Устранение сферической аберрации в короткофокусном рефракторе

[VKR]

     Пару месяцев назад в связи с поломкой монтировки SLT и начавшимися белыми ночами, я решил заняться улучшениями своего основного мобильного инструмента для выездов на наблюдения Дипскай – короткофокусного рефрактора Кенко 120х600. Хотел попытаться убрать небольшую переисправленную сферичку, а также зачернить торцы линз в объективе. Для устранения переисправленной сферички необходимо увеличить толщину прокладок между линзами.
      Бленда у трубы металлическая, и посажена очень плотно – для того, чтобы снять её пришлось применить большую отвертку с широким лезвием. Снял, но попортил краску по краю бленды. Объектив, в большой массивной металлической оправе, крепится на трубу с помощью резьбы, отвинтился довольно легко. Затем, с помощью циркуля измерителя я отвинтил прижимное кольцо, снял резиновую прокладку, и, поставив объектив на пластиковый стакан, поднял линзы из оправы. Торцы линз зачернил маркером. На 1 фото объектив в процессе чернения. Конечно, на торцы линз и на оправу поставил метки карандашом, с тем, чтобы при сборке не нарушить положение линз относительно друг друга и оправы. На первом этапе я работал с подкладками из ткани, и в тканевых же перчатках, но затем от ткани отказался, а перчатки сменил на резиновые – уж очень тяжело и долго очищал линзы потом от множества мелких волокон. Затем приступил к установке прокладок – снял верхнюю линзу, и с помощью пинцета установил на существующие прокладки(они приклеены к нижней линзе) новые – вырезал из пищевой фольги толщиной 20 мкм.(фото 2). Устанавливал тяжело и долго – от малейшего неловкого движения новые прокладки смещались или вообще падали. На фото 3 – объектив перед сборкой. Закончил только через 1.5 часа. И в ближайший выходной проверил телескоп на даче, благо к тому времени и монтировку починил. Проверял по внефокалам и с помощью решетки Ронки(25 линий на мм.). Работать с решеткой гораздо удобнее, к тому же с ней можно примерно количественно оценить сферическую, сравнивая вид в трубу с приведенными в инструкции примерами ронкиграмм сферической, комы, астигматизма с ошибками 1/4 и 1/8 длины волны. Проверка показала, что сферическая нисколько не изменилась(она была чуть хуже 1/4 лямбда), зато появилась заметная кома. Кома, скорее всего, появилась из-за неравной толщины прокладок – наверное пищевая фольга не самый подходящий материал для этого. В дальнейшем толщину прокладок проверял с помощью микрометра.
       На втором этапе взял прокладки толщиной 0.3 мм. Эти установил легко и быстро – они всё-же потяжелее. Снова проверил – кома исчезла, зато сферическая стала уже недоисправленной, примерно на ту-же величину. Стало ясно, что прокладки нужны толщиной 0.15 – 0.2 мм. В наличии была фольга 0.2 мм. Толщину прокладок тщательно проверили микрометром. С установкой их тоже возился довольно долго, но на клей садить не стал – побаивался, что снова получу кому. И последняя проверка – объектив стал практически идеальным, никаких следов сферической, комы или астигматизма. Посмотрел несколько ярких шаровиков – кажется, что лучше стали разбиваться на звездочки. Проведенной работой остался, в общем, доволен, хотя немного осталось пыли между линзами, но решил больше в объектив не лезть. Убедился на собственном опыте, что ничего особенно сложного в рефракторе нет, необходимо лишь соблюдать аккуратность и уделить особое внимание борьбе с пылью. Конечно, у меня ушло много времени – 3 недели, но это связано с тем, что после каждого этапа выезжал на дачу для проверки по звездам, да и торопиться мне было некуда. Зато сейчас я полностью готов к темным августовским и сентябрьским ночам.

[Eugenio D.]

       К сожалению,в любой бочке мёда может оказаться и своя ложка дёгтя...
 Пробовал и я подкорректировать сферическую аберрацию в короткофокусном рефракторе,старшем брате трубы,с которой работал VKR; Sky Watcher 15075. Моя труба также имеет переисправленную сферичку где-то в районе 1/4L,в зафокале  очень чёткие зелёные кольца,в дофокале - довольно размытые желтовато-белые. С зелёным фильтром (правда не узкополосным) картина похожая. После разборки объектива увеличил толщину прокладок на 0,1мм, попутно доработал оправу,установил юстировочные винты для небольших поперечных подвижек линз и зачернил торцы. Дофокал в белом  и в зелёном свете стал чётче и контрастнее,после выборки небольшой комы (порядка 1/6L) при увеличении 300х наблюдалась очень приличная картина Эйри. Однако при испытаниях через цветные светофильтры обнаружилось,что в красных лучах,особенно сквозь фильтр Н-альфа, внефокалы и изображение точки в фокусе значительно ухудшились. Визуально оценил рост недоисправленной сферички в красных лучах примерно с 1/3 до 1/2L. Первое дифракционное кольцо стало ярким и толстым,а яркость центрального максимума ощутимо уменьшилась. Ведь в короткофокусном дублете помимо хроматизма существенную роль играет ещё и сферохроматизм. Такой результат не порадовал,стал подумывать о возврате к прежней толщине прокладок,что в конце концов и осуществил. Правда решающим доводом послужило не это,а то что труба имеет крышку с субапертурным отверстием 112мм. И с этой апертурой объектив оказался очень неплохо исправлен,внефокалы в зелёных лучах почти идентичны,лишь с лёгким намёком на переисправление. А это как раз то,что нужно для дублета,передняя линза которого охлаждается ночью сильнее,чем задняя (этот эффект способен дать небольшую недоисправленную сферичку). При увеличенной толщине прокладки при 112мм сферическая была уже немного недоисправлена. С апертурой 112мм эта труба не раз испытывалась по Юпитеру и показала результаты практически не хуже, чем более длиннофокусный ахромат Celestron OMNI120. Конечно,хроматизм заметен,но изображение контрастно,было видно до 7 полос,в т.ч. слабая экваториальная,детали в полосах,фестоны. БКП выделялось очень чётко. Ио и Европа уверенно наблюдались близ краёв диска даже при не очень спокойной атмосфере,а прохождение Ганимеда без труда прослеживалось по всему диску,естественно,тени спутников видны очень хорошо. При хорошей атмосфере иногда ставил по Юпитеру увеличение 220х. При полной апертуре контраст падает,хроматизм горазо заметнее, но всё равно наблюдать без фильтров с увеличениями до 150х  ещё было можно. На Сатурне при 150х с полной апертурой ещё до установки юстировочных винтов видел щель Кассини,двойной тёмный пояс в северном полушарии, 5 спутников. Конечно,это не планетный телескоп,но утверждения,что он годится только в качестве "равнозрачковой гляделки", мягко говоря,преувеличены. Он показывает дифракционную картину и по двойным звёздам можно ставить увеличение до 300х без диафрагмирования апертуры. Труба понравилась своей относительной компактностью и лёгкостью,что для мобильного инструмента очень существенно. Как оказалось,к этим качествам добавляется ещё в какой-то мере и универсальность. Остаётся только гадать,то ли мне попался изначально неплохой экземпляр,то ли китайские оптики действительно всё тщательно просчитали и предусмотрели такое применение этого телескопа.

[Владимир Николаевич]

Мне тоже попадались ТРИ трубы SW 100ED 102\660 150\1200. И во всех ТРЕХ сферичка была переисправлена даже при полностью удаленных прокладках.
VKR Вам просто случайно и сильно повезло в нужную сторону!   

[VKR]

Мне тоже попадались ТРИ трубы SW 100ED 102\660 150\1200. И во всех ТРЕХ сферичка была переисправлена даже при полностью удаленных прокладках.
VKR Вам просто случайно и сильно повезло в нужную сторону!   

Да, конечно!

[pictor]

Мне тоже попадались ТРИ трубы SW 100ED 102\660 150\1200. И во всех ТРЕХ сферичка была переисправлена даже при полностью удаленных прокладках.
VKR Вам просто случайно и сильно повезло в нужную сторону!   

Да, конечно!

Нет. Владимир Николаевич имел в виду недокоррекцию. Такая неисправимая сферичка была в моем SKP15075.

[Eugenio D.]

     Прошу меня извинить за то,что не сразу представил внефокалы,они были на работе на другом компе.
Вот  изначальные внефокалы моей трубы SW15075 (чёрной) снятые через жёлтый планетный фильтр от Celestron в подвале на дистанции 40м. Где-то в жёлтой области спектра и находится участок наилучшей коррекции для полной апертуры. Надо ещё учесть,что на бесконечности он ещё немного сдвинется в сторону оранжевых лучей. К этой первоначальной конфигурации я в конечном итоге вернулся после опытов с объективом. В красных лучах прикрепил к первому посту.

[Eugenio D.]

      А вот через густой зелёный,тоже с полной апертурой. Тут уже явная переисправленная сферичка.

[Eugenio D.]

      И,наконец,зелёные внефокалы объектива,диафрагмированного до 112мм. С такой апертурой инструмент пригоден и для планет,хоть это и будет компромисс. Всё это к тому,что прежде чем что-то менять,надо объектив тщательно изучить и хорошенько всё обдумать и взвесить. И ещё снимок Юпитера 18.11.2013 в20.08 UT.в главном фокусе,с диафрагмой 112мм. Обработано в RegiStax6 с применением вавелетов,но без фанатизма,чтобы было больше похоже на визуальное впечатление. Просьба сильно не пинать,опыта в астрофото и обработке изображений ещё мало. Атмосфера была весьма посредственная.

[SAY]

1. Судя по представленным фотографиям хромокоррекция в этом ахромате классическая.
2. Следует иметь в виду, что:
- неплотный жёлтый светофильтр резко обрезает волны от 500...510 мкм и короче, всё что длиннее - пропускает;
- зелёный светофильтр, который с 65% пропусканием, имеет максимум на 520 мкм и более пологое обрезание, чем у жёлтого и красного светофильтров. Захватывает часть голубого диапазона, который "смертелен" для короткого ахромата.
Красный обрезает всё, что короче 625...630 мкм.
3. Сужу по ахромату 1206 с классической хромокоррекцией (на компьютерной программе). На волне 520 мкм будет переисправленная сферическая, на 630...635 нм недоисправленная, приблизительно сопоставимого уровня (в красном получше).
4. Что бы я попробовал на Вашем месте:
- искусственная звезда на светодиоде 560 мкм (или 562, точно не помню);
- постепенно приближаетесь трубой к ИЗ до выравнивания внефокалов (начните с 40м). При приближении к ИЗ вносится недоисправленная сферическая, чем ближе тем больше. По полученному фактическому расстоянию можно прикинуть на программе изменение промежутка между линзами.

[Дядя Лёша]

Тут уже явная переисправленная сферичка.

+ астигматизм.

[pictor]

На последних кадрах астигматизма нет и, похоже, диафрагмирование пошло на пользу.

[Eugenio D.]

1. Судя по представленным фотографиям хромокоррекция в этом ахромате классическая.

Насчёт коррекции - прямо в точку,имел возможность проверить с фильтрами Н-альфа и Н-бета,фокусы совпадают. Причём в Н-бета дифракционная точка выглядит аккуратнее,колечко более тонкое. Что удивительно,астигматизм заметен более всего сквозь зелёный фильтр,с другими его практически не видно. Привожу здесь внефокалы,полученные с полной апертурой и с увеличенной на 0,1мм толщиной прокладок. Они заметно лучше,чем исходные,но в красных лучах при этом изображение существенно хуже,сужу опять же по картине Эйри.
С диафрагмированной апертурой зелёные внефокалы тоже сближаются,но красные ухудшаются. Я больше склоняюсь,чтобы и с диафрагмой 112мм осталась небольшая переисправленная сферичка в расчёте на то,чтобы был запас для компенсации ночных температурных эффектов. Это для планет на выезде. Иначе говоря,прокладки не трогать,но сосредоточиться на максимально хорошей юстировке. Для Дипов же с полной апертурой увеличения до 1,0D,думаю,вполне хватит,а инструмент его выдерживает.

[Eugenio D.]

Для полноты картины: внефокалы для апертуры 112мм при увеличенной на 0,1мм толщине прокладок.

[SAY]

В коротком ахромате с хромокоррекцией F_d_C на мой взгляд использовать для сравнения внефокалов зелёный светофильтр, который с максимумом на 520 нм и с достаточно широкой полосой, не корректно, поэтому я и указывал выше светодиод 560 нм для искусственной звезды.
Не исключаю, что с такой ИЗ внефокалы в вашем экземпляре окажутся близкими к идеалу.
Согласно программе у "идеального" 1206 (F_d_C, оптимизация сферической на волне d=587,6 нм) при фокусировке на волне 560 нм штрель 0,93, а на волне 520 нм - почти в 2 раза ниже (чувствуете разницу по сферичке ?). Если у такого "идеального" инструмента увеличить зазор на 0,1 мм, то штрель на 560 нм и 520 нм вырастит, а в красном диапазоне провалится. Насколько я понимаю, именно это и произошло в вашем случае.

ПС. Дядя Лёша прав, астигматизм по внефокалам наблюдается.

[diant]

Покрутил в Земаксе параметры ахроматического дублета Фраунгофера 120/600 (А SW1206 - Фраунгофер, как пишут магазины) в предположении, что стекла там аналогичны BK7/F2. Почитал эту ветку. В итоге такие мысли и выводы.

Играться на таком ахромате с прокладками в десятки мкм нет смысла. От этого СА мало меняется.
Если грубо, то картина такая.

Допустим, при толщине прокладки "Х" мы имеем полностью удаленную СА в зеленом (546 нм). Тогда у нас в синих лучах (486 нм) СА сильно переисправлена, а в красных (656 нм) сильно недоисправлена.
Кстати в классическом Фраунгофере величина Х около 0.6 мм (у китайцев она поменьше, судя по их тонким прокладкам).

Тогда:
1. Для выведения СА в синих лучах в ноль требуется увеличить толщину прокладки на 0.2 мм (получаем прокладку Х+0.2 мм)

2. Для выведения СА в красных лучах в ноль требуется уменьшить толщину прокладки на 0.25 мм (получаем прокладку Х-0.25 мм)

И еще.
При разборке объектива и устранении СА не надо бояться использовать ткань (кто-то выше писал про ворсинки). Просто нужно во-первых, иметь под рукой грушу (резиновую клизмочку по-простому, ихмо обязательная вещь для астрономов любителей), во-вторых использовать в качестве ткани очень старые чисто х/б трусики, пеленки, распашонки и т.д. Последний совет я когда-то получил от старого оптика. Х/б ткани после множества стирок становятся настолько чистыми и мягкими, что ворса практически не дают и ими (после стирки, конечно) можно аккуратно протирать даже просветленную оптику (без нажима).

[Eugenio D.]

Допустим, при толщине прокладки "Х" мы имеем полностью удаленную СА в зеленом (546 нм). Тогда у нас в синих лучах (486 нм) СА сильно переисправлена, а в красных (656 нм) сильно недоисправлена.
Кстати в классическом Фраунгофере величина Х около 0.6 мм (у китайцев она поменьше, судя по их тонким прокладкам).

Тогда:
1. Для выведения СА в синих лучах в ноль требуется увеличить толщину прокладки на 0.2 мм (получаем прокладку Х+0.2 мм)

2. Для выведения СА в красных лучах в ноль требуется уменьшить толщину прокладки на 0.25 мм (получаем прокладку Х-0.25 мм)

Это подтверждается и на практике. Одна из двух труб SW1206, которые мне доводилось юстировать, имела почти идеальную коррекцию СА в лучах H-alfa и сильное переисправление на 540нм. Линзы были отделены кольцевой прокладкой толщиной 0,24мм. После установки двух таких прокладок вместо одной коррекция приблизилась к оптимальной для 540нм. Трубу эту оставил себе.

[diant]

Одна из двух труб SW1206, которые мне доводилось юстировать, имела почти идеальную коррекцию СА в лучах H-alfa и сильное переисправление на 540нм.

Точная копия моей нынешней трубы - в красных лучах (за КС-13) практически не вижу разницы между зафокалом и предфокалом.
В оранжевых уже намек на переисправление СА заметный.
В зеленых (за ЗС-1) переисправление конкретное (просто прет).
На днях будет операция "Ы". Дублет пока еще не разбирал, но стопорное кольцо уже сдернул - это вселяет надежду.

[diant]

Операция "Ы" (исправление СА), краткое описание и итог.

SW1206 - диагноз: переисправлена СА. Довольно здорово переисправлена, так что этот рефрактор получался хорошим инструментом для съемок в Н-альфа, но в зеленых лучах - далек от оптимума.
Для справки: на рабочих увиличениях этого короткофокусного аппарата (до 67х в моем случае) даже такая СА почти не давала себя знать - звезды были вполне точками (с легким пушком вокруг на 67х. Можно было и не трогать инструмент. Но я все же не поленился и ради планетных увеличений разобрал его.

Свинтил объектив с трубы. Линзы прижаты кольцом с двумя отверстиями около 1,5-2 мм в диаметре. Вставил в них по два винта М1,5 и сдернул кольцо (не столько усилием, сколько небольшой вибрацией рук - как говорили еще греки, правильно подобранным тоном можно скалу расколоть).

Выкрутил прижимное кольцо. Под ним было второе, пластиковое кольцо. Оно вытаскивалось само (просто лежало). Под ним была кольцевая резинка с разрезом. Поддел ее пальцем и вытащил. Дальше шла уже первая линза (крон).

Положил на стол лист белой бумаги, на него поставил пластиковый стакан, на него положил сложенное вдвое чистое х/б полотенце (не махровое! Обычное кухонное, только мною для оптики сразу приспособленное).
Затем поместил объектив в оправе над этим стаканом и медленно опустил на него. В итоге оправа села на стол, линзы остались лежать на полотенце (на стакане).

Между линзами была кольцевая прокладка 0,24 мм. Торцы не зачернены. Флинт зачернил, крон - нет (маркер кончился вовремя!). Линзы помыл (ватными дисками с мылом - это отдельная песня, здесь описывать не буду).
Потом изготовил три узких дополнительных прокладки толщиной 0,24 мм. Сделал их так. Взял черную ПВХ изоленту и склеил ее саму с собой клейкой стороной. Двойная изолента получилась как раз 0.24 мм - то, что мне было нужно (по рассчетам в Земаксе). Из нее и вырезал три узких прокладки, которые разместил на заводской кольцевой прокладке с шагом в 120 градусов. Затем собрал объектив в обратной последовательности. Риски на кроне и флинте делал, естественно их совместил, но думаю, это скорее из области плацебо.

Сегодня посмотрел результат. Все как и ожидалось - в зеленых лучах СА исчезла. Теперь зафокал и предфокал через ЗС1 малоразличимы. Эффект по звездам: остаются иголочками вплоть до 67х. На этом увеличении иголки стали еще более заостренными, хотя и до этого не мог пожаловаться. Потом попробовал увеличение 120х по звездам. Кастора разбил с запасом (черная дыра между звездами). Возможно я внес маленький астигматизм или кому. Но она действительно небольшая - на уровне глюка, и я не уверен, есть она или нет (у самого небольшой астигматизм на глазах). Но это только на 120х приметил, и это дело могло быть и до коррекции - не приглядывался.

В любом случае, итогом доволен. Объектив теперь чистый, СА удалил, и на рабочих увеличениях (до 67х) к нему не придраться.

[SAY]

Наличие у обладателей 1206 переисправленной сферической навело на мысль внимательнее проверить свой экземпляр 1206, который с 2011 г. без дела валяется. Давно уже проверял по полихромной искусственной звезде, был намёк на не сильную переисправленную. В дополнение к уже имеющимся нескольким искусственным звёздам соорудил как обычно из пальчикового канц. клея, благо не сложно, ещё и комбинированную: 525, 470 и 630 нм. На увеличении 300х все три очень наглядно смотрятся с запасом даже с узкопольным ортоскопом 4 мм + ЛБ2". Подобающие светодиоды 540...550 нм в продаже не попадались, а 525 нм для 1206 на расстоянии 18-19 м от ИЗ соответствует сведению сферички по волне 546 нм на бесконечности (если схема оптимизируется по сферичке на этой волне). Квартира + коридор этажного отсека допускает расстояние 18 м.

Тест с комбинированной звездой показал по зелёному светодиоду наличие переисправленной сферички. Не сказать, чтобы приличная, но заметна. Расфокусировка до 3...4-х колец. Рядом (при фокусе в зелёном) весьма впечатляющий размерами сине-голубой круг и существенно более компактный оранжево-красный. Далее фокусировался по другим светодиодам, внефокалы - залиты ярким светом конкретного светодиода и "прочитать" их практически нереально. Вывод – для наблюдения Солнца в Н-альфа мало пригоден.
Поставил ИЗ 574 нм. Внефокалы можно сказать идентичны, кроме лёгенькой взаимно-перпендикулярной овальности (астигматизм), надо будет попробовать прижимное кольцо ослабить, если удастся бленду отсоединить. Тут также следует иметь в виду, что в светосильном ахромате уже нельзя пренебрегать наличием остаточной сферической разных порядков и знаков (на референсной волне общая в ноль) - должна проявляться слегка меньшим контрастом в дофокале.
Отмечу по ходу, что в моём экземпляре 15012 на 560 нм была лёгкая переисправленная сферичка.
Так какая же хромокоррекция заложена в синтовских ахроматах по расчёту ? И почему народ обычно на волну 540…546 нм ориентируется при определении сферической? Часто встречающаяся переисправленная в 1206 несколько противоречит такому подходу. Например в 1206 на мой взгляд вполне универсальной могла бы быть хромокоррекция F’_560_C’ (на центральной волне оптимизируется сферическая по общей в ноль).
С такой хромокоррекцией при фокусировке по минимуму продольной аберрации в диапазоне волн 480…660 нм:
- полоса пропускания по уровню штреля 0,8 на краях: 537,9...595,7 нм
- полиштрель 0,63
-кривая зависимости штреля от длины волны имеет две "вершины" с максимумами на волнах 548,6 нм (штрель 0,969) и 580 нм ( штрель 0,931).

VD как-то утверждал, что Синта все свои ахроматы оптимизирует по хромокоррекции F_e_C. Не хотелось бы в это верить применительно к ахромату 1:5 - на мой взгляд весьма спорный вариант (для 1:8 другое дело). Ниже приведены показатели для других вариантов хромокоррекций применительно к 1206.
F’_e_C’:      536,6…590 нм / 0,607 / 546,8 нм (0,989) и 576 нм (0,84)
F_d_C:        549,1…610,3 нм / 0,6 / 573,5 нм (0,874) и 596,7 нм (0,984)
F_e_C:       544…570 нм / 0,559 / одна «вершина» с максимумом на 553 нм (0,981)

А может китайцы просто перестраховываются? Переисправленная лечится, недоисправленная при тонких меж линзовых прокладках нет.

В мою трубу 1206 оптимальное планетное увеличение составляет порядка 1,5Dx.

[VELIKOLEPNIY]

Здравствуйте! Вопрос от начинающего любителя астрономии.
Вчера решил посмотреть по звезде что за дифракционные кольца такие. Телескоп SW 1260, штатная призма, окуляр ES4,7, ЛБ Х2 SW. Смотрел на Сириус с балкона через открытое окно, понимаю турбулентность и все такое.
Ни каких колец не увидел и в дофокале и в зафокале звезда размазывается ровной круглой лепешкой, не овал, именно ровный круг НО!!!! Чуть левее середины весь круг пересекает ровная линия, строго вертикальная. К сожалению не догадался сфотографировать....
Почему я не увидел колец? Что это за линия такая?