90мм/900мм ахромат от Дипскай (Jinghua). Его максимализация

[Valery.]

Вероятно, многие знают, что еще летом я тестировал 90мм/900мм ахроматический рефрактор доставшийся мне на Южных Ночах за небольшие в общем то деньги. По прибытии, телескоп был протестирован и к моему глубочайшему изумлению показал практически апо-коррекцию. Во всяком случае в фокусе я не видел сколь-нибудь заметных следов хроматизма на таких объектах как уходящий тогда Юпитер и поздно появляющийся Марс. Вега показывала фиолетовый ореол, но он был совершенно не беспокоящий.
Я честно говоря призадумался. Ну, думаю, все, приехали. Китайцы втихаря ставят крон-курцфлинтовый дублет полу-апохромат и с таким малым диаметром и относительно невысокой светосилой (90mm F/10) - похожие телескопы вполне поспорят с апохроматами начального уровня (типа ED дублетов от Meade, Skywatcher и Vixen). Но с другой стороны не верилось. Как это так, китайцы и не кричат об явных усовершенствованиях!!?? Для некоторых из них (например, William Optics), наоборот, характерны приемы прямо противоположные, когда даже внутреннее диафрагмирование выдается за полу-апохроматизм и об этом трубят на весь интернет!
Как-то катаясь в выходные по шоссе вдоль Днепра, я вдруг подумал: "А что если и тут китайцы схалтурили, как старший братец Вильям Янг? Надо бы по приезду проверить!"
А по приезду сразу выяснилась причина "апохроматизма" данного телескопчика. Оказалось, что вторая диафрагма (если считать от объектива) стоит явно не на своем месте, а гораздо ближе к объективу, чем это должно быть. Короче говоря, эта диафрагма срезала внешние 10мм пучка, уменьшая таким образом действующий диаметр объектива с 90мм до 70мм и уменьшая светосилу объектива с F/10 до F/13. А в 70мм F/13 ахромате влияние хроматизма в сравнении с 90мм F/10 уменьшается как минимум в 2.2х!!! И даже еще чуть больше за счет уменьшения потока энергии, идущей в глаз. В итоге не меньше, чем в 3 раза! Вот вам и причина апохроматизма!

Я уже писал ранее о тесте этого рефрактора. Писал и о том, что ИМХО, такое расположение диафрагмы было вовсе не случайным, а продуманным - в расчете на такой, с позволения сказать, "апохроматизм". Однако владелец фирмы Дипскай (дистрибьютера изделий китайской фирмы Jinghua) заверил меня, что такая посадка диафрагмы - чистая случайность и в других телескопах этой серии не обнаружилась. Однако, в то время я остался при своем мнении, хоть оно и поколебалось из-за слов Володи Иванова.
Снять объектив, чтобы добраться до диафрагмы тогда не удалось. Бленда сидела на объективе намертво. А не вынув линз, нельзя было добраться до винта с гайкой (!), которая удерживала оправу объектива на трубе. Так и лежал и пылился этот телескоп, как то ли образчик китайского изобретательства в области "апохроматизма", то ли образчик китайской халатности.
Как снять бленду я сразу додумался еще летом. Но условий не было! Теперь это стало возможным. Пластик (оправа объектива) имеет явно больший коэфф. термического расширения, чем металл (бленда). На морозе (-2С) он сжался сильнее металла и настолько, что с некоторым приличным усилием бленду удалось таки стащить с оправы. Потом ждал погоды.

Таким образом открылся путь к хирургическому вмешательству с целью излечить телескоп от плодов деятельности китайских "мастеров". Выдув (именно выДув, через трубку фокусера!) линзы из оправы, я получил доступ к ненавистной диафрагме. Двигал я ее вниз по течению светового пучка с помощью скалки. Установив ее в нужном месте, я собрал объектив. После этого я стал смотреть а что изменилось и не нуждается ли объектив в центрировке линз или еще в чем.
Прооперированный телескоп показал:
1. Явную недокоррекцию сферической аберрации.

2. Астигматизм.

3. Явное усиление яркости объектов (почти вдвое!!!) и выползание хроматизма во всей его красе.



Комментарии и лечение.
-------------------------------------

Астигматизм. Сначала я решил устранить именно его, чтобы потом он не мешал в устранении сферической аберрации. Астигматизм был невелик. До операции, при срезающей пучек диафрагме, я его не видел. Но если бы он был таким же, как сейчас, то и при срезанной апертуре был бы заметен. Это последнее обстоятельство обрадовало, т.к. стало ясно, что это плод разборки объектива. А раз так, то и убрать этот астигматизм не составит проблем. Ослабив зажимное кольцо, я начал вращать переднюю линзу (прямо пальцами рук, предварительно вымыв руки хозяственным мылом, чтобы свести к минимуму отпечатки пальцев) относительно задней и смотреть в окуляр на результат. Через пару-тройку таких небольших поворотов линзы относительно ее соседки, я нашел положение, когда даже следов астигматизма не наблюдалось. Это относительное положение линз, в очередной раз выдув объектив из оправы, я пометил толстыми карандашными линиями по их торцам. С астигматизмом было покончено.


Сферичекая аберрация. Недокоррекция (undercorrrection).
В предфокальном изображении точки (при увеличении 150х) внешнее кольцо было очень ярким и резким. Внутренние кольца были хорошо очерчены. Наоборот, в зафокальном изображении точки, внешнее кольцо было размазанным и внутренние кольца были почти не видны. В фокусе диффракционные кольца были яркими и их было больше, чем обычно видно в хорошо исправленных объективах.
Существовала вероятность, и немалая, что подобную картину мог производить элементарный завал на краю. Я немедленно поставил решетку Ронки (10штр на мм). Отфокусировав, я оставил в пучке всего пять темных полос (чем ближе к фокусу и соответственно меньше полос, тем выше чувствительность метода). Они показали плавный изгиб и не показали никаких дефектов края. Я вздохнул с некоторым облегчением. Сферическую аберрацию убрать - не большая проблема для знающего вопрос человека. А вот завал, не переделав оптику, убрать невозможно. Этот тест, кстати, показал, что и зон в объективе нет. И это тоже порадовало, т.к. зоны это того же поля ягоды, что и завал. Ну разве что зоны не столь разрушительно действуют на изображения. Правда зоны не закроешь внешней маской, как это возможно в случае с завалом края.
Сферичекая аберрация в китайских объективах встречается постоянно. За редкими исключениями. Ее можно легко либо убрать совсем, либо сильно уменьшить путем простого изменения промежутка между линзами объектива. Главное, чтобы было куда изменять промежуток в нужном направлении. Для устранения недокоррекции промежуток нужно уменьшать, а для устранения перекоррекции промежуток нужно увеличивать. В случае тонких прокладок устранить недокоррекцию не предствавляется возможным. Но я не сильно опасался этого в данном случае, т.к. при выемке линз из оправы обнаружилось, что кольцо, разделяющее линзы объектива довольно высокое - 2.5мм. Это давало хорошие шансы на полное исправление сферической аберрации (в данном случае недокоррекции), т.к. было что уменьшать (расчетный промежуток между линзами, толщина кольца).
Как я уже говорил выше, сферическая аберрация была явной. Чтобы не действовать вслепую, я быстро сочинил в Зимаксе похожий ахромат с таким же промежутком между линзами и одинаковыми внутренними радиусами линз. С помощью решетки Ронки я прикинул величину сферической аберрации. Далее, изменяя (уменьшая) в Зимаксе расстояние между линзами, я нашел такое положение, когда сферическая аберрация выросла до той же величины, что и в реальном объективе, но противоположного знака. Толщина промежутка в этом случае составила всего 0.1мм. Уменьшить толщину кольца до такой величины было совершенно немыслимо. Среди множества листиков бумаги на рабочем столе, я нашел такой, толщина которого была ровно 0.1мм. Из него я вырезал маленькие прокладки и расположил их через 120 градусов друг от друга на самом краю линз. Накладывая одну линзу на другую я, конечно, не забыл об их правильной ориентации (метки на краю) относительно друг друга, чтобы не приходилось опять воевать с астигматизмом.
После всех операций объектив был вставлен в оправу и прижимное кольцо было слегка зажато. Телескоп был оставлен на воздухе, чтобы он мог остыть и работать на все свои 100%.


Хроматизм.
Если в диафрагмированном варианте, в фокусе, изображения удаленных фонарей были естественными, то сейчас фиолет вылез как джин из бутылки. Ничего удивительного! Покрутив фокусер туда-сюда, посмотрев на картинки, пришел к заключению, что коррекция хроматизма если и отличается от классической C-F, то совершенно неощутимо. Это порадовало. Т.е. при необходимости MV фильтр будет работать, как надо.


РЕЗУЛЬТАТЫ.
После того, как телескоп остыл, был проведен тест с целью узнать а что же в итоге получилось? Прежде всего проверил изображение точки с целью убедиться, что с центрировкой линз все ОК. Так и оказалось. С 5мм окуляром (180х или 2Dmm) при небольшой расфокусировке изображения точки пятно было настолько круглым, насколько возможно. Т.е. центрировка была точной. Это довольно удивительно. Но это так. В фокусе диффракционные кольца были вполне симметричны. Далее я при том же увеличении сравнил яркость и четкость внешних колец расфокусированной точки до и после фокуса. При этом, чтобы не мешал хроматизм, я использовал зеленый фильтр средней плотности. Изображения до и после фокуса были практически идентичны при расфокусировке в четыре-пять колец. При расфокусировке в 1-2 кольца отличия можно было обнаружить, если знать что искать. Внутренние кольца выглядели идентично в смысле резкости и контрастности что до, что после фокуса. ПРЕКРАСНО!
Далее, я вставил решетку Ронки и сфокусировал таким образом, что оставил видимыми всего две черные полосы. Они были ровными, как будто их провели линейкой. Только воздух слегка искажал их профиль. Но в моменты спокойствия (а был легкий туман) линии были прямыми - прямее некуда. Что первый тест внефокала при 180х, что второй тест с решеткой Ронки, показали практически полное отсутствие сферичекой аберрации. Как упоминалось выше, астигматизм был тоже побежден полностью.
В итоге всех этих усилий (в сумме заняло все это около 2 часов времени прошедшей субботы) я получил практически ИДЕАЛЬНЫЙ классический ахромат 90мм/900мм. После этого я отмыл от отпечатков моих пальцев переднюю линзу объектива и провел тест по звездам. Туман к тому времени опустился ниже моего этажа (15-й) и звезды были во всей красе.
Первый объект - Вега. Темно-сине-фиолетовый ореол виден без всяких сомнений. Все, как и положено. Видны всего два диффракционных кольца. Третье временами угадывается на уровне глюков. Поставил MV фильтр. Фиолет почти совсем исчез. Виден темно-синий ореол. Улучшение есть. Но и окраска чуть поменялась на слегка морской волны. Внефокал был идентичен абсолютно (через зеленый фильтр). По другим звездам смотреть не стал. Самый жесткий тест - Вега- уже позади. Оставил телескоп ждать Марс и Сатурн. Посмотрел футбол. Около полуночи навелся на Марс. Сине-фиолетовый ореол никуда не делся. Но это не Вега, в спектре которой фиолет прет так, что не балуйся! При 225х (окуляр 4мм SPL) уверенно были видны фаза Марса (уже появилась!) и очертания морей. Но деталей не много - малая апертура и Марс, наверное, повернут тем боком, где у него Киммерийское море (мало деталей). Резкость края планеты очень хорошая, даже без фильтров. С MV фильтром чуть лучше, но реально не так уж и помогло. А вот с оранжевым и светло-красным фильтрами края планеты стали как лезвие. Видимость деталей сильно улучшилась.
Потом Сатурн. 180х и 225х. Без фильтра креповое кольцо не выделялось. С MV фильтром креповое кольцо сразу обнаружилось. Правда Сатурн стал еще чуть желтее-зеленее. Щель Кассини легко видна. Почти по всему периметру. Пару поясов на планете тоже видно.

В общем, очень даже зачетный получился телескопчик. Хоть и ахромат, хоть и с условным просветлением (оно как бы формально есть, но в тоже время его и нет), но зато с идеальным объективом. Конечно, такой совершенный ахромат купить случайно, на удачу, практически нереально. Близкие к такому совершенству ахроматы, из всей сонмы их, производимой Китаем, конечно, иногда встречаются. Но как выловить эту удачу - вот вопрос!
Ну вот и все. Этот телескоп теперь возврату не подлежит. За его обычную цену не продается. Только в обмен на что-то стоящее. А так, пусть будет. Может сгодится. Одно применение его уже есть - в моей работе по расчету.... апохроматов!