14" планетный Кассегрен

[Valentino]

Имеется у меня 360*40мм ситалловая таблетка. Лежит уже года 4, не дает покоя.
Хочу изготовить из неё специализированный планетник. В этом году, думаю, наконец займусь этим делом.

Исходные требования:
1. 80-90% - астрофото; камера ZWO ASI 224MC (в наличии), в перспективе - монохром типа 290ММ. Т.е размер пикселя 3,75 и 2,9 мкм соответственно. Объекты съемки - планеты, Луна(изредка).
2. Съемка должна вестись без барлоу и окулярных камер.
3. Экранирование - не более 0,2. В идеале - отсутствие растяжек.
4. Транспортабельность - для стандартного авто, в идеале - возможность авиатранспортировки (вдруг решусь когда-нибудь). Стационар имеется, но такая апертура по моим наблюдениям, в наших краях реализуема редко.
5. Монтировка - Losmandy Titan (max вес трубы - 45 кг).

Сначала думал над схемой - какую выбрать. Рассматривал МАК, Ньютон, Кассегрен. В результате МАК исключил из-за высокой цены изготовления оптики, большого веса, сложностей с термостабилизацией при такой апертуре. Хотя в преимуществах были - отсутствие растяжек, сферические поверхности (ну или ГЗ эллиптическое для устранения сферической высших порядков), большие допуски на юстировку.
Ньютон - простая схема, простота юстировки; из минусов - относительно длинная труба (допустим, при А=1/4,5), большое экранирование диагональным зеркалом. Можно было бы снимать в прямом фокусе (как Криптоник и Виниту), но мне хочется иметь нормальный окулярный узел с фокусером, и не возиться с барлухами, камерами и фокусировкой внутри трубы с табуретки. Хотя малое экранирование и отсутствие второго зеркала в данной схеме несомненный плюс.
В итоге, остановился на Кассегрене. В данной схеме пока вижу основной недостаток - большая асферика ГЗ и малые допуски на юстировку. Если у кого-то есть другие идеи насчет схемы - с интересом выслушаю, оптику еще не заказывал. Кстати, заказывать планирую в Тидексе (предварительно общались), может, Астросиб возьмется (еще не связывался).

Предварительный расчет оптики:
D1=356
R1=2160 (отн отв ГЗ=1/3)
d1=880 (расстояние между зеркалами)
d2=1080 (задний отрезок)
t=200 (вынос фокуса за вершину ГЗ)
f'экв=5832
Аэкв=1/16,2
Расчитываем на невиньетируемое/незасвеченное поле диаметром 6мм (диагональ 224-го сенсора) в программе Фиделя - получаем max диаметр бленды вторички 74 мм и соответственно экранирование=0,206.
Более подробные данные во вложениях.

Масштаб изображения.
Теоретическое разрешение системы - r=140/D=0,39". В фокусе 5832мм это соответствует 11 мкм.
Для 224 камеры выходит 11/3,75=2,9pix/r, а для 290 - 11/2,9=3,8pix/r. Получается, у 224 размер пикселя оптимален, а у 290 мелковат,но не критично.
Диаметр Юпитера (40") в прямом фокусе будет 1,13 мм.

Интересно мнение опытных товарищей - по схеме, параметрам... Все ли учел правильно, что можно изменить/улучшить?

[Vladstar]

Для Кассегрена я бы не стал задавать относительное ГЗ 1/3, это ближе для системы Ричи-Кретьена. Сейчас как раз делаю оптику на заказ для Кассегрена, близкую к вашей.
ГЗ. Д=347, R=2590 (F=1295), Fэкв=6000 мм с выносом 300 мм.
На счёт асферики зеркал. Это задача оптика-стеклотёра, а не Ваша.
 Про юстировку. К Ричи требования к ней намного жёстче.

[Олег Чекалин]

Правильная дискретизация под камеру по другому параметру считается - FWHM. То есть F/16 маловато будет для полной реализации потенциала, даже на 290 сенсоре.

[Valentino]

Приму к сведению. Сколько будет стоить у вас заказ такой оптики (в личку)?

Правильная дискретизация под камеру по другому параметру считается - FWHM. То есть F/16 маловато будет для полной реализации потенциала, даже на 290 сенсоре.

Олег, а как правильно посчитать по FWHM? Если есть апертура, размер пикселя, и нужно вычислить оптимальное фокусное?
Ты имеешь в виду FWHM который по гауссовому распределению в кружке Эри (радиус Эри в моем случае 10,9мкм, тогда я насчитал FWHM=8.6мкм??), или это применительно к сиингу?

[Олег Чекалин]

Все то же самое, только пространственной единицей должен считаться не кружок Эри, а ширина пика FWHM, соответственно 1,02 х длину волны / относительное отверстие.
То бишь для красного 1 х 660 х 10-9 х 16 =10,6 мкм. Это диаметр.
Для 290 сенсора, получается 3,6 пикс на FWHM, практически святой идеал для последующего программного восстановления.
Учитывая, что 290 очень чувствительный и низкошумящий сенсор, заодно и планетарки отлично пойдут в качестве объектов.

[Valentino]

Все то же самое, только пространственной единицей должен считаться не кружок Эри, а ширина пика FWHM, соответственно 1,02 х длину волны / относительное отверстие.
То бишь для красного 1 х 660 х 10-9 х 16 =10,6 мкм. Это диаметр.
Для 290 сенсора, получается 3,6 пикс на FWHM, практически святой идеал для последующего программного восстановления.
Учитывая, что 290 очень чувствительный и низкошумящий сенсор, заодно и планетарки отлично пойдут в качестве объектов.

Ну да, для красного Эри (r=13 мкм) и FWHM (10,3 мкм я насчитал) побольше будут.
Итого для 290 сенсора 3,6 pix/FWHM, для 224 - 2,8 pix/FWHM.
Получается все-же нормальное относительное (святой идеал ) F/16 для этих сенсоров?

[Олег Чекалин]

Да, относительное отверстие оптимальное.
Но, я совершенно согласен с Владиславом, что главное зеркало необходимо делать менее светосильным, с меньшей асферикой, например F/4. Иначе можно замучиться с коллимацией, даже при идеальной оптике.

[Valentino]

Пересчитал ГЗ на F/4 и вынос побольше, 250 мм.
На выходе получилось относительное F/15,9 и f'=5718 (т.е., примерно как и было раньше).
Но пришлось, естественно, увеличивать вторичку и выносить подальше; экранирование теперь 0,26
И труба более 1200 мм.

[библиограф]

Расчитываем на невиньетируемое/незасвеченное поле диаметром 6мм (диагональ 224-го сенсора)

А для такого скромного поля вполне достаточно Долла-Киркхэма, кома будет ещё незаметна!

[Valentino]

Расчитываем на невиньетируемое/незасвеченное поле диаметром 6мм (диагональ 224-го сенсора)

А для такого скромного поля вполне достаточно Долла-Киркхэма, кома будет ещё незаметна!

Да, верно, хоть кома и получилась больше в 6 раз, ее размер 12 мкм, в пределах кружка Эри (21мкм). Вторичное - сфера, ГЗ - эллипсоид с e2=0.724.
И допуски на юстировку, как пишут, существенно больше по сравнению с классическим Кассегреном. Сам рассчитать допуски пока не могу, не разобрался с Zemax'ом. Интересен порядок - в 2-3 раза, или в 10.

[Алексей Юдин]

Сам рассчитать допуски пока не могу, не разобрался с Zemax'ом.

Там всё элементарно для расчёта такого одиночного допуска - децентрируете поверхность, ломаете ось на входе, вносите интересующее отклонение, оптимизируете входной излом по CENY=0 ("возвращаете звезду в центр окуляра"), считаете Штрель и собственно всё...

[kryptonik]

Можно было бы снимать в прямом фокусе (как Криптоник и Виниту), но мне хочется иметь нормальный окулярный узел с фокусером, и не возиться с барлухами, камерами и фокусировкой внутри трубы с табуретки. Хотя малое экранирование и отсутствие второго зеркала в данной схеме несомненный плюс.

Я тоже долго чесал репу какой планетник делать. И тоже склонялся к кассегрену. Но остановило то, что не было уверенности в том, что смогу его как следует отъюстировать. Юстировка по звезде для меня всегда была морокой. В общем выбрал самый простой вариант - прямой фокус. Одна поверхность, с юстировкой никаких проблем, хотя некоторые нюансы есть, юстирую лазером. Фокусировка без проблем. Узел подвески камеры в главном фокусе у меня сейчас вполне доведен до ума. Применил так же барлоу-корректор от APM, хорошо работает. Сделал так же механизм термокомпенсации, работает, в сочетании с ситаллом вещь. Включил и снимай. Светофильтры, правда, приходится вручную ставить, но это несложно.
В общем рекомендую.

[Алексей Юдин]

Применил так же барлоу-корректор от APM, хорошо работает.

Кстати, прекрасный повод для бодалова "РвсР" во вторичной оптике!

[INPan]

Расчитываем на невиньетируемое/незасвеченное поле диаметром 6мм (диагональ 224-го сенсора)

А для такого скромного поля вполне достаточно Долла-Киркхэма, кома будет ещё незаметна!

Возможно. Из плюсов только сферическая вторичка. А а с эллипсоидным ГЗ возни будет на меньше, чем с параболой, ибо это тоже асферика. И не надо надеяться на наличие у эллипсоида двух фокусов, в одном из которых будет нож, а в другом глаз. Расчёт показывает, что расстояние между этими фокусами измеряется десятками метров. Вот сочинил табличку, которая считает е-квадраты трёх классических двухзеркальных схем, ну и за одно выдаёт положение фокусов эллипсоидного ГЗ.
https://yadi.sk/d/v2ff4wnc3Ts3qS
Входные данные: фокусное расстояние ГЗ, эквивалентное фокусное расстояние системы и расстояние между вершинами зеркал.

[ekvi]

На счёт асферики зеркал. Это задача оптика-стеклотёра, а не Ваша.

При таком подходе и "стеклотёр" - заморозит глаза и формально прикроется отчётом об отличной ЧКХ.
Конструктивней подход у Чекалина:

главное зеркало необходимо делать менее светосильным, с меньшей асферикой, например F/4. Иначе можно замучиться с коллимацией, даже при идеальной оптике.

Но и это - тоже только "забота о себе". А ведь светосильное ГЗ со скрытыми местными ошибками - кот в Вашем же мешке.

ГЗ с 1 : 4 - гарантия и его качества, и Вашей спокойной юстировки.
Остальной комментарий - см. в теме Программа PolirMask для расчёта полировальной маски

[Valentino]

Там всё элементарно для расчёта такого одиночного допуска - децентрируете поверхность, ломаете ось на входе, вносите интересующее отклонение, оптимизируете входной излом по CENY=0 ("возвращаете звезду в центр окуляра"), считаете Штрель и собственно всё...

с децентровкой вроде понятно (в Surface Properties задаем Decenter...?), с изломом оси - нет где его задавать? С оптимизацией - В Merit Functions делаем Insert Operands - Type - CENY- Target=0.00(по умолчанию)?
Считал только с децентровкой вторички - у Д-К допуски существенно больше, чем у Кассегрена,насколько помню, почти на порядок.

В общем рекомендую.

Да, заманчивое предложение, много плюсов (напр, съемка дипов на большую матрицу), но все-же я пока склоняюсь к Кассегрену, точнее Д-К. Возможность визуала, легкость фоусировки, использование колеса фильтров и корректора дисперсии, компактнее труба... Юстировка - да, но большие допуски схемы Д-К, надеюсь, облегчат задачу.

Хорошо, а как делают гиперболы для ГЗ Ричи-Кретьенов?..
Или для Д-К сначала сделать точную сферу на вторичке, а по ней в сборе в автоколлимации ретушировать ГЗ?

ГЗ с 1 : 4 - гарантия и его качества, и Вашей спокойной юстировки.

Я уже пересчитал на 1/4, так и планирую.

[kryptonik]

Или для Д-К сначала сделать точную сферу на вторичке, а по ней в сборе в автоколлимации ретушировать ГЗ?

Если заказывать в Тидексе, они будут делать пару, тогда с технологией не надо морочиться. Качество будет выдавать именно пара.

[Алексей Юдин]

с децентровкой вроде понятно (в Surface Properties задаем Decenter...?), с изломом оси - нет где его задавать? С оптимизацией - В Merit Functions делаем Insert Operands - Type - CENY- Target=0.00(по умолчанию)?

Лучше кордбрейками и саму поверхность децентрировать, а уж ось сломать только им. Вывод звезды в центр только после излома оси и будет работать.

[INPan]

Хорошо, а как делают гиперболы для ГЗ Ричи-Кретьенов?..
Или для Д-К сначала сделать точную сферу на вторичке, а по ней в сборе в автоколлимации ретушировать ГЗ?

Да, как-то так, только для автоколлимации требуется эталонная плоскость, а без неё наверно только всякие компенсационные схемы городить.

[ekvi]

а как делают гиперболы для ГЗ Ричи-Кретьенов?

Так же, как и параболу, - по методу "анаберрационных точек". Только вместо плоскости ставят сферическое контр-зеркало (см. на с. 81 у Пуряева в "Методы контроля оптических АП", 1976). Оно будет несколько большего Ф, чем ГЗ, но сферу сделать намного легче, чем плоскость.