Юстировка :: Что такое разъюстировка и как с ней бороться

Разъюстировка

Непосредственный путь значительного улучшения изображения телескопа состоит в том, чтобы отъюстировать оптику. Разъюстировка одна из наиболее игнорируемых оптических проблем, но также и одна из наиболее излечимых. Улучшения, получаемые за счет только одной юстировки до того не проводимой, всегда велики, и иногда их масштаб просто поражает.

Звездный тест не может использоваться только для того, чтобы диагностировать разъюстировку, также полезно достигнуть точного совмещения всех осей. Как только Вы станете разбираться с методом звездного теста малой корректировки коллимации, это станет стандартной процедурой для вас в течение каждого сеанса наблюдения. С практикой, юстировка со звездным тестом становится простой.

Кинематический Просмотр Юстировки

Оптическая поверхность — трехмерный объект конечного размера. Чтобы размещать такой объект в пространстве, нужно сначала найти некоторую точку (обычно геометрический центр) и перемещать его по трем линейным координатам от этой точки. Как только центр установлен, два остающихся угла ориентации должны быть зафиксированы, чтобы точно определить их положение. Фактически, математики описывают три таких угла вращения, но симметрия обычно позволяет, чтобы один игнорировался. Для юстировки, этот скрытый угол — конечное бесцельное вращение вокруг симметрии оптической оси.

Три координаты центра также как эти три угла имеют шесть степеней свободы, необходимые, для того чтобы точно узнать положение и ориентацию объекта в пространстве. Монтировочные точки хорошо разработаны, если их достаточно чтобы установить положение предмета, но не слишком ограничить его. Трехногие табуретки устойчивы на самых грубых настилах, потому что их конструкция с тремя точками является, и необходимой и достаточной. Жесткие четырехногие табуреты обычно качаются, потому что конструкция имеет, слишком много опор. Четвертая сторона не может быть точно подогнана под плоскость настила. Эта трудность также принимается в расчет в качестве причины, что оптические оправы — так часто кратны трем точкам.

Юстировка обычно разделяется на две независимых задачи. Сначала, центры всех оптических элементов, располагаются на одной оси и должным образом расставляются. Потом, отклонения каждого оптического элемента ориентируются так, чтобы каждый стал кругом вращающимся вокруг общей оси. Таким образом, если вращать оптическую систему вокруг оси, она будет выглядеть одинаково. Размещение центра » на оси » называется,центрировкой, и получение правильной ориентации наклона называется некоторыми авторами регулировкой.

Эффекты разъюстировки.

Если юстировка не точна, может возникать любое количество ухудшающих воздействий. Не смотря на то что мы вычислим модели только для разъюстированных Ньютоновых рефлекторов, поведение, представленное здесь качественно описывает широкое многообразие систем и обычно полезно.

Вне оси, Ньютонов рефлектор проявляет смесь двух чистых аберраций, комы и астигматизма. В этом случае, астигматизм не основан на дефектах стекла. Он вызван,  рассматриванием зеркала при косом угле. Точно так же кома вызвана просто наклоном зеркала.

Когда разъюстировка увеличивается, астигматизм настигает кому, чтобы стать доминирующей аберрацией. Кома увеличивается линейно вместе с погрешностью коллимации, в то время как астигматизм увеличивается  квадратично дистанции отклонения от оптической оси. Это поведение иллюстрируется на 6-1 рис.. Для всех практических случаев разъюстировки, точка пересечения — всегда вне уровня даже грубой юстировки. Кома всегда более ярко выражена чем астигматизм для Ньютоновых телескопов.

Яркие части коматичного изображения проявляются крылообразными придатками, и часть света размазывается вдаль от оптической оси. Воздействия комы — одинаковы спереди и позади фокуса. В каждом случае, аберрация растягивает изображение далеко в стороны от оптической оси.

Разъюстировку изображения в Ньютонах проще, почувствовать с наружной стороны фокуса. Искаженная оптика больше не имеет центральной преграды, и вне фокуса, нецентральная тень диагонального зеркала  добавляется к растяжению изображения, вызванному комой. Смещение тени заставляет кому казаться даже большей. Внутри фокуса, нецентральная тень склоняется к виду, что частично противостоит растяжению комы.  Тест на юстировку можно проводить с обеих сторон фокуса возможно, но предпочтительный метод состоит в том, чтобы переместить окуляр позади.

Астрономические телескопы имеют такое узкое поле зрения, что кома, вызванная объективом обычно не видима, если оптика не разъюстирована и изображение рассматривается под большим увеличением.

Астигматизм и кома с ростом разъюстировки в Ньютоновых рефлекторах.

Любое внеосевое смазывание изображения в маломощных окулярах — прежде всего ошибка глаза.

К сожалению, кома и астигматизм в сочетании — обычные погрешности в Ньютоновых рефлекторах и катадиоптриках с плохой коллимацией. Хорошие системы рефракторов и продвинутые рефлекторы используют множественность поверхностей, чтобы уменьшить или устранить погрешность комы. Хорошие рефракторы в основном показывают разъюстировку посредством астигматизма.

Юстировка — возможно единственная самая большая причина незаслуженно-плохой репутации Ньютоновых рефлекторов. Эти инструменты обычно сделаны с очень низкими фокальными отношениями. Их владельцы не понимают, что их телескопы должны быть сверхточно отъюстированы. Короткофокусный Ньютон обычно проводит все свое существование, имея коллимацию в жалком состоянии. Конечно, если используются низкие увеличения, зона превосходной юстировки будет обычно находиться где-нибудь в пределах ограничителя поля зрения окуляра. Однако, при больших увеличениях (где оптическое качество должно быть наилучшим), область с фокальной плоскостью хорошего качества может быть где-нибудь с одного краю ограничителя поля зрения или возможно полностью вне его.

Например, рассмотрим поближе обычный 10-дюймовый (250-милиметровый) f/4.5 рефлектор Ньютона. Schroeder (стр. 96) говорит, что f/4.5 параболоиды может допустить разъюстировку приблизительно в 1.8 угловых минут. Превосходные изображения таким образом ограничены в области фокальной плоскости только  0.05 дюймов (1.2 мм) в диаметре. Этот допуск немного узок, однако. «Приличное» изображение допускало бы разъюстировку приблизительно в 3 минуты дуги, 0.08-дюймового (2мм.) диаметра круг на фокальной плоскости. Приемлемая область — круг в 1/5 диаметра полной луны. Эта юстировка разрушается стоит подкрутить главный винт регулирования зеркала всего на 1/10 оборота.

Функция Аберрации разъюстированного фронта волны как раз после того, как он прошел через апертуру.

Функция Аберрации Разъюстированных Ньютонов

При фокусировке до минимального изображения круглого пятнышка, функция аберрации разъюстировки подобна сложной форме, которая появляется на рис. 6-2. Этот рисунок едва ли отдает должное деформации. Фазовая поверхность подобна барабану, который получил ужасный нецентральный удар. Одна половина круга искажена вниз, и другая половина круга имеет балансную выпуклость направленную вверх. Сюда же добавляется деформационная характеристика астигматизма в виде седла или картофельного чипа. Комплексный результат — чудо какая интересная поверхность для исследований с помощью вычислений, но это — плохие новости, если это описывает волновой фронт телескопа.

Функциональная форма аберрации комы

Где r — расстояние от оптической оси (перпендикулярно, чтобы достигнуть 1 у края апертуры), A3coma — полная аберрация комы, и q — угол от оси разъюстировки (Борновский и Волка 1980). Небольшое количество астигматизма, смешанного с этой комой имеет форму, появляющуюся в Главе 14, и полная деформация — Wmisalign = Wcoma + Wastig. Количество каждой аберрации зависит от апертуры и фокального отношения.

Модуляционная передаточная функция монотонно ухудшающейся юстировки Ньютона (45° ориентация МПФ штрихов на таблице по отношению к направлению разъюстировки).

Фильтрация Разъюстированных Ньютонов

Так как фазовая поверхность не симметрична по оси, МПФ зависит, от того куда ориентированы полосы МПФ штрих-тесты. Если мы вычисляем МПФ при средней ориентации, мы можем видеть, как поведение улучшается с улучшением коллимации. Пять кривых изображены на рис. 6-3. Первая — точная круговая апертура. Следующая — 30% экранированная, но в другом совершенная апертура. Третья — фильтрование, вызванное сдвигом фокальной плоскости вбок на щедрый допуск в 3 минуты дуги. Если этот сдвиг удвоен, контрастные прогибы значительны на четвертой кривой. Последняя и нижняя кривая — передача, ожидаемая от сильно разъюстированного зеркала. Любое усилие по юстировке всегда приводит к лучшей коллимации чем показывает последняя кривая, но некоторые владельцы Ньютонов так бояться ухудшить характеристики, что отказываются касаться корректирующих винтов.

Самая плохая МПФ кривая изгибается сильно и быстро. Интересное поведение обнаружено низко на оси пространственной частоты. Начальное снижение указывает, что телескоп работает также как с точной апертурой только на ¼ полного диаметра. Серьезная разъюстировка уменьшает контраст низкой пространственной частоты, до соответствующего 2.5-дюймовому телескопу!

Даже юстировка с наклоном оси меньшим чем двойной допуск только уточняет контраст так как это зеркало действует как половина апертуры. Эта кривая ЧКХ – почти такая же как для 50-60% экранированной апертуры. Никто не потерпел бы таких огромных преград в апертуре, но много владельцев телескопов небрежно принимают разъюстировку и такой величины.

Фильтрация даже слегка разъюстированного телескопа достаточна, чтобы сильно ухудшить изображения. Будьте бесстрашны в попытке коллимировать ваш телескоп. Вряд ли вы уже сможете сделать его хуже чем вовсе неотъюстированный инструмент, а потенциальные улучшения, полученные со столь небольшим усилием могут быть глубоки!

 

 

Похожие статьи