Юстировка любительских телескопов Эрнест Шекольян www. astro-talks. ru 1
Что такое разъюстировка? Все оптические системы рождаются (рассчитываются) идеально съюстированными! l Но в процессе… l • • • l подготовки к производству, изготовления оптических и механических деталей, сборки, транспортировки, в процессе использования, по мере старения …накапливаются отклонения в значениях конструктивных параметров оптической системы по сравнению с расчетными значениями l Эти отклонения и называются разъюстировкой 2
Чем плоха разъюстировка? l Меняется (обычно в худшую сторону от достигнутого при расчете оптимума) баланс расчетных аберраций: • • • l Сферическая аберрация; Кома; Астигматизм и кривизна изображения; Дисторсия; Различные проявления хроматизма; Аберрации высшего порядка Возникают нерасчетные аберрации: Кома, астигматизм, поперечный хроматизм постоянные по полю (в том числе и на оси – в центре поля зрения), • Наклон фокальной плоскости относительно плоскости фотоприемника, …то есть более-менее ухудшается качество изображения – контраст, детализация • l l Возникают отклонения в паспортных характеристиках, таких как: • • • l Фокусное расстояние, Отклонение в положении фокальной плоскости, Увеличение (масштаб изображения), Поле зрения, Апертура Искажаются характеристики оптической системы: • • Положение визирной линии (отклонение центра поля зрения от механической оси прибора, нуля измерительной сетки) Анаморфоза (различие увеличений в двух взаимно перпендикулярных осях) 3
Типичные источники центрированных разъюстировок l l l l Толщины линз и в меньшей степени ошибки в исполнении радиусов оптических поверхностей Ошибки в выдерживании параметров асферик Ошибки в положении базовых поверхностей линз относительно оптических Показатель преломления стекла Показатель дисперсии стекла Геометрические размеры посадочных поверхностей Шероховатости, повреждения и деформации поверхностей обеспечивающих продольное базирование Положение посадочных поверхностей относительно друг-друга Температурные деформации Весовые деформации Усушка клеевых слоев и эластичных прокладок Ошибки сборки Юстировочные элементы и их неквалифицированное использование 4
Типичные источники децентрировок l l l l l Разнотолщинность - клиновидность - в исполнении линз, пластин и призм Смещение центра кривизны (децентрировка) оптической поверхности относительно оси заданной базовыми поверхностями детали Неперпендикулярность плоских оптических поверхностей геометрической оси детали Неперпендикулярность, несоосность, непараллельность базирующей поверхности механической детали другой базирующей поверхности Поперечные смещение оптических деталей в оправах в припусках и температурных зазорах Повреждения, шероховатости, эксплуатационные деформации поверхностей обеспечивающих поперечное базирование Мусор, стружка, которые не позволяют обеспечить надлежащий контакт базируемой и базовой поверхностей между собой Ошибки базирования (перебазирование, недо-базирование, недозамыкание) Юстировочные подвижки и их неквалифицированное использование 5
Прочие ошибки (не разъюстировки) l l Цилиндричность, весовые и упругие деформации (пережатия) оптических поверхностей Рельеф на оптической поверхности • • l l l Остаточная оптическая неоднородность, свили и двулучепреломление стекла Оптическая неоднородность прочих сред (например из-за неоднородной температуры воздуха) Локальные дефекты оптических поверхностей • • • l Сорванный или приподнятый край Бугор или яма в центре «Зона» Нерегулярная рябь Загрязнения, Шероховатость, Царапины, Включения, Пузырность Это все хоть и ухудшает качество изображения - не является предметом для юстировки 6
Что такое юстировка? Оптической юстировкой называют небольшие подвижки элементов оптического прибора с целью минимизации последствий ошибок изготовления, сборки и эксплуатации l Слово юстировка заимствовано из немецкого (justieren) и ему родственны такие англоязычные термины как l • • l Adjustment – улаживание, настройка, выверка Alignment – размещение (согласование) по линии (оси) Collimation – размещение параллельно (некой оси) Positioning – расстановка (по расчетным местам) Различают юстировку производственную (в процессе изготовления и сборки прибора) и эксплуатационную (для настройки при использовании) 7
Ключевые моменты юстировки l Целевая функция • • • l Юстировочная подвижка (параметр) • • • l • • Величина проявления децентрированных аберраций в центре поля зрения Отступление распределения полевых аберраций по кадру приемника от радиально симметричного Точность совмещения искусственно заданных юстировочных маркеров (метки на главном зеркале и зайчика от лазерного луча и т. п. ) Метод проб 1. 2. 3. 4. 5. l Вращение винта (или согласованное вращение нескольких) Подбор толщины прокладок Разворот эксцентриков Критерий достижения результата • l Центрирование поверхностей (для минимизации артефактных аберраций в изображении) Устранение комы (астигматизма, поперечного хроматизма) из центра поля зрения Компенсация остаточной сферической аберрации Согласование осей искателя (гида) и телескопа Устранение несимметричного виньетирования Измерение (оценка) критерия достижения результата Проба чувствительности юстировочной подвижки Анализ влияния величины подвижки на критерий достижения результата Расчет (оценка) требуемой знака и величины юстировочной подвижки Введение юстировочной подвижки и возврат к п. 1 Фиксация результата • Фиксация достигнутого в результате юстировки положения подвижных (юстировочных) элементов 8
Типы юстировки l l Непосредственная - критерий совпадает с целевой функцией (юстировка по звезде) Опосредованная (косвенная) - критерий имеет более-менее прямую корреляцию с целевой функцией (совмещение автоколлимационных бликов, маркеров и т. п. ), но не совпадает с ней Абсолютная - целью является достижение расчетного значения юстируемого параметра (например, установить все центры оптических поверхностей на единую геометрическую ось) Компенсационная - целью является нахождение такого значения параметра юстировки (юстировочной подвижки), который бы компенсировал однотипные ошибки множества оптических элементов (например, устранение суммарной комы на оси подвижкой одного оптического элемента) l l Аналитическая – величина юстировочных подвижек вычисляется по предвычесленной или полученной при пробах матрице влияния и результатам измерения (оценки) критерия достижения результата Интуитивная – величина юстировочных подвижек делается на глазок в расчете на то, что множественное повторение юстировочного цикла в конце концов приведет к требуемому результату Непрерывная – подъюстировка производится в процессе эксплуатации (наблюдения), типа как автоматическое гидирование или как в адаптивной оптике Инструментальная – юстировка производится при помощи специальных юстировочных инструментов и приспособлений (Чеширский окуляр, GMK коллиматор, лазерный коллиматор, автоколлиматор, источник тест- объектов вроде искусственной звезды или трубы коллиматора) 9
Примеры типичных юстировочных работ в любительской практике l l l Подъюстировка телескопа по изображению звезды в процессе наблюдений Юстировка телескопа Ньютона: с использованием Чеширского окуляра или лазера (возможно, в сочетании с линзой Барлоу) на предмет удаления комы из центра поля зрения Юстировка рефрактора по искусственной звезде – наклонами оправы его объектива для устранения астигматизма постоянного по полю зрения Юстировка объектива рефрактора – смещением его линз относительно друг-друга для устранения комы на оси Юстировка ахроматического дублета – подбором толщины прокладки между линзами для устранения остаточной сферической аберрации Юстировка позиционирования (центрирование) компенсатора комы или компрессора в трубке фокусировщика при помощи GMK-коллиматора 10
Юстировка Ньютона Классификация: косвенная, инструментальная, абсолютная l Позиционирование узла вторичного зеркала вдоль и поперек оси трубы телескопа l Регулировка наклонов диагонального зеркала l Регулировка наклонов подвижной части оправы главного зеркала 11
Юстировка Шмидта-Кассегрена по звезде Классификация: прямая (непосредственная), компенсационная, не инструментальная l Подгонка наклона вторичного зеркала для устранения комы в центре поля зрения 12
Юстировочные приспособления 13
Не бойтесь юстировать свои телескопы! Эта предусмотренная производителем нормальная эксплуатационная операция l При минимальной аккуратности она обратима! l Для зеркальной оптики юстировка почти обязательна перед началом использования l Ну и просто у вас будет чем занять руки облачными вечерами l Выбирайте! 14
Скачать презентацию Юстировка любительских телескопов Эрнест Шекольян www astro-talks ru
Юстировка любительских телескопов.ppt