Юстировка рефрактора
Объектив рядового ахромата весьма устойчив к внешним воздействиям и редко нуждается в процедуре коллимации. Однако случаются проблемы и с ним.Ахроматический дублет (самый обычный объектив рефрактора) состоит из пары линз. Положительная (обычно передняя) сделана из кронового стекла, отрицательная (обычно внутренняя) из флинтового. Линзы в астрономических объективах обычно не склеивают между собой и они отделены друг от друга тонким воздушным промежутком через тонкую кольцевую прокладку (иногда три точечных прокладки через 120 градусов) вне световой зоны линз. Поверхности линз обращенные друг к другу обычно имеют близкий радиус кривизны (на положительной выпуклый, на отрицательной линзе вогнутый).
В расчете такой дублет исправлен на:
- сферическую аберрацию низкого порядка (да и высокие порядки сферической аберрации в нем как правило ничтожно малы),
- центрированную кому или неизопланатизм - то есть по полю зрения вне центральной точки у изображений звезд не должно быть веерных хвостов,
- хроматизм положения первого порядка - то есть фокусы для голубого и красного света сведены в одну точку.
- вторичный спектр - пурпурные или зеленоватые (в зависимости от фокусировки) ореолы вокруг звезд из-за несовпадения фокуса зеленых лучей с фокусом синего и красного цвета, проявления этой аберрации пропорциональны относительному отверстию объектива;
- сферохроматизм - недокомпенсированная сферической аберрации для красного света и перекомпенсированная - для синего, проявления аберрации пропорциональны кубу относительного отверстия объектива;
- заметный полевой астигматизм и кривизну поля зрения, проявления которых примерно квадратично зависят от полевого угла (удаления от центра поля зрения) и пропорциональны относительному отверстию.
Объектив может иметь следующие погрешности
- Ошибки изготовления оптических поверхностей, толщин, несовершенство стекла (оптическая неоднородность, свили, повышенная пузырность, окрашенность), покрытий (неравномерность, повышенное отражение). С этим ничего не поделаешь - это производственные ошибки, но некоторые их проявления компенсируют уже на производстве при сборке, а что не доделали там любитель астрономических наблюдения может попытаться компенсировать своими руками.
- Неоптимальное значение толщины воздушного зазора между линзами - сильно влияет на сферическую аберрацию и центрированную кому. Если зазор больше оптимального то сферическая становится недокомпенсирована, если меньше - перекомпенсирована. Причем чувствительность этой аберрации к величине зазора очень высока. Его значение должно быть выдержано с точностью порядка 1/20 мм! Таким образом зазор может быть эффективно использован в том числе и для компенсации ошибок изготовления прочих центрированных параметров объектива (включая толщины линз, радиусы поверхностей) и уменьшения значения выявленной в процессе наблюдений или тестирования остаточной сферической аберрации.
- Наклон объектива как целого вместе с оправой по отношению к оси трубы. Эта ошибка приводит к появлению в центре поля зрения окуляра полевого астигматизма (он ведь не скомпенсирован в обычном рефракторе), или, другими словами, астигматизма децентрировки. Чувствительность к наклонам объектива невелика - ошибка может достигать десятков угловых минут еще без заметного влияния на качество изображения.
- Смещение линз относительно друг-друга или собственно децентрировка. Происходит из-за неизбежных ошибок центрировки линз на производстве, естественных ограничений связанных с комплектацией объективов и возможностях точной сборки в условиях серийного производства, наличия зазоров в оправе линз. Децентрировка приводит к появлению комы на оси и сильно ухудшает качество изображения.
- Пережатие оптики в оправе (в том числе при перепадах температур) может привести к появлению в центре изображения астигматизма (например, трехлучевого) и прочих менее регулярных искажений изображения.
Как выявить ошибки
Для проверки необходима ли юстировка следует исследовать изображение достаточно яркой звезды (удобнее искусственной), которое строит исследуемый объектив, в центре поля зрения достаточно "сильного" (короткофокусного) окуляра. Увеличение 1.5-2D (для 80 мм рефрактора 120-150х) будет достаточным. Лучше использовать окуляр самой простой конструкции вроде симметричного и без линзы Барлоу, чтобы исключить аберрации возникающие в большом числе линз. Небольшая расфокусировка (6-7 дифракционных колец) изображения звезды позволит вам проанализировать состояние аберрационной коррекции объектива и выявить "вредные" аберрации типа комы или астигматизма. Телескоп перед началом исследования должен гарантированно прийти в тепловое равновесие с окружающим воздухом, чтобы выявлять не тепловые артефакты (многочисленные термоаберрации), а реальные дефекты оптики.Малейшая эллиптичность (сжатие) пятна расфокусировки звезды вне точного фокуса, а именно - взаимная перпендикулярность длинных осей этой эллиптичности до и после фокуса, говорит о том, что оптическая ось объектива наклонена по отношению к геометрической оси трубы, то есть в наличие ошибка номер 3 в нашем списке. Хотя и не исключена астигматичность поверхностей линз и даже их пережатие оправой (например, на морозе). Потребуется регулировка наклонов оправы объектива или узла фокусировщика относительно трубы.
Если изображение звезды в центре поля зрения обнаруживает признаки комы - в фокусе звезда близкая к зениту показывает несимметричный (как бы сдвинутый в одну сторону) ореол, а вне фокуса центр пятна расфокусировки эксцентричен по отношению в периметру, я яркость пятна неравномерна - оно более яркое с одной стороны, то это явные признаки децентрировки компонентов - ошибки номер 4. Потребуется разборка оправы объектива с извлечением компонентов и их взаимная центрировка.
Если расфокусированное изображение представляет собой круг с хорошей радиальной симметрией (нет ни малейших намеков на эллиптичность пятна расфокусировки, яркость пятна равномерно распределена по азимуту, центральная точка находится строго в центре круга), то ошибки коллимации следует исключить, но следует исследовать объектив на наличие остаточной сферической аберрации. Тут потребуется зеленый возможно более узкий фильтр для исключения влияния вторичного спектра и сферохроматизма. Лучше всего использовать Baader Solar Continum. Если зафокальное расфокусированное изображение звезды отличается от предфокального радиальным распределением яркости: например, предфокальное пятно расфокусировки звезды имеет более резкий и яркий периметр пятна, а в зафокальном периметр нерезкий и более тусклый, то немного недокомпенсирована сферическая аберрация. В случае перекомпенсации картина будет обратной. Имеет место ошибка номер 2. В этом случае можно попытаться подобрать более оптимальное значение толщины прокладки (обычно в виде кольца) между компонентами дублета. Опять-же без разборки объектива не обойтись. При недокомпенсации толщину придется уменьшить, при перекомпенсации - увеличить.
Если распределение яркости в пятне расфокусировки имеет трех- или четырехлучевую симметрию (ошибка номер 5), а тем более меняющуюся по мере остывания оптики, стоит ослабить прижим компонентов друг к другу крепежным резьбовым кольцом, а при недопустимо малом зазоре между линзами и внутренним диаметром оправы его следует даже немного расточить.
Как устранить ошибки коллимации
Для того, чтобы выставить ось объектива соосно с осью трубы (устранить ошибку 2) может оказаться полезным прием описанный Gandalf-ом http://www.astronomy.ru/forum/index.php ... 545.0.html.Обычно объектив в трубе установлен таким образом, что наклон оправы может регулироваться. Например, для этого могут служить три юстировочных винта и какое-то количество установочных, спрятанных под блендой, декоративным кожухом или кольцом. Возможна эксцентририковая система из пары колец - вращение колец относительно друг друга меняет положение оси объектива. А возможно придется просто использовать прокладки разной толщины.
Назад к оглавлению статей