[zoth]

In principiu as vrea sa dezvolt acest subiect ca o contrapartida la topicul "Corectia aberatiei de sfericitate la oglinzile concave" lucru ce ne-ar permite sa observam cu mai multa usurinta cum se pune si cum se rezolva aceasta problema in cele doua situatii distincte.
Lumea cartilor dar si lumea in general dau doua solutii simple pentru minimizarea aberatiei de sfericitate la obiectivele acromate:
- diafragmarea aperturii
- marirea distantei focale.
E clar ca pentru un obiectiv dat nu putem aplica decat prima masura, care insa duce la pierdere de lumina si rezolutie.
Din fericire cei ce au trecut printr-o perioada mai lunga sau mai scurta prin proiectarea optica au putut observa cu siguranta ca mai exista si alte solutii pentru minimizarea aberatiei despre care vorbim.
Iata in continuare cateva trucuri si artificii de care pot profita detinatorii de acromate:
Corectia aberatiei longitudinale de sfericitate poate fi facuta intr-o anumita masura prin varierea spatierii dintre cele doua elemente ale dubletului.
Functie de designul optic folosit se poate corija sau nu atat tentinta de supra cat si cea de subcorectie a unui obiectiv.
In imaginea de mai jos puteti vedea cazul unui dublet acromat Fraunhofer de 110 f11 proiectat si corectat normal (figura din centru), supracorectat prin modificarea spatierii la -1mm* si subcorectat prin spatiere la +1mm.
Varianta cu steluta de mai sus reprezinta doar o solutie teoretica ceea ce inseamna ca un obiectiv Fraunhofer subcorectat nu poate fi adus la normalitate prin metoda modificarii spatierii dintre lentile.
In schimb metoda este perfect valabila pentru un obiectiv supracorectat

[zoth]

Iata mai jos acelasi artificiu aplicat altui dublet acromat uzual.
E vorba de un Baker 90 f14 proiectat si corectat normal cu spatiere de 4,3mm (figura din centru), supracorectat prin scaderea spatierii la 3,3mm si subcorectat prin spatiere la 5,3mm.
Putem observa usor ca acest design de obiectiv permite practic aducerea la normalitate atat in cazul in care vine atat sub cat si supracorectat.
Este unul din avantajele pe care acest obiectiv le are asupra designului Fraunhofer.

[zoth]

Tot artificiul de mai sus ne poate fi util atunci cand punem acromatul sa lucreze in tandem cu diverse filtre si in special ma refer la filtrele de banda ingusta.
Aici intram in domeniul sferocromatismului.
Se stie ca majoritatea acromatelor proiectate corect lucreaza bine din punct de vedere al sfericitatii pe domeniul galben-verde al radiatiilor din spectrul vizibil, prezentand o tendinta de subcorectie spre radiatia rosie si o supracorectie spre radiatia albastra.
Exceptie de la aceasta regula fac designurile Gauss si FF Gauss care prezinta un sferocromatism virtual inexistent si din aceasta cauza sunt cunoscute ca si cele mai fidele instrumente in ce priveste detaliile planetare pe campuri foarte mici.
Din pacate acest avantaj al designurilor Gauss si FF Gauss este umbrit de faptul ca amandoua dezvolta coma (sfericitate extra axiala) policromatica pe masura ce ne indepartam de axa optica.
Iata ca prin artificiul propus putem aduce un dublet obisnuit la performanta unui Gauss fara sa generam coma.
Cum spuneam si in postul anterior dubletele care lucreaza in mod obisnuit cu spatieri mici (Fraunhofer, Steinheil) nu vor putea sa corijeze in acest fel decat tendintele de supracorectie, deci lucrul cu filtre de la verde spre albastru iar cele care lucreaza cu spatieri mari (Baker) pot corija ambele tendinte, deci lucru cu filtre de la rosu pana la albastru.
In exemplul de mai jos un Baker 110 f11 care lucreaza cu filtru hidrogen alfa in postura cu spatierea initiala (necorectat) imaginea din stanga si corectat prin scaderea spatierii in imaginea din dreapta.
Analiza a fost facuta pe o banda de +/- 5nm fata de 656,3nm.

PS. Culorile din grafice sunt generate automat de softul de analiza nefiind cele reale.

[zoth]

Daca tot am intrat pe teritoriul sferocromatismului si am vorbit si despre designurile Gauss si FF Gauss iata inca doua artificii utile de care poate profita proiectantul de acromate.
In mod special atunci cand vrem sa proiectam acromate scurte, dar valabil si pentru cele lungi, e bine sa avem in vedere doua aspecte importante:
- sa lucram cu spatieri initiale intre lentile cat mai mari posibil.
Acest lucru permite obtinerea unei valori mai mici a sferocromatismului dar trebuie sa fim atenti si la reversul pe care il produce aceasta masura si anume cresterea cromatismului lateral.
Un compromis intre cele doua fenomene este intotdeauna necesar in astfel de situatii.
- a doua masura pe care o putem aplica, de data asta fara sa recurgem la alt compromis este alegerea unor sticle cu index mare (crown dens si flint dens).
Aceasta masura duce la o scadere substantiala a sferocromatismului, fenomen care este principalul "vinovat" de limitarea rezolutiei in special in acromatele scurte.
Iata in exemplificarea de mai jos comportamentul in ce priveste acest parametru pentru designurile Gauss si FF Gauss, ambele cu deschidere de 150mm si f15.
Primul este proiectat din sticle obisnuite (BK7 si F2) iar al doilea din sticle cu index mare. Ambele proiecte sunt semnate de aceasta data de R Ceragioli.

[zoth]

O recenta intrebare pe forum suna cam asa:
Ce diagonala sa folosesc pentru acromatul pe care l-am achizitionat recent, oglinda sau prisma???
In general acromatele sunt proiectate pentru a aduce doua radiatii vizuale (rosu si albastru) in acelasi plan focal, fenomen ce poarta numele de acromatizare a unui obiectiv si pe care il putem vedea in primul desen de mai jos unde este prezentat focal shiftul si aberatia longitudinala.
Observam in desen ca exista mai multe planuri de focalizare, unul pentru radiatia verde, unul pentru radiatiile rosie si albastra si inca unul pentru radiatia violeta.
De fapt toata acea curba desenata cu linie groasa reprezinta intreaga colectie de planuri focale pentru radiatiile din spectrul vizibil si trebuie inteleasa ca deplasarea planului focal (focal shift) functie de lungimea de unda.
Practic daca ne vom situa cu planul focal de observatie intre cel verde si cel pentru rosu-albastru vom obtine cea mai buna imagine in ocular.
Mai putem observa in acest desen ca planul focal pentru radiatia violeta este situat la o departare considerabil mai mare fata de planul de focalizare normal in raport cu celelalte culori, fenomen ce genereaza neplacerea suprapunerii blurului violet pe imaginea vizualizata.
Ei bine, cam asa se comporta un acromat folosit cu oglinda diagonala.

Daca insa folosim o prisma pe post de diagonala asistam la un fenomen suplimentar: deplasarea planurilor de focalizare pentru fiecare culoare raportate la planul focal al radiatiei verzi.
In a doua imagine putem vedea acest fenomen: rosul si celelalte radiatii calde vor fi trase mai aproape de planul focal al verdelui pe cand radiatiile reci, albastrul si violetul se vor indeparta de acesta.
Raportate la planul de focalizare normal, radiatiile albastre si violet vor produce un blur si mai mare pe imaginea vizualizata si in consecinta o neplacere si mai mare.
Fenomenul este cu atat mai pregnant cu cat drumul optic prin prisma este mai lung si cu cat raportul focal al acromatului este mai mic.
Iata de ce recomand pentru acromate si in special pentru cele scurte folosirea oglinzilor diagonale.

[zoth]

Ca sa finalizez raspunsul la prima intrebare din postul precedent trebuie sa precizez ca inserarea unei prisme pe traseul optic al unui obiectiv va produce si o usoara supracorectie a sfericitatii policromatice.
Cum se traduce acest lucru la un obiectiv acromat?
Culorile calde (de la rosu spre verde) vor prezenta o subcorectie mai mica decat in mod normal iar culorile reci (de la verde spre albastru-violet) o supracorectie mai accentuata decat in mod obisnuit.
Tinand cont ca majoritatea obiectivelor acromate sunt usor subcorectate la nivel de ansamblu, inserarea unei prisme pe traseul optic de obicei ajuta din punctul de vedere al sfericitatii de ansamblu (policromatice).
Daca totusi aceasta supracorectie este prea mare ea se poate ajusta usor prin cresterea spatierii elementelor obiectivului precum s-a aratat la debutul acestui topic.

Exista insa si situatii in care se folosesc prisme in combinatie cu obiective acromate rapide, este cazul binoclurilor.
Aici problemele sunt mai complicate deoarece intervin factori suplimentari care trebuie luati in seama:
- drum optic prin prisme semnificativ mai lung
- raport focal foarte mic al obiectivului
- folosirea dubletelor lipite pe post de obiective
Datorita acestor factori niciodata obiectivele de binoclu nu se proiecteaza de sine statator ci impreuna cu toate elementele optice care sunt interpuse intre acestea si planul focal.
Inspirati de aceasta idee inseamna ca ar fi posibil sa proiectam un acromat ce se poate folosi in combinatie cu o prisma si care sa furnizeze un raspuns al aberatiei longitudinale identic cu un obiectiv folosit in combinatie cu o oglinda.
Iata in prima imagine de mai jos o astfel de incercare, un acromat de 110 f10 proiectat cu focal albastru scurt astfel incat in combinatie cu o prisma Baader de 47mm drum optic sa furnizeze un raspuns normal.

[zoth]

Aseara 24 august 2010 a avut loc un experiment practic care a vizat corectarea sfericitatii prin modificarea spatierii la un obiectiv acromat de pe o luneta Skywatcher.
Obiectivul in cauza, un Fraunhofer 90/900 a venit din fabrica cu o subcorectie estimata vizual la o valoare cuprinsa intre L/3-L/4.
Am scris intr-un post anterior ca de obicei subcorectia la un Fraunhofer nu se poate rezolva din cauza spatierii mici cu care lucreaza acestea.
La obiectivul nostru aflat sub experiment am estimat o spatiere initiala centrala de 0,2mm asa incat ne-am aventurat sa o micsoram pana la limita posibila pe care am considerat-o fiind 0,05mm.
In noile conditii, la testul pe stea obiectivul a aratat o imbunatatire a subcorectiei aberatiei de sfericitate pana la o valoare estimata vizual cuprinsa intre L/5-L/6.
A fost asadar un experiment timid, limitat de designul optic dar pe care il consider incurajator.

[Mircea Pteancu]

zoth
foarte interesant experimentul,mai ales ca evidentiaza o caracteristica putin subliniata a refractorului.Din cate inteleg eu ,intre anumite limite,un obiectiv de refractor cu componentele nelipite poate fi reglat,optimizat,''tunat''.
Practic cum ai facut reglajul,ai schimbat distantierele cu altele mai subtiri?
Mircea

[Dan Vasiliu]

M-ar interesa si pe mine cum ai facut micsorarea spatierii. Am un refractor similar si parca ... l-as tuna daca rezultatele sunt pozitive. Specific ca-l folosesc exclusiv pentru observatii solare. Merita?

[zoth]

Da Mircea, si eu consider acest experiment ca fiind interesant din acelasi motiv subliniat de tine dar in acelasi timp util, cu atat mai mult cu cat sfericitatea este aberatia care limiteaza cel mai sever performantele unui instrument optic, fie el cu oglinzi sau lentile.
Abordari sablon de genul "daca este acromat are performante slabe din cauza aberatiei cromatice" sunt cat se poate de superficiale si nerealiste.
Si DA, dubletele nelipite permit in anumite limite o "tunare" in caz de nevoie.

Dan, micsorarea spatierii s-a facut prin schimbarea distantierelor dintre lentile cu unele mai subtiri.
Atentie insa, aceasta actiune nu este universal valabila ci se aplica doar pe obiectivele ce prezinta la evaluare o subcorectie a aberatiei de sfericitate.
La fel de bine distantierele originale pot fi schimbate cu unele mai groase daca obiectivul in cauza prezinta o supracorectie a sfericitatii.
In concluzie primul pas este intotdeauna evaluarea nivelului aberatiei de sfericitate a unui obiectiv prin test pe stea sau alt test de laborator si numai dupa aia aplicarea masurilor specifice de corijare.

Trebuie sa mai spun ca acest experiment a fost facut in colaborare cu un astronom amator bucurestean, un "veritabil carcotas" in ce priveste evaluarea si testarea obiectivelor de orice fel ar fi ele.
Ii multumesc si pe aceasta cale

[Dan Vasiliu]

Multumesc Zoth. Eu plec maine intr-un mic concediu prin Europa si ma intorc pe 12 septembrie. Daca ai amabilitatea sa-mi dai datele de contact al "carcotasului" din Bucuresti si ale tale pentru sfaturi si in masura posibilitatii un mic ajutor pentru "tunare". Nu sunt un specialist in optica asa ca un mic ajutor ar fi binevenit. Dau si eu "o bere"! Poti sa-mi transmiti pe pm sau e-mail.
Multumesc inca odata si felicitari pentru topic - dupa cum se vede foarte util.

[Stanescu Octavian]

Am facut si eu ajustarea unui dublet http://www.astronomy.ro/forum/viewtopic.php?p=41625#41625
Pentru rzultate optime trebuie totusi un bank de masura vizual macar (ronchi null cu oglinda plana) cand liniile sunt paralele drepte si daca se poate si fara culori e perfect

[zoth]

Dan, i-am transmis "carcotasului" sa te contacteze, noi putem vorbi pe mail dupa 12 septembrie, concediu placut

Octavian ai dreptate, pentru rezultate cuantificate mai precis nu ar strica un banc optic dar din pacate oglinzile plane sunt foarte scumpe...

Cateva chestii suplimentare care merita a fi stiute:

-La acromatele cu raport focal mare (10 si mai mult) operatia de corijare merita facuta atunci cand sfericitatea obiectivului depaseste valoarea de L/6 indiferent ca este vorba de sub sau supracorectie.
Pentru o valoare initiala mai mica a sfericitatii rezultatul actiunii de corijare nu mai este discernabil in modul vizual si deci efortul facut ramane nejustificat.

-La acromatele cu raport focal mic (5-8 ) operatia de corijare se justifica doar pentru o sfericitate care depaseste valoarea de L/4.

[zoth]

De la ultima interventie pe acest topic si pana in momentul de fata am reusit sa mai trec prin cateva optimizari de acromate prin metoda variatiei spatierii dintre lentilele obiectivului.
Intre timp am aflat ca aceasta metoda de corectie este practicata si de Gyulai Pal de la GPU Optical si de domnul Rohr de pe forumul astro german (probabil si de altii pe care nu ii stiu eu).
Concluzia practica arata ca metoda poate fi aplicata cu rezultate bune in special pe obiectivele comerciale mai mari ca deschidere (de la 100mm in sus) care in general sunt fabricate cu mai multa atentie si prezinta o deviatie a aberatiei de sfericitate de la normal mai mica.
Obiectivele comerciale mici ca deschidere si de cele mai multe ori ieftine platesc un tribut mai mare la sfericitate, fapt datorat in principal relaxarii prea mari a tolerantelor de fabricatie.
Practic sunt foarte rare situatiile (se pot numi lejer "exceptii") in care un acromat comercial cu deschidere mai mica de 100mm vine din fabrica cu un grad de sfericitate corectabil prin aceasta metoda.
Realitatile practice de care m-am lovit de-a lungul timpului m-au determinat sa fac sapaturi mai adanci in aceasta directie si astfel am mai detectat cateva cai pentru remedierea nivelelor mai mari de sfericitate la un acromat.
Ele ar fi in mare urmatoarele:
- corectia prin asferizare
- corectia prin modificarea uneia sau a ambelor raze de curbura interne ale lentilelor
- corectia prin adaugarea pe traseul optic a unui element corector
In posturile urmatoare voi baleia aceste metode.

[catalin dumitru]

Hmm... , nu mai departe de aseara, eram cu nasul in acest topic in cautare de idei noi in vederea optimizarii designului fraunhofer subcorectat. De curand am intrat in posesia unui 80\f5 cu o subcorectie zdravana. Nici chiar punerea in contact a celor doua lentile nu a rezolvat total problema. Desi am mai incercat cu succes corectarea prin adaugarea unui flint de la alt obiectiv, tot fraunhofer, de data asta ma bate gandul sa incerc o spatiere cu lichid. Problema care ma roade e data de faptul ca profilul de aer dat de spatierea lentilelor , este cel al unui menisc convergent, iar mie mi-ar fi convenit sa fie invers, adica divergent. Mai mult de atat, cele doua curburi interioare sunt aproape identice , fapt dovedit de suprapunerea ochiometric perfecta a celor doua reflexii interne. Oare ce rezultat as obtine prin lipirea definitiva ?