Форма растяжек

[Vladneb]

В книге Д.А. Наумова "Изготовление оптики для любительских телескопов - рефлекторов и ее контроль" (стр. 17-18 - у кого она есть) автор приводит различные искривленные формы растяжек для снижения влияния дифракции и исчезновения лучей вокруг изображения звезды.
Хотелось бы услышать мнение любителей, применявших подобное на практикте и что из этого получилось. Какую форму лучше всего выбрать? Действительно ли искривляя правильным образом растяжки можно добиться повышения контраста изображения, особенно при наблюдениях Луны и планет?

[Дрюша]

А мне не нравятся кривые растяжки:
1. Они не уменьшают, а увеличивают дифракционное рассеяние. Во-первых, дуги длиннее прямых, а во-вторых вынуждены быть толще. Растяжки же можно сделать очень тонкими, и уменьшить фактическое рассеяние энергии света.
2. Вместо тоненьких "лучиков" будет виден сплошной мутный ореол (ладно бы, равномерный, а то, обычно он какой-то "рваный"). Мне же "лучики" больше нравятся, так как они подчёркивают колючую острость звёзд. Ореол же трудно отличить от других аберраций.
3. Ну, не нравятся мне они, и всё тут!

[Vladneb]

Толщина не имеет принципиального значения, только с точки зрения экранирования, для появления "лучей"  достаточно наличия прямых растяжек, и будь они ну очень тонкие - результат тот же.

[Nickolay Stupishin]

Нет, разница между толстыми и тонкими растяжками влияет как на длину лучей от звезд, так и на их интенсивность.
Выгодно делать очень тонкие растяжки. Здесь у прямых есть преимущество. Кривые растяжки к тому же трудно изготовить.
Однако, дифракционная картина от звезды с кривыми растяжками на много более симметрична, чем от прямых такой же толщины. И центральный максимум круглый, а не квадратный.
По контрасту на Луне и планетах сказать трудно, что лучше точки с лучами или кружочки несколько большего диаметра.
Зато на фотографиях с яркими звездами разница заметная.

[tlgleonid]

Как показывает практика - лучше, если растяжки симметричны, тогда размытие ниже. Так 4 растяжки лучше, чем 3. По этой причине кривых растяжек должно быть 2 или 4 и они должны быть симметричны. Однако на фоне получившегося диффузного фона трудно найти слабый компонент двойной, но контраст планет это повышает.

[Naumov]

интересно, а кто-нибудь применял в своих телескопах кривые растяжки? очень интересно узнать. А то в упомянутой книжке Наумова эти растяжки и иллюстрации к ним нарисованы как-то неразборчиво... А сама идея мне понравилась, хочу воплотить

[Nickolay Stupishin]

Как показывает практика - лучше, если растяжки симметричны, тогда размытие ниже. Так 4 растяжки лучше, чем 3. По этой причине кривых растяжек должно быть 2 или 4 и они должны быть симметричны.

А что значит растяжки симметричны? Равномерно расположены по окружности, или одна напротив другой через 180град?
Гм... А вот Наумов, предлагает в основном 1 или 3 кривые растяжки.
Есть у него один вариант с 2 кривыми растяжками, но они совсем несимметричны, расположены под углом 90град.  
Если Вы правы, то это просто переворот в представлениях об оптимальных растяжках.
Я конечно понимаю, что надо критически относиться к разным публикациям. Но если практика действительно это показывает, и были такие исследования, тогда надо более подробно рассказать об этом: где, когда, как, кто проводил? Это результаты Ваших личных экспериментов  или чьих-то еще?

[Ernest]

интересно, а кто-нибудь применял в своих телескопах кривые растяжки?

В ППЗ-шном ТАЛ, который по Клевцовской схеме, устанавливаются серийно - народ немного шалеет от них.

[Alexey_Smirn]

Вот я опять со всякой билибердой пристаю...

Вопрос такого рода. Если растяжки - фактор известный и постоянный, то его можно ликвидировать из изображения посредством обработки оного через прямое преобразование Фурье, свертку (которая дожна вычлинить растяжки) и обратное преобразование Фурье - для получения конечного изображения.
Особенно это интересно, если приемником сигнала является ПЗС. Если сигнал фиксируется на фотопленку, то добавляется еще один шаг - сканирование изображения.

То есть, чисто практически необходимо лишь расчитать преобразование фурье от растяжек произвольной формы. Если у кого-нибудь есть такая информация - я свярганю программу, которая будет обрабатывать картинку в BMP формате, за неделю.
Или какие-нибудь данные по фиксированному типу растяжек - например (для начала) растяжки из узких полосок - 3 (через 120 градусов) и 4 штуки. Если преобразование Фурье от такого, достаточно простого объекта, можно посчитать - нет проблем.

И более обще. Возможно, таким способом можно убрать КОМУ и АСТИГМАТИЗМ. А может быть, и дифракцию на краю вторичного зеркала?

Библиотеки для работы можно совершенно бесплатно взять на сайте Intel ( http://www.intel.com/software/products/perflib/index.htm ).
Статья об их использовании лежит на Компьютерре ( http://www.computerra.ru/offline/2000/370/5806/ )

Я буду серьезно работать в этом направлении.
Если интересно, давайте обсудим или пишите мне.

С уважением, Алексей.

[Vladneb]

По Наумову они совсем не симметричны: либо одна в виде дуги 180 град., две в виде дуг по 90 град. (и под углом 90 градусов друг к другу), три в виде дуг по 60 или 120 град.
И самое главное (цитата из книги): "... Все углы, о которых шла речь выше, относятся только к той части каждой дуги, которая мешает прохождению света, а не к всей длине дуги вплоть до того места, где она соприкасается с трубой телескопа..."
Т.е. на самом деле при изготовлении угол будет чуть больше, но я не вижу особой сложности в их изготовлении. Меня больше интересует вопрос о качестве изображения малоконтрастных объектов (Луна, планеты) в сравнении телескопов с прямыми и искривленными растяжками.
Nickolay Stupishinу: я некорректно выразился в первом ответе: я имел в виду, что лучи будут как в случае тонких, так и в случае толстых растяжек, принципиально тему я затеял для того, чтобы услышать мнение о сравнении качества изображений телескопов с "лучами" вокруг звезд и без них.

[Vladneb]

Nickolay Stupishin: "Зато на фотографиях с яркими звездами разница заметная." - да, фотографии с лучами смотрятся эффектнее, но без лучей по идее получатся более слабые звезды при тех же условиях экспозиии.
Ernest: "В ППЗ-шном ТАЛ, который по Клевцовской схеме, устанавливаются серийно - народ немного шалеет от них." - что имеется в иду под "шалеет" и есть ли здесь обладатели таких инструментов, интересно услышать их мнение.

[Ernest]

Вопрос такого рода. Если растяжки - фактор известный и постоянный, то его можно ликвидировать из изображения посредством обработки оного через прямое преобразование Фурье, свертку (которая дожна вычлинить растяжки) и обратное преобразование Фурье - для получения конечного изображения.

   Теоретически - да, практически едва-ли это будет полезно.
   Дело в том, что при длительных экспозициях кроме детерминированных и легко убираемых двукратным Фурье преобразованием + свертка аберраций (типа влияния растяжек, известные остаточные аберрации гл. зеркала и т.п.) приемник накапливает массу недетерминированных искажений (турбуленция, ошибки ведения, шумы приемника и т.п.). Эти последние обычно и определяют качество изображения, а кроме того размывают его диффракционную структуру, в итоге - восстанавливать нечего.
    Кроме того, возникают уже теоретические проблемы с полихроматическим изображением.

[Ernest]

Ernest: "В ППЗ-шном ТАЛ, который по Клевцовской схеме, устанавливаются серийно - народ немного шалеет от них." - что имеется в иду под "шалеет"...

Тамошние любители астрономии (как я понимаю, основной потребитель ТАЛ 200) довольно консервативны и всякие отклонения от нормы для них являются сильным раздражителем. Толстые и тяжелые (5 мм!) криволинейные растяжки из стали их шокируют.

см. так-же http://www.cloudynights.com/reviews2/tal200k2.htm

[Nickolay Stupishin]

Толстые и тяжелые (5 мм!) криволинейные растяжки из стали их шокируют.

На сколько мне известно, на первых порах ширина дюралевой растяжки была 4мм, сейчас перешли на сталь, но толщину уменьшили (на ТАЛ150К) до 2 или 2.5 мм. На ТАЛ200К вряд ли больше. Тут, скорей всего, вкралась ошибка.

Для Vladneb: Разница в предельной звездной величине очень мала, речь идет о величине около 1%, а в более толстой кривой растяжке этот процент или два потеряются из-за перекрытия растяжками большей площади.
Сравнить прямые и кривые растяжки можно самому, если у Вас есть рефрактор или в крайнем случае менисковый телескоп, который не имеет растяжек. Изготовьте картонные маски в виде кружочков на растяжках прямых и кривых, и ставьте их по очереди перед объективом этого телескопа  (также и влияние центрального экранирования практически можно увидеть). Это самый лучший тест, т.к. оптика одна и та же. Вы в чистом виде получите разницу.  И нет нужды делать большое и сложное железо.
Чтобы лучше видеть дифракционную картину, можно диаметр входного зрачка на маске уменьшить до 50-60мм.
Это очень поучительный эксперимент. Но лично я как-то все больше на звезды смотрел, а вообще интересно попробовать и по протяженным объектам сделать сравнение.

А в Клевцовские самые разные с кривыми растяжками  смотреть доводилось. Никаких чудес нет. Визуально у ярких звезд нет лучей и форма дифракционного изображения звезд кругленькая (кстати, а на прямых,  особенно толстых хорошо виден почти квадратный центральный максимум). Ну а на фотографиях картина действительно более сложная и деталей мелких больше, там и от кривых видна некоторая несимметрия.

[Дрюша]

Мои соображения по поводу "симметричных" растяжек. Имеется в виду, когда их число чётно, и расположены они попарно диаметрально противоположно. Рассуждения для каждой пары.

1. На оптической оси (в центре поля зрения) - без разницы. Хоть стойка (кривая), хоть симметричные, хоть асимметричные растяжки.
2. Когда объект не в центре, то для пучка света, идущего от него, тень от вторичного зеркала лежит не по центру главного. Смещаются и тени от растяжек. Положим, одна из них выходит, а другая ещё больше входит в зону затенения главного зеркала. Тогда МОЖНО добиться того, что насколько (по углу охватываемого сектора) тень от одной растяжки уходит из области главного зеркала, настолько же тень от вротивоположной растяжки вступает туда
3. Это может быть справедливо только если суммарный угол дуг, представляющих собой тени от растяжек, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ГЛАВНОЕ ЗЕРКАЛО, будет 180 градусов. Каждая растяжка в этой проекции имеет форму дуги с углом 90 градусов (90+90=180)
4. Труба телескопа должна быть больше главного зеркала по внутреннему диаметру (+ запас на поле зрения). На этом диаметре каждая растяжка (как дуга) охватывает угол больше номинального (90/180). Суммарный угол 180 градусов должен получаться именно на поперечнике главного зеркала (с любым смещением в пределах поля зрения)
5. Все углы и размеры должны быть соблюдены очень точно. Иначе, все эти рекомендации...
6. Реально никто этого не соблюдает. Ореол виден как "рваный" и неравномерный.
7. Это моё частное мнение. Я могу ошибаться. Я только раз заглядывал в такой телескоп. Не понравилось. Но причина могла быть другая (бякая оптика, недостаточно хороший отстой, и всё такое)

[Alexey_Smirn]

   Теоретически - да, практически едва-ли это будет полезно.
   Дело в том, что при длительных экспозициях кроме детерминированных и легко убираемых двукратным Фурье преобразованием + свертка аберраций (типа влияния растяжек, известные остаточные аберрации гл. зеркала и т.п.) приемник накапливает массу недетерминированных искажений (турбуленция, ошибки ведения, шумы приемника и т.п.). Эти последние обычно и определяют качество изображения, а кроме того размывают его диффракционную структуру, в итоге - восстанавливать нечего.
    Кроме того, возникают уже теоретические проблемы с полихроматическим изображением.

На сколько я помню, когда, после выведения на орбиту одного известного космического телескопа у него возникли жуткие проблемы с качеством изображения - его было решено улучшить с Земли, именно за счет расчета аберраций и коррекции оных через преобразования Фурье.
Что касается ПЗС, то в случае его использования выдержки (а, значит, ошибки ведения, турбулентность атмосферы и прочие перечисленные помехи) не велики и вовсе не измеряются часами.

Так что может быть, стоит попробовать?

[Vladneb]

"Сравнить прямые и кривые растяжки можно самому, если у Вас есть рефрактор или в крайнем случае менисковый телескоп, который не имеет растяжек. Изготовьте картонные маски в виде кружочков на растяжках прямых и кривых, и ставьте их по очереди перед объективом этого телескопа  (также и влияние центрального экранирования практически можно увидеть). Это самый лучший тест, т.к. оптика одна и та же. Вы в чистом виде получите разницу.  И нет нужды делать большое и сложное железо.
Чтобы лучше видеть дифракционную картину, можно диаметр входного зрачка на маске уменьшить до 50-60мм..." (никак цитаты не научусь вставлять)

Хорошая мысль!!! И как всегда мне в голову самостоятельно не пришла. К сожалению проверить это сейчас могу только на рефракторе D 50 мм (1:11), объектив у него великолепный и показывает идеально (наблюдал в него двойные на теоретическом разрешении), в школьные годы я им был очень доволен, а сейчас он пылится, ну вот как раз и пригодится. Только найти бы на что поставить - как раз только позавчера отдал монтировку от большого школьника.

[Nickolay Stupishin]

Для drusa:

Действительно причин для плохой дифракционной картины и без растяжек много, например, плохая оптика.
Рассуждения приведенные выше для визуальных наблюдений не очень актуальны, ведь чтобы разглядеть дифракцию нужен сильный окуляр с полем зрения  - несколько угловых минут, тогда все эти смещения теней растяжек будут ну очень маленькие.

Даже с сильно неоптимальными кривыми растяжками, которые составляют дугу не 180град, а 120град визуально в 300мм телескоп никаких провалов заметить в дифракционной картине не удается. Только видно, что ярких хвостов от звезд нет как с прямыми растяжками. На углах несколько секунд от звезды уже очень мало света.  Достаточно его даже немного размазать вокруг звезды и хвосты пропадают, а картина будет казаться однародной по азимутальному углу.

Мой опыт показывает, что тонкие различия можно проследить только на фотографиях достаточно ярких звезд.

Теперь по количеству растяжек. Если для прямых 4 растяжки выгоднее, чем 3, т.к. от противоположных стоек лучи просто совпадают, то для кривых задача другая, не спрятать лучи, а как можно сильнее размазать вокруг звезды. Именно поэтому кривых растяжек надо делать нечетное число и равномерно распределять их по окружности, чтобы они не попадали друг напротив друга, ведь тогда фактически они рассеивают свет в одинаковые сектора и одна из них просто "не работает" . Вот почему в книге Наумова две растяжки нарисованы под углом 90град, а не напротив под 180град.

Для Vladned:
Этот рефрактор как раз то, что Вам надо! В любую погоду дифр. картина будет видна.
Вот только монтировку желательно с часовиком, ведь нужны большие увеличения.

[Fidel]

В Звездочете, за июнь 2001, года была статья "Крепление диагонального зеркала в рефлекторе Ньютона" Дмитрия Байдакова и коментарий к ней Игоря Роззивики - кое что, о кривых растяжках, можно почерпнуть оттуда.

[L.sikoruk]

Николаю Ступишину (эх, узнать бы еще и отчество!). Ну как мне узнать настоящее имя, например, Ernst'а. Это ужасно, когда вынужден обращаться к человеку не по имени и отчеству, а по «погонялу». Только недавно на основании «общефилософских соображений» я вычислил, что Andos это же Андрей Остапенко! Такова моя тупость. Это такая мука старому человеку заниматься подобными расследованиями.
А теперь по делу. Так вот, г-ну Ступишину. Утолщения  в кольцах при кривых растяжках обычно хорошо видны. Длина каждого утолщения в точности равна дуге (в градусах) растяжки. Если, например, каждая из 3-х растяжек в проекции на гл. зеркало охватывает по 60º, то и утолщения в кольцах охватывают по 60º.
Д.А. Наумов остановился на кольцах вместо других растяжек именно потому, что в этом случае «утолщение» дифракционных колец растянуто на 360º. Поэтому с точки зрения формы дифракционной картины не важно как относительно друг друга расположены два кольца-«растяжки». Д.А. Наумов предлагает расположить их под углом 90º, как мне кажется, не по соображениям оптического качества, а из соображений механической жесткости всей конструкции. Во всяком случае, это логично.
Идея Ernst'а об увеличении оптической толщины «теплой» растяжки очень интересна. Мне кажется, что иногда при теневых испытаниях своих зеркал при фокусировании для астрофотографии я видел некоторое утолщение растяжек. Специально я не исследовал этот эффект, но очень может быть, что так оно и есть. Правда, совершенно ясно, что ширина тени даже тонкой растяжки увеличивается вовсе не на порядок, а всего в 1,5, может быть, в 2 раза. Поэтому совет «…не стоит гнаться за сверхтонкими растяжками» не совсем верен. Конечно, растяжки толщиной в сотые доли миллиметра – это слишком не удобно по конструктивным соображениям. Но растяжки толщиной 2 мм для 800-мм рефлектора – это обычная практика в профессиональном телескопостроении.