Porovnání a kvalita ED objektivů

[SIRIUS_758]

   Okolo skel v klasických SW EDčkách je tady hodně nepodložených úvah, které se dlouhodobě pořád opakují. Snažil jsem se dohledat, zda skutečně v prvních (= modrých ) SW ED bylo sklo "pouze" FPL-51. Našel jsem pouze domněnky, že tak bylo u prvních ED80, ale žádný důkaz v podobě jasné informace od výrobce, že tomu tak je.. Osobně se tedy domnívám, že už první ED120ky měly skla FPL-53. Kvalitativní skok v průběhu jejich výroby přisuzuji spíše tomu, že Číňan se pořád učí a zvládá v užších tolerancích objektivy stále větších průměrů. I renomovaní prodejci uváděli donedávna, že sklo Ohara FPL-53 bylo nahrazeno "kvalitnějším" sklem Schott ( což by musel být jen ekvivalent N-FK 56 nebo rovnou krystal fluoritu ), což se až nedávno ukázalo jako nepravda, protože, jak už jsem psal - sama SYNTA uvádí, že kromě ED66 ( Equinox - sklo S-FPL 51 ) používá ve všech ED objektivech NADÁLE sklo OHARA S-FPL 53 a k němu NOVĚ sklo N-BK 7 od SCHOTTa. Stejně tak neexistují důkazy o tom, že v refraktorech EQUINOX, např. 120, jsou lepší, či jiná, skla, než v sérii "ED-PRO". Dnes už spousta testů, především od Rohra, dokladují, že kvalita je stejná a jediný otazník je nad Equinoxem 80/500 - viz.můj příspěvek #295.

Před 6-ti lety, kdy se kvalita ED 120 skokově zlepšila, jsem tady vznesl dotaz na zkušenější optiky :

" Jak je možné, že obrazy rozostřených hvězd ED120 ( Rohr ), s naměřených Rc-indexem pod 1 ( jeden ze čtyř dokonce 0,13 !! ) vykazují podstatně větší barevné lemy, než jiné APO refraktory s podobným výborným Rc-indexem ( TMB, TAKAHASHI ) " - viz. #67 v tomto vlákně :

http://www.astro-forum.cz/cgi-bin/yabb/ ... 1221244/60

Na tuto otázku mi tehdá nikdo uspokojivě neodpověděl...Zůstalo povědomí o tom, že Rc-index nebude jediné spolehlivé kritérium pro všechny refraktory. A toto má na mysli i "Psion", který Sašovi oponuje, že Takahashi TOA 130 je přece úplně někde jinde, než ED120 od SW. Saša správně tvrdí, že z jeho pohledu, který kousek výše opětně zdůvodňuje, jsou oba dalekohledy na tom stejně. Saša ale současně tímto odpovídá na mou starou otázku, když správně zdůrazňuje, že je potřeba brát v úvahu i sfrechromatickou vadu a ostatní vady vyšších řádů, které se u světelnějších dubletů většího průměru ( jako je i ED120 ) už více projevují, a proto je lepší použít více čoček, tedy např. triplet.

[SIRIUS_758]

  Ve svém pátrání, ke kterému mne vyprovokoval velký kvalitativní rozdíl mezi SW ED80 a ED81 od VIXENa, jsem se dopátral k několika klíčovým informacím od profesionálních optiků, včetně věhlasných - Yuri Petrunin ( TEC ) a Roland Christen ( ASTRO-PHYSICS ) - tedy designérů výborných ED a APO objektivů. Oni vysvětlují kvalitativní rozdíly  ve stejných, či blízkých optických designech, tím, že všechna optická skla, o kterých tady diskutujeme, se dodávají ve čtyřech kvalitativních třídách - V1 až V4 ( garantované Abbého číslo ), N1 až N4 ( index lomu ), H1 až H4 ( homogenita ), atd. Takže se můžeme dohadovat o tom, jaký bude výsledný rozdíl v kvalitě dvou objektivů, kde v jednom je výběrové (=V1, N1, H1,...) sklo FPL-51 a v druhém podřadnější (=V4.... ) sklo FPL-53. Našel jsem starší diskuzi, ve které Yuri Petrunin potvrzuje, že v jeho objektivu 160 ED / F8 je "pouze" sklo S-FPL 51, ovšem v nejlepší kvalitě. Řada diskutujících byla doslova tuze zklamána, zvláště po zjištění, že stejně tak je tomu u většího 200 ED. Je nám dnes už logické, že TEC asi nebude dělat 160 ED se sklem FPL 53, když nabízí 160 FL s pravým fluoritem... Zajímavá informace přišla  ohledně APO objektivu o průměru 160mm  - teď už nevím, zda od Petrunina nebo Christena - že chceme-li u objektivu 160 F7,5 dosáhnout stejnou kvalitu, jako u 160 F9 se sklem FPL 51, je potřeba aplikovat sklo FPL 53.

[Jiri_Skalsky]

Děkuji za podrobné vyjádření k problému. Apochromatické objektivy pro náročnou výrobu - měkká  ED skla, vyžadující k opracování úplně jiný přístup než to obyčejná,dále náročné tolerance na dodržení poloměrů křivostí ploch a tím i dodržení úrovně zbytkové chromatické vady, jsou asi hororovým snem řady technologů, zodpovědných za jejich výrobu. Traktéž nápar AR vrstev na povrchy čoček nemusí být jednoduchý, protože ED skla, zvlášť FPL53 je blízký tvrdostí a křehkostí fluoritu.
Proto jejich cena není a asi nebude ani v budoucnosti nikdy nízká.
Kdysi jsem se setkal s jedním potentátem naší optiky a ten mi říkal, že má šuplík plný mikroskopických objektivů-apochromátů od jednoho,zrovna nejrenomovanějšího výrobce. Ale správně korigovanou barevnou vadu měly jen dva kousky.
Rád bych podotkl, že kombinace skel apochromatických objektivů jsou známé zcela jistě od poloviny minulého století. Já sám považuji za jednu z nejlepších KzFS2 s fluoritem. Ta je schopna ohnout chromatickou křivku u dubletu tak, že místo parabolicjého průběhu vytvoří, křivku charakteristickou pro triplet. Ale pokud se vezme rozměr  dubletu 120/900 mm a požaduje se celý obor od 400 nm do 800 nm, i v něm tento objektiv má své omezení.
Na astroforu.ru jsem kdysi vyhledal kombinaci skel pro čtyřčočkový kvadruplet, poskytující chromatickou křivku čtyřčočkového objektivu, ale pokud se při výpočtu vložily várkové indexy skel, celá korekce barevné vady se rozjela.
Já sám hledám pro dalekohledy se špičkovým profilem MTF křivky jinde, ovšem pro konzervativní astronomy tyto soustavy nejsou zajímavé.

Zdar J.S.      

[Psion]

Díky Borisi za info. TEC už nenabízí 160 a 200 ED, pouze 160 a 180 FL za pořád slušné ceny, které se za posledních 9 let zvýšily pouze o 6%, což je nevídané , za tu dobu se čínská optika a ceny některých ED skel navýšily o stovky %. TEC 160 ED ukazoval ale velmi slušně, nicméně nová FL verze je samozřejmě lepší. Škoda že zmizel z nabídky TEC 110FL.

Měřený RC index 2 a vyšší si dokážu vysvětlit pouze sklem FPL-51, první SW ED se vyráběly možná v době kdy FPL-53 nebylo, nebo bylo extrémně drahé.

[Sasa3]

Srdečně vás zdravím
a rád bych se zeptal jakou metodou posuzujete větší nebo menší vhodnost kombinace skel pro korekci barevné vady dubletu nebo tripletu. Používáte k posouzení jenom podílu relativní disperze ku Abbého číslu nebo počítáte i celé objektivy?

Zdraví JS
Take zdravim, ve sve analyze potencialnich rozdilu mezi ED120 a TOA130 jsem vychazel z jednoduchych navrhu objektivu. Samozrejme nevim, jak jsou tyhle objektivy ve skutecnosti udelany a netvrdim, ze znam vsechna tajemstvi a problemy, ktere jsou spjaty s navrhem takovych objektivu (par si jich dovedu predstavit).

U ED120 jsem vychazel z Fraunhoferova dubletu. Kdyz se takovy dublet napocita pro nulovou sferickou vadu a komu, tak vyjde nejmensi polomer 178mm a sferochromatismus, tj. rozdil mezi sferickou vadou v F a C carach na urovni RMS~0.08lambda. Tj. kdyz bude objektiv korigovan pro zelenou caru, tak sfericka vada v F a C carach bude kolem 0.04lambda, cili Strehl kolem 0.93. Pokud se vyrobi objektiv v e-care se strehl kolem 0.95 (lambda/8), tak v jedne z nich bude strehl 0.88. Porad jeste docela slusne (na muj vkus je to uz velky kompromis).

Druhy problem u tohoto dubletu je samozrejme sfericka vada vyssiho radu. Zkousel jsem si s tim chvilku hrat v OSLO a nepodarilo se mi diky teto vade dostat bez asferizace strehl v zelene lepsi nez 0.86. Dle Rohra dosahuji ED120 v zelene strehl 0.95-0.96. Nevim, jak to delaji (aspon mam nad cim premyslet).

K odhadu vlastnosti TOA130/1000 jsem pouzil svuj program pro design olejovych tripletu. Bohuzel kombinace skel N-BK7 a S-FPL53 neni pro olejovy triplet vhodna, musela by se asferizovat jedna plocha (a proto jsem psal, ze si myslim, ze tohle je hlavni duvod, proc v soucasnych TEC140 je jako treti sklo K10; neni to kvuli barevne vade, ale podle me proto, aby sel objektiv vyrobit se sferickymi plochami;starsi kombinace N-ZK7/S-FPL53/N-ZK7 umoznovala vyrobit olejovy triplet bez asferizace). Nicmene i tak se daji zhodnotit hlavni rysy a vyhody TOA130. Predne, kdyby byl ten olejovy triplet N-BK7/S-FPL53/N-BK7, tak by nejkrivejsi plocha mela polomer 229mm. Kdyz se pouziji 2 S-FPL53 skla, tak bude mit nejkrivejsi plocha polomer 283mm, coz je vyrazne rovnejsi plocha nez onech 178mm v dubletu. Pak mi sferochromaticka vada vychazi asi polovicni oproti dubletu (sF-sC~0.04). Pri plne korigovanem objektivu v e-care, bude objektiv v F a C davat strehl 0.98. Cili z hlediska sferochromatismu je na tom TOA130 vyrazne lepe nez ED doublet. Rekl bych, ze prakticky bez kompromisu. Nevim, jak to bude se sferickou vadou vyssiho radu. Jednak bych si tipnul, ze diky mene krivym plocham v TOA130 bude vyrazne mensi. A pak samozrejme tripet nabizi se svymi sesti povrchy mnohem vice volnosti pro lepsi eliminaci.

[Sasa3]

   

Před 6-ti lety, kdy se kvalita ED 120 skokově zlepšila, jsem tady vznesl dotaz na zkušenější optiky :

" Jak je možné, že obrazy rozostřených hvězd ED120 ( Rohr ), s naměřených Rc-indexem pod 1 ( jeden ze čtyř dokonce 0,13 !! ) vykazují podstatně větší barevné lemy, než jiné APO refraktory s podobným výborným Rc-indexem ( TMB, TAKAHASHI ) " - viz. #67 v tomto vlákně :

http://www.astro-forum.cz/cgi-bin/yabb/ ... 1221244/60

Na tuto otázku mi tehdá nikdo uspokojivě neodpověděl...Zůstalo povědomí o tom, že Rc-index nebude jediné spolehlivé kritérium pro všechny refraktory. A toto má na mysli i "Psion", který Sašovi oponuje, že Takahashi TOA 130 je přece úplně někde jinde, než ED120 od SW. Saša správně tvrdí, že z jeho pohledu, který kousek výše opětně zdůvodňuje, jsou oba dalekohledy na tom stejně. Saša ale současně tímto odpovídá na mou starou otázku, když správně zdůrazňuje, že je potřeba brát v úvahu i sfrechromatickou vadu a ostatní vady vyšších řádů, které se u světelnějších dubletů většího průměru ( jako je i ED120 ) už více projevují, a proto je lepší použít více čoček, tedy např. triplet.

Ano presne, takhle chapu rozdil mezi ED120 a TOA130. Pokud jsou ze stejnych skel, v barevne vade to nebude (v tom klasickem slova smyslu). Hlavni rozdil je podle me ve vyrazne vetsi sferochromaticke vade dubletu (ta se z RC indexu nepozna) a v korekci vyssich radu sfericke vady. Vetsi sfericka vada da ve vysledku vetsi obraz hvezdy v dane barve, coz muze byt viditelne jako onen barevny lem.

[Sasa3]

  Ve svém pátrání, ke kterému mne vyprovokoval velký kvalitativní rozdíl mezi SW ED80 a ED81 od VIXENa, jsem se dopátral k několika klíčovým informacím od profesionálních optiků, včetně věhlasných - Yuri Petrunin ( TEC ) a Roland Christen ( ASTRO-PHYSICS ) - tedy designérů výborných ED a APO objektivů. Oni vysvětlují kvalitativní rozdíly  ve stejných, či blízkých optických designech, tím, že všechna optická skla, o kterých tady diskutujeme, se dodávají ve čtyřech kvalitativních třídách - V1 až V4 ( garantované Abbého číslo ), N1 až N4 ( index lomu ), H1 až H4 ( homogenita ), atd. Takže se můžeme dohadovat o tom, jaký bude výsledný rozdíl v kvalitě dvou objektivů, kde v jednom je výběrové (=V1, N1, H1,...) sklo FPL-51 a v druhém podřadnější (=V4.... ) sklo FPL-53. Našel jsem starší diskuzi, ve které Yuri Petrunin potvrzuje, že v jeho objektivu 160 ED / F8 je "pouze" sklo S-FPL 51, ovšem v nejlepší kvalitě. Řada diskutujících byla doslova tuze zklamána, zvláště po zjištění, že stejně tak je tomu u většího 200 ED. Je nám dnes už logické, že TEC asi nebude dělat 160 ED se sklem FPL 53, když nabízí 160 FL s pravým fluoritem... Zajímavá informace přišla  ohledně APO objektivu o průměru 160mm  - teď už nevím, zda od Petrunina nebo Christena - že chceme-li u objektivu 160 F7,5 dosáhnout stejnou kvalitu, jako u 160 F9 se sklem FPL 51, je potřeba aplikovat sklo FPL 53.
Dokonce jsem cetl, ze vyrobci schvalne objednavaji skla nizsi kvality, protoze casto byvaji dodana skla vyrazne lepsi, nez hladina garantovana vyrobcem pro danou tridu kvality. Dodane skla si sami promeri, a nevhodna vyhodi. Pry to vyjde levneji, nez koupit rovnou sklo s danou garanci.

Kdyz jsem obednaval skla pro ten svuj olejovy dublet, tak jsem se tim trochu prokousaval. Nakonec jsem se rozhodl objednat tu nejlepsi kvalitu, i kdyz to bylo hodne drahe. Vyrabel jsem jen jeden kus a tak jsem nechtel riskovat. Pekny priklad je myslim tolerance pro homogenitu skla. Kdybych si vzal doslova cisla garantovana vyrobcem, tak pri druhe nejlepsi kvalite by mohl pripadny rozdil v indexu lomu v ruznych castech disku vest k chybe objektivu kolem P-V lambda/8. A to je jen maly 82mm dublet s 16mm tlustym objektivem. U vetsich prumeru a jeste o to vice u svetelnejsich objektivu je prakticky potreba pouzit nejlepsi tridu kvality. Nicmene, dle prilozeneho protokolu o promereni homogenity skla byl vysledek asi o rad lepsi nez garantovany limit. Pokud je to pravidlem, tak by bohate stacila druha trida homogenity. Tohle je tedy moje mala zkusenost s objednavanim optickych skel.

[Sasa3]

  Ve svém pátrání, ke kterému mne vyprovokoval velký kvalitativní rozdíl mezi SW ED80 a ED81 od VIXENa...
Z te tabulky ve tvem prispevku #294 je videt, ze jsou jeste vhodnejsi skla k S-FPL53 nez N-BK7. Pokud pominu nedostupne KZFS2, tak treba lantanova korunova skla (ta vedou k podobnym vlastnostem, jako pri pouziti KZFS2). Ale u ED80 mi prijde, ze ten rozdil by mel byt maly. Kdyz uz ED120/900 funguje visualne velmi dobre, tak pokud ma ED80/600 jenom reskalovany design, tak by mel jit udelat pro visualni pozorovani prakticky bez kompromisu. Tady si myslim, ze by to nemela byt otazka lepsich skel (i kdyz samozrejme nemuzu vyloucit, ze v ED80/600 ma jiny design, ne tak vytuneni jako v ED120/900), ale spis onech vyrobnich postupu.

Obecne jsou vhodnjesi skla, ktera jsou jednak na one tluste zelene care (stejna parcialni disperze) a jsou navic vpravo, tj. maji mensi abbeho cislo. Velky rozdil v abbeho cislech neni ani tak dulezity pro korekci barevne vady - ja vim, ve vzorecku vystupuje taky (f/df~(V2-V1)/(theta2-theta1)), ale pro korekci barevne vady je spis dulezitejsi, jak presne si sednou ony parcialni disperze theta1 a theta2.

Abbeho cisla ale kontroluji polomery krivosti jednotlivych ploch. Cim vetsi je rozdil v abbeho cislech, tim jsou plochy mene zakrivene, jinymi slovy jde pak vyrobit svetelnejsi objektiv. Pro olejovy triplet (ze dvou skel) jsem si kdysi odvodil formulku pro nejvetsi svetelnost, kterou dana dvojice dovoluje vyrobit. Pokud pozaduji, aby polomery ploch byly alepon 2x vetsi nez prumer objektivu, dostanu, ze maximalni svetelnost je:

F=(f/D)~(1/(n2-1))*V2/(V2-V1)

Jsem si jisty, ze neco podobneho bude platit i pro dublety (nebo triplety vyrobene ze jen ze dvou druhu skel), bude tam pred V2/(V2-V1) jen jiny koeficient.

Dle meho nazoru, prave proto je lepsi CaF2 (ten i z jinych duvodu, jako krystal ma prakticky nulovy rozptyl svetla a jeho opticke vlastnosti jsou velmi homogenni - nemeni se varku od varky) nebo S-FPL53 nez S-FPL51. Ne kvuli barevne vade, ale proto, ze diky velkemu Abbeho cislu umoznuje vyrobit svetelnejsi objektivy.

Kdyz se podivame na rozdil mezi Abbeho cislem S-FPL53 a KZFS2 (sklo s nejmensim Abbeho cislem, ktere se da pouzit pro vyrobu apochromatu - proto tak sedi k S-FPL53, jek psak J. Skalsky), tak je to od oka (95-54)=41. Rozdil mezi S-FPL51 a KZFS2 je ale jen (82-54)=28. Od oka tedy budou plochy v S-FPL51 objektivu mit 1.4x vetsi krivost nez pri pouziti skla S-FPL53 (pri stejnem prumeru a svetelnosti). Tak lze tedy kvalitativne chapat onu Yuriho poznamku o tom, ze pokud by se mel z S-FPL51 skla vyrobit ekvlivalent TEC160 f/7.5 (s S-FPL53 sklem), tak ze by objektiv musel mit mensi svetelnost, alespon f/9.

[Psion]

Chápu to dobře Sašo, že sis ten olejový dublet vyráběl sám?

[Sasa3]

Sam ne.  Navrhl jsem ho, obednal skla a nechal si ho na zakazku vyrobit v ATC Prerov. Ale proto ted muzu delat chytreho, protoze jsem musel tehda podobne veci resit.

[Psion]

Aha už to chápu, to jsem v Tvém reportu přehlédl, šikovnej kluk! Takže finálně jsou tam skla S-NBM51/S-BSM9?

[Sasa3]

Ano, nakonec to je kombinace S-NBM51 s S-BSM9. Puvodne jsem chtel misto S-BSM9 levne sklo N-SK2 od Schotta, ale ten se mnou odmitl komunikovat, pokud si neobjednam alespon za 1000Eur...

Jeste k te kvalite skel, tak pokud jde o garanci Abbeho cisla nebo indexu lomu, tak to u OHara funguje tak, ze normalne garantuje jisty maximalni odchylku od katalogovych cisel, plus navic doda protokol o mereni indexu lomu a Abbeho cisla pro dany disk skla. Je pak mozno si priplatit za garanci mensiho rozptylu od katalogovych cisel a/nebo si priplatit za presnejsi mereni (konkretni cisla jsou uvedena v Ohara katalogu, pokud vas to zajima). Tady jsem volil "standard". Ono f/20 dublet ma velke tolerance a tak jsem ho jenom prepocital na zmerene hodnoty indexu dodanych se sklem.

Nicmene, chyba mereni ve standardnim provedeni nedovoluje presne vypocitat polomery ani u toho f/20 dubletu (nemluve o velmi svetelnych tripletech, tam to musi byt jeste horsi). Mel jsem ale vymysleny technologicky postup, jak pripadne odchylky zvladnout. Pro ten muj dublet bylo vsechno OK, jedina vec, ktera se nedala presne spocitat je, jak daleko vyjde ohnisko v cervene a modre care. Ohniska v techto carach se mohla lisit az o 0.44mm. Pro srovnani 80mm f/20 Fraunhofer ma ona ohniska posunuta od zeleneho asi o 0.9mm, nebyla by to tedy zadna tragedie a objektiv by kreslil pekne i tak. Nicmene, vzhledem k tomu, ze je to temer apochromat, kde ten posun C a F je vuci e prave onech 0.5mm, tak aby byl objektiv dobre korigovan v cervene a modre, je dobre mit ohniska v C a F tak na 0.1mm.

Muj postup byl nasledujici, nechal jsem vyrobit objektiv s nominalne spoctenymi polomery. Pak jsem si promeril posun v ohniscich mezi cervenou a modrou carou - sestavil jsem si podobnou aparaturu, jako ma Rohr na mereni RC indexu. No a tam my vyslo, ze v modre F care je ohnisko posunute o 0.1mm bliz k objektivu nez v cervene C care. Tak jsem to nakonec neresil (navic, jak mi vyslo v OSLO, tak 1.25" BK7 zenitovy hranol dava presne opacny posun, takze kdyz pozoruji s nim, tak ma objektiv presne korekci C-e-F). Kdyby se to lisilo, tak z posunu by se dalo spocitat, o kolik se ma upravit polomer prvni plochy, aby si ta ohniska sedla.

Tim chci rict, ze "standardni" kvalita u abbeho cisla a indexu lomu nemusi byt u objektivu na zavadu, pokud s tim design dopredu pocita a je tam strategie, jak si s ni poradit. To jde u "rucne" vyrabenych objektivu jako u TEC nebo AP (myslim tim u firem, ktere si samy objektivy vyrabeji), pokud je to na zakazku u Cinana nebo velka seriova vyroba, tak tam bude treba jine optimum.

Jinak opet se zda, ze i zde jsou odchylky od katalogovych cisel mnohem mensi, nez garantovane maximalni odchylky vyrobce. Posun ohnisek mezi C a F kontroluje disperze, uvadena chyba mereni 0.00004 znamena posun mezi C a F o 0.44mm, ja jsem nakonec nameril posun 0.1mm, tedy odchylka v disperzi byla nakonec kolem asi 4x mensi 0.00001.

No a pokud jde o RC index (ja pouzivam radeji zkratku S2N), tak mel byt dle katalogovych cisel 1.1, me vysel pri mereni 1.11+-0.04, tady je naprosta shoda.

[Psion]

S tím hranolem BK7 to je zajímavý, v podstatě kompenzace chromatické aberace. Na kolik celá ta sranda vyjde? Chápu, že F20 člověk nekoupí a tímto způsobem si může člověk vyrobit objektiv na míru třeba do historického dalekohledu. Je vidět, že použitím správných a ne drahých skel lze dnes dosáhnout lepší kvality než dosahovali mistři kdysi, jako např. tento Lichtenknecker

[astar]

Sašo, proč si si vybral právě kombinaci skel S-NBM51 a S-BSM9 ? Koeficient df/f je cca 2350 , tak při této světelností 1:20 je Rc=1 . Pro klasická skal BK7 - F2 by vycházel cca 1,3 , takže žádný drastický rozdíl .
Jednu výhodu ale vidím. Při změně R2 (pro tmelený případ ) se mění poloha křížení C a F v závislosti na h a to bez změny f .

[Sasa3]

Dle katalogu, i dle mereni je f/df pro tuhle kombinaci 3300. Vyrazne lepsi nez BK7/F2 (kde je tusim kolem 1800). Je to i lepsi nez u AS obkektivu, ktere maji f/df kolem 2800.