Testowanie optyki - Ronchi, Autocollimation etc...

Maciej_Cz
Posty: 98
Rejestracja: 24 mar 2021, 10:03

Testowanie optyki - Ronchi, Autocollimation etc...

Post autor: Maciej_Cz » 09 mar 2022, 09:40

Chciałem się podzielić z Wami moim najnowszym projektem.
Jest to dość nietypowy ATM bo nie dotyczy budowy teleskopu, a testowania optyki czy teleskopów jako całość.
O tym czym jest test Ronchi, czy test "double pass" w wielu możliwych wariantach nie będę się rozpisywał bo jest bardzo dużo informacji w internecie, choćby tutaj:
https://en.wikipedia.org/wiki/Ronchi_test
https://www.atm-workshop.com/ronchi-test.html
Zapewne większość forumowiczów wie czym jest metoda cieniowa Foucaulta.
Jeśli nie to można poczytać o tym tutaj:
https://pl.wikipedia.org/wiki/Metoda_ci ... _Foucaulta
Albo znakomita książka H. R. Suiter, Star testing astronomical telescopes.
Test Ronchi od testu z nożem Foucaulta różni się tym, że zastępujemy nóż siatką.

Ogólna zasada jest prosta, tworzymy tak zwaną siatkę Ronchi będącą serią równoległych linii.
Siatka taka ma zazwyczaj "gęstość" kilku linii na mm. Siatkę umieszczamy w zależności od wariantu testu w
centrum krzywizny badanego np. zwierciadła, albo w ognisku. Do tego musimy mieć jeszcze źródło światła umiejscowione za siatką
względem optyki (tam gdzie oko).
Następnie patrzymy na zwierciadło przez siatkę Ronchi i co widzimy, a no w zależności od
kształtu badanego zwierciadła obserwujemy równoległe linie. Linie te mogą być proste albo zakrzywione.
Z kształtu tych linii możemy wywnioskować jaka jest krzywizna powierzchni oraz można wyłapać podstawowe błędy optyki takie
jak odwrócone brzegi, strefy (górki, dołki), astygmatyzm a przede wszystkim aberrację sferyczną.
Szerzej możemy podyskutować w tym wątku co jak widać.
Czyli układ badawczy wygląda następująco: źródło światła w pobliżu środka krzywizny bądź ogniska, siatka, zwierciadło, siatka, oko.
Następnym wariantem jest wykonanie testu gwiazdowego z użyciem siatki Ronchi.
Ustawiamy teleskop na dość jasną gwiazdę, a w miejscu okularu umieszczamy siatkę. Są nawet gotowe okulary do kupienia.
Patrząc na gwiazdę przez siatkę umieszczoną w pobliżu ogniska powinniśmy widzieć równoległe pasy siatki. Im bardziej są one proste,
tym lepiej skorygowaną na aberrację sferyczną optykę mamy w swoim teleskopie.
Kolejnym wariantem testu jest tzw. test autokolimacyjny bądź tzw. double pass (potocznie na forach zwany DPAC).
W tym wariancie musimy mieć oprócz siatki i źródła światła zwierciadło płaski, najlepiej żeby było jak najbardziej płaskie, myślę że dużo lepsze niż lambda/10.
Układ pomiarowy wygląda następująco: źródło światła, siatka, obiektyw/zwierciadło teleskopu, płaskie zwierciadło, światło wraca do teleskopu i dalej przez siatkę
do naszego oka. Ta metoda ze względu na dwukrotne przejście przez obiektyw/zwierciadło teleskopu uwidacznia wady optyki dwukrotnie bardziej.
Jest jeszcze jedna możliwość, gdy umieścimy siatkę w ognisku, układ działa jak nóż Foucaulta.
Możemy też prześledzić dla jakiej długości fali jest najlepiej skorygowany nasz obiektyw.
Wystarczy, że powtórzymy test dla barw czerwonej, zielonej i niebieskiej. Różnice w otrzymanych obrazach powiedzą nam o poziomie
sferochromatyzmu naszej optyki.

I teraz co ja mam do tego wszystkiego. A no podjąłem się ambitnego celu stworzenia zestawu do testowania optyki.
W pierwszej kolejności wykonałem siatkę (~100 linii/cal) i popróbowałem jak to działa.
Ale nie od tego będę zaczynał cały projekt.
Jak już się napatrzyłem na gwiazdy przez siatkę Ronchi postanowiłem stworzyć program komputerowy do
jednoczesnej akwizycji zdjęć z pomiarów i komputerowej symulacji obrazu do porównania. Tak abyśmy mogli
wyciągać jak najwięcej wniosków z badania, a nawet wartości liczbowe (przybliżony RMS, peak to valey, informację o krzywiźnie itp.).
W pierwszym kroku zająłem się najtrudniejszą częścią, czyli symulacją.
Napisanie takiego programu pozwala dogłębnie zrozumieć temat aberracji czoła fali, zagadnienia związane z krzywymi stożkowymi i wiele innych.
Program w obecnej postaci ma możliwość symulowania obrazu w trzech wariantach testu Ronchi opisanych powyżej.
Nie będę się zagłębiał w przedstawianie algorytmu tylko pokażę przykładowe obrazki, na których wszystko widać.
Na razie nie ma możliwości zadawania stref na optyce (górek, dołków), oraz krzywizny wyższego rzędu (współczynniki Zernikego) ale to kwestia czasu. Cały program powstaje późną nocą jak moje dzieci już pójdą spać oraz w przerwach obiadowych w pracy.
Także zapraszam do dyskusji i śledzenia postępów w mojej pracy. Nadmienię jeszcze, że dostępne są takie programy i komercyjne i darmowe.
Np Diffract - za darmo (bez double pass), albo strona https://www.bbastrodesigns.com/ronchi.html gdzie można samemu wygenerować obraz i porównać ze zdjęciem (ale tylko
w układzie pomiarowym w środku krzywizny zwierciadła), DFTFringe, oraz płatne licencjonowane oprogramowanie typu OSLO, Atmos, Synopsys i zapewne wiele innych.
Mam zamiar dalej rozwijać swój program, dodać test z nożem Foucaulta, może star test Roddier-a.
Może Wy macie jakieś pomysły co można dodać?

Jeszcze tylko dopiszę, jakie kształty pasm widzimy dla jakich krzywizn.
Wykonując test Ronchi w środku krzywizny idealnie proste, równoległe pasy obserwujemy dla zwierciadła sferycznego, to dlatego, że sfera jako jedyna ma ustalony jeden promień krzywizny dla całej powierzchni. W takim układzie paraboliczne, hiperboliczne i eliptyczne zwierciadła pokażą mniej lub bardzie zakrzywione pasy. To, w którą stronę pasy są wygięte zależy czy siatka umiejscowiona jest przed czy za punktem środka krzywizny i od stałej krzywizny (conic constant) u mnie oznaczonej literką b. Badając optykę w ognisku, idealnie proste równoległe pasy uzyskamy dla powierzchni parabolicznej. A to przez to, że tylko taka powierzchnia ma jedno ustalone ognisko dla równoległej do osi optycznej wiązki światła. Czyli parabola wolna jest w zupełności od aberracji sferycznej. Parabola to b=-1, sfera 0, hiperbola b<-1, elipsa z ogniskami na linii prostopadłej do osi optycznej między -1 a 0, elipsa z ogniskami na osi optycznej b>0.
AC_150_1200_0.png
AC_150_1200_0.png (14.32 KiB) Przejrzano 1727 razy
AC_150_1200_-1.png
AC_150_1200_-1.png (14.22 KiB) Przejrzano 1727 razy
AC_150_1200_-2.png
AC_150_1200_-2.png (14.19 KiB) Przejrzano 1727 razy
AC_150_1200_-3.png
AC_150_1200_-3.png (14.98 KiB) Przejrzano 1727 razy
AC_150_1200_-4.png
AC_150_1200_-4.png (14.61 KiB) Przejrzano 1727 razy
SW102 f/9.8, ATM AR60 f/13.3, AR90s f/5.6, 10x50, AZ4, AZ Nano

Dlaczego w nocy niebo jest ciemne, skoro patrząc w każdym kierunku, patrzę na jakąś gwiazdę? Heinrich Wilhelm Olbers

Maciej_Cz
Posty: 98
Rejestracja: 24 mar 2021, 10:03

Re: Testowanie optyki - Ronchi, Autocollimation etc...

Post autor: Maciej_Cz » 15 mar 2022, 13:03

No i kolejny krok wykonany. Tym razem dodałem opcję symulowania metody Foucaulta.
Na razie tylko w ognisku, ale kwestia dodatkowej pracy i będzie też w środku krzywizny i w modzie autokolimacji (double pass).
Jak widać na załączonym rysunku, muszę też popracować na renderowanymi obrazami, zrobić jakiś blur i może nadać wiązce światła
rozrzut kątowy itp... Na razie obrazy są bardzo "surowe", nóż Foucaulta mocno tnie wiązkę w tej symulacji :mrgreen:

Widzę, że nie chcecie podyskutować to może chociaż zaproponujcie nazwę dla tego programu.

Jeśli siły pozwolą i wyobraźnia, mam zamiar go rozbudowywać o kolejne możliwości.
Najbardziej atrakcyjny jest test Roddier-a, a w zasadzie Roddier-ów.
Czyli badanie jakości optyki na podstawie zdjęć rozogniskowanej gwiazdy. Takie cuda robi się dla dużych teleskopów,
w tym z optyką adaptacyjną. Ale to już wyższa szkoła jazdy.
Wraz z rozbudową programu mam zamiar zupełnie zmienić interfejs graficzny.
Jak znajdę trochę czasu to porobię też dokładniejsze testy mojej optyki testem DPAC, ale nie symulacji tylko taki prawdziwy test
z siatką Ronchi i z super dokładnym flatem, i tutaj wstawię zdjęcia.
No zobaczymy co czas pokaże.
Foucault_in_focus.png
Foucault_in_focus.png (20.1 KiB) Przejrzano 1599 razy
SW102 f/9.8, ATM AR60 f/13.3, AR90s f/5.6, 10x50, AZ4, AZ Nano

Dlaczego w nocy niebo jest ciemne, skoro patrząc w każdym kierunku, patrzę na jakąś gwiazdę? Heinrich Wilhelm Olbers

Maciej_Cz
Posty: 98
Rejestracja: 24 mar 2021, 10:03

Re: Testowanie optyki - Ronchi, Autocollimation etc...

Post autor: Maciej_Cz » 17 mar 2022, 09:37

No i pcham ten wózek dalej.
Poniżej upięknione cienie w teście Foucaulta w środku krzywizny zwierciadła.
Załączniki
Foucault_ROC.png
Foucault_ROC.png (46.25 KiB) Przejrzano 1532 razy
SW102 f/9.8, ATM AR60 f/13.3, AR90s f/5.6, 10x50, AZ4, AZ Nano

Dlaczego w nocy niebo jest ciemne, skoro patrząc w każdym kierunku, patrzę na jakąś gwiazdę? Heinrich Wilhelm Olbers

Maciej_Cz
Posty: 98
Rejestracja: 24 mar 2021, 10:03

Re: Testowanie optyki - Ronchi, Autocollimation etc...

Post autor: Maciej_Cz » 17 mar 2022, 10:27

Wstawię jeszcze poprawione gradienty oświetlenia. Teraz jest gładziutko tak jak to powinno wyglądać w przypadku dobrze wypolerowanej optyki.
Załączniki
Foucault_ROC.png
Foucault_ROC.png (40.26 KiB) Przejrzano 1529 razy
SW102 f/9.8, ATM AR60 f/13.3, AR90s f/5.6, 10x50, AZ4, AZ Nano

Dlaczego w nocy niebo jest ciemne, skoro patrząc w każdym kierunku, patrzę na jakąś gwiazdę? Heinrich Wilhelm Olbers

ODPOWIEDZ
meble do salonu klasyczne stylowe meble do salonu i jadalni

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 51 gości