я не новичок в юстировках, 
а оптику и механику делали в Интесе и достаточно тщательно …
Но надо было сделать вообще зверски точно…» -

т.е. VD пытался "вогнать" пятно рассеяния своей камеры в один пиксель (5 мкм).

В теме было показано, что автору - хотя и не рядовому любителю, но в любительских условиях - удалось изготовить и собрать «Гамильтон» Ф 130 мм и F/D = 1.7, разрешающий на оптической скамье структуры с размером элемента не более 2 мкм.

В. Дерюжин принял одно из самых конструктивных участий при обсуждении темы. К сожалению, сейчас VD не участвует в работе астрофорума, но он поставил интересную задачу, вызвавшую настоящее сообщение.

Действительно, почему опытному сборщику не удалось съюстировать ПО ЗВЕЗДАМ свой инструмент с фокусным расстоянием 540 (180х3) мм так, чтобы пятно рассеяния не выходило за пределы пикселя светоприемной матрицы, т.е. 5 мкм? Виновата ли в этом оптическая схема или ее светосила?

А может быть, причина скрывалась в чем-то другом?
Привлечение к рассмотрению одной только турбуленции атмосферы показывает, что при дрожании атмосферного воздуха в пределах 2х угловых секунд кружок Эйри размером 4.1 мкм в камере с ф180 и фокусным расстоянием 540 мм размывается до размера
   4.1 + 2*4.85*(10Е-6)*540/(10Е-3) = 9.33 мкм,
- т.е. почти вдвое большего, чем пиксель (5 мкм).
А если принять во внимание, что при построении пятна рассеяния на ПЗС "принимают участие", помимо оптической системы и упомянутой уже турбуленции атмосферы, еще и дрожащая монтировка, и рыскающий привод, и остывающая оптика, и ошибки изготовления оптики, и нестабильность юстировочноых элементов, то становится понятной причина неудачи В. Дерюжина.
Именно поэтому автор темы «Светосильная АФК» в вопросе аттестации оптики не пошел на поводу у астрономов, требовавших "картинок" с изображением звездных полей,   а проконтролировал и довел "до ума" свой инструмент не по звездам, а в лабораторных условиях.

При разработке новой АФК ф 310 мм опыт VD был учтен: оптимизация системы «Гамильтона» произведена по
суммарному пятну рассеяния = оптическое пятно + дрожание атмосферы + дрожание монтировки.
При этом фокусное расстояние инструмента сделано как можно короче. Из прилагаемых иллюстраций видно, что суммарное пятно почти в 3 раза превышает оптическое и составляет 11.3 мкм, т.е почти 2 пикселя камеры Canon 350D, сторона пикселя которой 6.5 мкм.

Конечно, заманчиво "вогнать" суммарное пятно разрабатываемой камеры в один пиксель: при этом плотность энергии повышается, а выдержка сокращается во столько же раз. Но для этого необходимо, чтобы вклад остальных «участников построения пятна» не превышал
(6,5 - 3,8) * (10Е-3)/520/4,85*(10Е-6) = 1,1 угл. сек.,
что возможно только для астроклимата с турбуленцией атмосферы в 0.5 угл.сек. и ошибками слежения того же порядка, но это и в самом деле ЗАПРЕДЕЛЬНО.

Из всего этого вытекает вывод, что любитель не вправе ожидать от АФК пятен, меньших 2-3 пикселей, а выдержек (при съемках слабых объектов) - менее 0.25 - 1 часа.

[Алексей Юдин]

Поскольку звезде присуща пространственная когерентность, типовой современный критерий для атмосферно-ограниченных телескопов строится на соотношении СКО волновых фронтов, а не на геометрической интерпретации кружка Эйри как пятна рассеяния. Называется он CIR (Circular Intensity Ratio) и является аналогом Штреля, только вместо дифракционной в нём фигурируют атмосферные безаберрационная и реальная ФРТ соответсвенно. Прямая оценка CIR затруднительна в большинстве популярных программ, т.к. требует самодельных конструкций. Если Вы реализуете анализ, оптимизацию и расчёт допусков по СIR в Вашей программе, это поможет ей вызвать интерес у проектировщиков оптических наземных телескопов.

[ekvi]

Спасибо, Алексей, за совет: лет 10 назад я это внедрил бы, но сейчас "тяма" не та. И, к сожалению, за 8 лет РОС воодушевил только двоих:  Водяника да Сокуренко, а продолжить - вообще охотников не нашлось.

[ekvi]

АФК диаметром 300 мм изготовлена, началась ее обкатка. По ссылке "Светосильная АФК" - все остальные подробности:

http://narod.ru/disk/43433867001.14a0942f506bc0690d4464508fa0258b/AFC.rar.html

В ней только оптика выполнена на удовлетворительном уровне, а остальное - увы и ах! Механика на уровне чикинской доски, фотоприемник не специализирован, городское небо снято прямо из окна и т.д и т.п.
Вот ссылка на результирующий кадр, полученный в MaxImDL из 25 снимков случайного участка неба, отснятых при 10 градусах мороза (за окном) на ф/к Canon 350D при 800 ISO, экспозиция 8с. :

http://narod.ru/disk/43052363001.1b26cb40a108da39b11416e6d5de4961/25x8.jpg.html

Под этим сообщением приведена вырезка из этого кадра.

Хотя фокусировка еще не идеальная, но ядро у всех звезд средней яркости отчетливо выраженное и составляет 1.5 – 2 пикселя, что соответствует ожиданиям (8 – 11 мкм).
По всему кадру звезды смазаны от заклона матрицы, а ось монтировки хорошо нацелена на Полярную звезду. Оконный тамбур еще сильно щелеват, но оконные теплопотоки размывают изображение звезд не более 1 – 3 пикселей.
Очень неравномерная, прямоугольной формы яркость фона по всему снимку (видимо, "родовой" недостаток ф/к Canon), убывающая от центра к краям, пропорционально сторонам кадра, практически ликвидируется автовыравниванием фона и представлением в Low по MaxImDL.
На улице было минус 10 градусов, фон снимков серый, а не красный, как обычно, значит, шумы незначительны, и на морозе матрицу Canon 250D можно не охлаждать.
Некоторые звезды серповидны – это заклон матрицы, и требуется ее юстировка: вне фокуса такой вид имели все звезды, а эти еще «недофокусировались».
В резьбе М85х2, по которой производится фокусировка ФПУ, обнаружил значительный люфт: придется резьбовую втулку разрезать и пристроить к ней механизм, выбирающий люфт, иначе всякая юстировка будет напрасна. Но пока использовал тифлоновую ленту, какую применяют сантехники для уплотнения резьбовых соединений в трубопроводах.

[krussh]

Поздравляю!!!!!!!!!!

[ekvi]

Спасибо, Вадим Владимирович!
И впрямь "открылась бездна .." - боюсь в ней потеряться. Поэтому, когда "звезды встанут", как надо, хочу ограничиться М51 и М101.
Моя главная задача не в снимках, в которых я профан, а в демонстрации доступности "горшков", которые "не Боги лепят".

[Владилен]

Поздравляю! 300 мм. не шутка. А что снято, чем, какова выдержка, сколько кадров сложено, какая монтировка, чем обрабатывали?

[профессор Звёздочкин]

АФК диаметром 300 мм прошла обкатку

  а можно для этой вырезки координаты центра и размеры кадра?

[ekvi]

Спасибо, Владилен!
Да, эта "шутка" весит 30 кг, и я ее уже с трудом поднимаю в сборе. Можно, конечно, монтировку и трубу поотдельности, но каждый раз сочленять полумуфты осей надоедает.
Монтировка вилочная, привод МТ1С от ТАЛ1М. Для обкатки оптики наугад "ткнул" объективом в небо: 25 снимков случайного звездного поля по 8 сек 800ISO Canon 350D при минус 10 градусах (за окном). Остальные подробности - в очерке "светосил.АФК" (ссылка внизу)

[ekvi]

Матрица ф/к Canon 350D имеет размеры 22х15 мм, пиксель 6.4 мкм.
У АФК фокус 520 мм, остальные параметры объектива - в скрин-шоте: