Нуль -тест Вайнео

[ZAP]

     Количество способов  точного контроля формы вогнутого параболическое зеркала,  имеющихся  в распоряжении телескопостроителя,  достаточно ограничено. Среди них особый интерес представляют нуль-тесты,  не требующие прямых измерений аберраций и сводящиеся к получению "плоского рельефа" в контрольной схеме.  Автоколлимационный метод контроля (тест Ричи) - вероятно, простейший из возможных нуль-тестов для параболоидов, но для его осуществления необходима  точная плоскость с размерами (желательно) не меньше диаметра проверяемого зеркала.     
    Идея еще одного из простейших нуль-тестов, предложенного в свое время Д.Д. Максутовым, - компенсировать сферическую аберрацию вогнутого асферического зеркала при помощи вогнутого сферического зеркала.  Нуль-тест Максутова (схема, метод расчета расстояний  т.д.)  описан, напр., во втором издании  книги Л.Л.Сикорука.
    Нуль-тест Вайнео (Waineo, http://www.bbastrodesigns.com/waineo.html) - вариация компенсационной схемы Максутова,   в которой, в отличие от оригинальной схемы Максутова,   происходит однократное отражение лучей от вогнутого эталонного зеркала. Построение схемы понятно из рисунка (ниже).  Точечный источник S, расположенный между фокусом и вершиной точного вогнутого зеркала К, создает расходящийся пучок, освещающий контролируемое зеркало М. Изображение источника S, свободное от сферической аберрации, строится в фокальной плоскости схемы , позади эталонного зеркала К.

[ZAP]

     Понятно, что компенсация сферической аберрации в схеме Вайнео наступает только при строго определенных  расстояниях между источником S, эталоном K и  контролируемым зеркалом M.  При известных параметрах контролируемого и эталонного зеркал расчет схемы контроля  не представляет особых трудностей. Можно воспользоваться программкой-калькулятором  Waineo2006  (http://www.bbastrodesigns.com/dnld/waineo.zip),   либо,  вводя параметры зеркал в любую из программ для оптических расчетов (OSLO и т.п.), получить необходимые величины расстояний самостоятельно. 
     Когда необходимость осуществления зеркального компенсатора стала для меня неотвратимой, наступило время  выбора между схемами  Максутова и Вайнео.  Я остановился на схеме Вайнео, исходя из следующих (субъективных) практических соображений. В схеме Максутова фокальная плоскость недоступна, поэтому необходимо  плоское диагональное зеркало для ее выведения за пределы широких пучков. Наличие плоского зеркала  делает процедуру точного измерения отрезков, необходимую для  построения контрольной схемы, несколько неуверенной. Юстировка центров четырех элементов в одну линию в схеме Вайнео представляется более простой. Ну и наконец, возможные погрешности  формы контрольного зеркала в схеме Максутова  ДВАЖДЫ  переносятся на волновой фронт, а в схеме Вайнео - ОДИН  раз, в силу однократного отражения.

[ZAP]

Из подходящей заготовки было отшлифовано эталонное сферическое зеркало с радиусом кривизны 1720 мм и световым диаметром 194 мм.  Для пропуска лучей от проверяемого зеркала эталонное зеркало имеет центральное отверстие  диаметром 28 мм. В ходе изготовления зеркало контролировалось из центра кривизны методом Фуко (доведено  до  "плоского рельефа "), а затем  аттестовано с интерферометром. Одна из рабочих интерферограмм  эталонного зеркала приведена на фото.

[ZAP]

Практическая реализация схемы требует установки точечного источника на оси и на расчетном  расстоянии от эталонного зеркала. Для минимизации экранирования была выбрана схема с раздельным осветителем (рис. ниже). Светодиод L через линзовый конденсор освещает щель S';  изображение светящейся щели  в плоскости источника контрольной схемы  S,  строится  при помощи поворотного зеркальца Z и слабого микрообъектива O. Блок осветителя со щелью расположен вне широких пучков контрольной схемы; максимальный диаметр блока микрообъектива и поворотного зеркальца  Z, находящегося в пучках,  равен 18 мм. 

[ZAP]

Несколько фото: 
1. Эталонное зеркало в оправе
2. Блок микрообъектива с поворотным зеркалом на стойке
3. Общий вид  с работающим осветителем

[ZAP]

Сборка контрольной схемы для нуль-теста  Вайнео сравнительно проста. Допуски на расстояния между элементами схемы относительно мягкие, поэтому точности обычной рулетки ( +-1 мм) достаточно для правильного расположения источника света, эталонного  и проверяемого зеркал относительно друг друга.  Юстировка элементов схемы по наклону и децентрировке вполне наглядна и также не представляет трудностей.   
Ронкиграмма  параболического зеркала (330 мм, 1/4) при контроле в схеме Вайнео приведена на фото.

[ZAP]

Плюсы и минусы нуль-теста Вайнео, очевидные, и из практики
Плюсы:
а) эталонное зеркало
-  имеется простой и надежный контроль для его изготовления
-  имеет примерно вдвое меньшие размеры относительно проверяемого зеркала; 
-  несопоставимо проще в изготовлении - по сравнению напр. с эталонной плоскостью, необходимой для автоколлимационного нуль-теста

б) схема контроля
-  дает возможность контроля всех вогнутых коникоидов вращения (гиперболоидов, эллипсоидов ...)
-  использует предельную чувствительность теневого метода  (доводка под "плоский рельеф")
-  море света - по сравнению с автоколлимацией 

Минусы. Интерферометрический контроль непосредственно неприменим (источник и фокальная плоскость разнесены в пространстве). В принципе, проблема решается установкой выпуклого зеркальца  с центром кривизны в точке расположения источника S, что позволит организовать автоколлимационный ход лучей. Но при таком варианте исходная прелесть простоты схемы, конечно, потеряется...

[thomas.coding]

Спасибо за статью Аж захотелось еще зеркало потереть  Одно только непонятно, почему такой метод не получил распространения? Я к примеру впервые слышу о нем, из чужих уст в основном слышал про схему с плоским зеркалом.

[Серёга]

приятно почитать и посмотреть!


прикинул в Zemax - расстоянием между зеркалами можно играть в огромных переделах при практически одной и той же коррекции!!!  

Минусы. Интерферометрический контроль непосредственно неприменим (источник и фокальная плоскость разнесены в пространстве). В принципе, проблема решается установкой выпуклого зеркальца  с центром кривизны в точке расположения источника S, что позволит организовать автоколлимационный ход лучей. Но при таком варианте исходная прелесть простоты схемы, конечно, потеряется...

мне кажется установка зеркальца не сильно усложнит установку схемы. Ведь она - сфера!

а если применить зеркальный шарик малого размера? поаллюминировать например мелкую зинзу от микрообъектива?

-  море света - по сравнению с автоколлимацией 

у автоколлимации есть одно чудное свойство - ошибки удваиваются и проще выловить самые мелкие. Тут у нее преимущество велико!  Но и потери света конечно же велики.


насчет микрообъектива - он както отбирался по величине вносимой сферички? Я их сколько не пересмотрел, ни один не поравился, изображение щели мылится. У слабых микрообъективов иногда просто не хватает угла освещения.

[Серёга]

Спасибо за статью Аж захотелось еще зеркало потереть  Одно только непонятно, почему такой метод не получил распространения? Я к примеру впервые слышу о нем, из чужих уст в основном слышал про схему с плоским зеркалом.

на звездочете обсуждали, и этот тест в частности, ктото запугал их там что сложно это все и вообще не имеет смысла. Поди теперь обратное докажи!

[Серёга]

покрутил схему в Zemax - поражают допуски на расстояния!

и главный момент, немаловажный для любителя - вспомогательную сферу можно сделать того же радиуса что и испытуемое, т.е. использовать ту же оснастку для его изготовления что и для параболы!!! Размеры сферы  при этом примерно на 25% меньше!

Очень советую любителям обратить на этот метод внимание!

[ZAP]

прикинул в Zemax - расстоянием между зеркалами можно играть в огромных переделах при практически одной и той же коррекции!!!  

Угу, допуски -  совсем не зверские.   Даже если и промахнуться немного с расстояниями, и скомпенсировать не точно "под параболу", зеркало с  ПЛАВНОЙ поверхностью все равно получится. При скомпенсированной сферичке зоны, астигматизм и прочие дефекты видны намного лучше.

мне кажется установка зеркальца не сильно усложнит установку схемы. Ведь она - сфера!

Это да, поверхности небольших линз - достаточно точные сферы, и опять таки, в схеме будет задействована лишь малая часть этой поверзности. Другой вопрос- сходу рекомендовать всем автоколлимационную версию - как-то стремновато... 

насчет микрообъектива - он както отбирался по величине вносимой сферички? Я их сколько не пересмотрел, ни один не поравился, изображение щели мылится.

Микрообъектив самый обычный, 8Х. Отбирался из нескольких, но браковались в основном по качеству ахроматизации/сборки, к изображению точки вопросов не возникало. Разумеется, паспортный задний отрезок (160-180 мм) нужно выдерживать, хотя бы приблизительно.  

[NL[108]]

А если есть МАК с хорошим ГЗ (у меня есть с Российской оптикой), можно ли воспользоваться этим ГЗ? (Диаметр 223 мм, радиус кривизны 978 мм), центральное отверстие в нем есть (около 60 мм) ...  Или слишком светосильное для теста Вайнео?  Проверять надо зеркала 265 мм (1:5,7) (сейчас) и 365 мм (пока только заготовка приехала).

[ZAP]

и главный момент, немаловажный для любителя - вспомогательную сферу можно сделать того же радиуса что и испытуемое, т.е. использовать ту же оснастку для его изготовления что и для параболы!!! Размеры сферы  при этом примерно на 25% меньше!

Любопытная мысль! 
И конечно, эту схему можно рекомендовать всем  мало-мальски подготовленным стеклотерам, не понаслышке знакомым с теневым контролем. Эталонное зеркало ведь можно и подобрать  из имеющихся готовых сферических зеркал невысокой светосилы - от тех же Мицаров  или китайских Ньютонов со сферической оптикой. Беспристрастный тест с ножом Фуко/исск. звездой  покажет, годится ли зеркало в качестве эталона, последующий расчет и сборка схемы контроля - уже просто техничекая проблема ...

[ZAP]

А если есть МАК с хорошим ГЗ (у меня есть с Российской оптикой), можно ли воспользоваться этим ГЗ? (Диаметр 223 мм, радиус кривизны 978 мм), центральное отверстие в нем есть (около 60 мм) ...  Или слишком светосильное для теста Вайнео?  Проверять надо зеркала 265 мм (1:5,7) (сейчас) и 365 мм (пока только заготовка приехала).

Высоковата светосила, однако, и отверстие - ого-го...   Из-за отвестия (навскидку)  полапертуры завиньетируется. Схему на досуге прикину, какой  вынос финального фокуса за вершину контрольного зеркала  Вас устроит?