Projektowanie linii optycznej dla OffAG'a

Adam_Jesion · 9 Lipca 2009

Ponieważ walka trwa od wielu dni, a nawet tygodni, postanowiłem to upublicznić, bo może się komuś przydać teraz, lub w przyszłości. Mój kolejny setup, który tworzy się na wielu frontach jest ucieleśnieniem całego doświadczenia i potrzeb wynikających z wielu lat zabawy, obserwacji i eksperymentów. Można by użyć stwierdzenia, że pewnie docelowy, choć jak znam życie, apertury nigdy za wiele, więc może się okazać, że za jakiś czas znowu pojawi się potrzeba ewolucji.

Nie wnikając w to, co się i gdzie robi, chciałem w tym wątku dotknąć problematyki guidowania pozaosiowego: OffAG. Żeby zastosować go w newtonie trzeba spełnić sporo wymagań. Nie ma na rynku gotowych rozwiązań plug&play. Kupując nawet towar z najwyższej półki czeka nas sporo myślenia i projektowania. Niestety - nikt za nas tego nie zrobi. Producenci niby oferują support, ale ich zrozumienie nie zawsze jest adekwatne do potrzeb. Inaczej mówiąc, gdybym to zamówił wszystko tak jak sugerowali, to miałbym dużo sprzętu nadającego się do kosza, w najlepszym wypadku do totalnych przeróbek. Wymieniając już w sumie chyba setki maili musiałem sam wszystko przeliczyć i zaprojektować - a przede wszystkim - zrozumieć. Widząc teraz obrazek wydaje się to banalne, ale uwierzcie, że w istocie na początku nie jest takie proste. Dlatego wrzucam to, żeby komuś, kto myśli o OffAG oszczędzić czasu.

Czym jest sam OffAG nie będę tłumaczył. Jeżeli ktoś nie wie, co to jest i dlaczego aż tak mocno się na nim zafiksowałem, to znaczy, że powinien wrócić do tego wątku wtedy, jak uświadomi sobie taką potrzebę.

Problem nr 1 - krążek światła

To co musicie mieć na wejściu, to duży krążek światła, a jeżeli celem jest matryca >niż FF to bardzo duży. Wbrew pozorom, jakość gwiazdy do guidowania ma spore znaczenie, więc i ten pozaosiowy obraz musi być bardzo dobry. To implikuje sporo problemów, bo w przypadku zaawansowanych OffAGów mamy do czynienia z 3", czyli korektor w newtonie też musi mieć 3" żeby iluminować pryzmat. W moim przypadku jest to korektor 4 elementowy 3", który daje idealne dyfrakcyjne pole 50 mm oraz dużo większe o bardzo przyzwoitej jakości - wystarczające żeby guidować bardzo daleko od środka kadru.

Problem nr 2 - backfocus korektora

Mając już dobrany korektor pojawia się kolejny problem. Musimy zachować dokładną odległość matrycy od korektora - tzw. backfocus optyczny. Poprzednie generacje korektorów (np. te w ASA) miały BFL na poziomie 50 mm, co praktycznie uniemożliwiało zastosowanie jakichkolwiek akcesoriów astrofotograficznych (offag, rotator, etc.). Mój korektor ma "aż" 79 mm BFL. Sama kamera z kołem filtrowym potrzebuje prawie 38 mm przestrzeni (to i tak bardzo mało jak na takie standardy) w linii optycznej. Pierwotnie wybrałem offAG FLI, który miał tę zaletę, że był najcieńszym z 3-calowców (warunek obsłużenia matrycy 36x36), ale producent po tygodniach dyskusji wycofał się z oferty i całkowicie zakończył produkcję (problem z podwykonawcą). Na placu boju pozostał konkurencyjny projekt realizowany przez Astrodona - Monster MOAG. Jest też stosunkowo cienki, ale grubszy od FLI. To oznaczało kolejne przeróbki projektu linii optycznej do mojego setupu. Cudem się wszystko zmieściło, pozostały dosłownie milimetry - i to po zastosowaniu własnych akcesoriów wykonanych na zamówienie (cieńsze).

Problem nr 3 - backfocus kamery guidującej

Jak już poradziłem sobie ze zmieszczeniem wszystkiego w BFL korektora głównego, to okazało się, że jest nowy problem. Płaszczyzna ostrości wypada dokładnie w środku helikalnego wyciągu MMOAG'a. Po prostu OffAG jest za blisko kamery głównej. Teoretycznie łatwo sobie poradzić z tym odsuwając główną kamerę do tyłu za pomocą dłuższego adaptera, co powoduje też odsunięcie kamery guidującej do góry o tę samą odległość. Proste? Nie... odsuwanie kamery głównej od korektora zwiększa backfocus, a jak wiadomo, ja już go nie mam, a na pewno nie na tyle, żeby podnieść płaszczyznę ostrość guidera ponad jego wyciąg. Kolejne konsultacje i walka w modyfikację MMOAGa. Dochodzimy do kilku rozwiązań np. zastosowanie specjalnej soczewki odsuwającej ognisko guidera o kilkanaście mm do góry (za mało, a do tego wykluczyłem to rozwiązanie, słusznie podejrzewając, znaczną degradację jakości gwiazdy) lub usunięcie w ogóle wyciągu helikalnego i zastąpienie go najprostszym z możliwych, czyli zwykłej tulejki 1,25" ze śrubami blokującymi. To znacznie poprawiło sytuację, ale nadal brakowało 4 mm. W ostatecznym rozwiązaniu modyfikacji poddany zostanie także i ten sposób poprzez obcięcie o 5 mm tulei i zastosowanie specjalnych adapterów, które odsuną maksymalnie kamerę główną, ale tak, żeby zachować dokładnie 79 mm backfocusa. Jesteśmy w domu!

Wszystkie elementy zamówione, a producent teleskopu przygotuje w CNC wszystkie niezbędne adaptery i wykona potrzebne modyfikację. Oznacza to, że po raz pierwszy w historii otrzymam gotowy setup policzony co do mm. Od lustra głównego, przez powiększone wtórne, specjalny wyciąg o zwiększonej nośności, aż do kamery i guidera. Jedna, spójna machina.

Wątek ten zakładam też ku przestrodze kupujących sprzęt bez zastanowienia. To nie jest tak, że producent mówi, że będzie działać i - będzie działać. Nie. Jak się przyjrzycie, to nawet na stronie Astrodona napisane jest czerwonymi literami, że za te wszystkie pomiary odpowiadamy sami - nie oni. Oni zawsze mówią - OK, będzie super, zadziała.

Astrofotografia to świetna dziedzina, ale trzeba mieć jednak zacięcie inżynierskie. Mi to sprawia przyjemność, ale jeden ze znajomych widząc, jaki wysiłek wkładam się w budowanie setupu marzeń stwierdził, że woli fotografię tradycyjną, bo tam nie musi nic konstruować

Warto zrezygnować z guidowania zewnętrzną optyką. Na pewno nie z powodu, o którym trąbi producent OffAG: ceny. To akurat bzdura, bo zastosowanie pozaosiowego guidowania wcale nie jest tańsze. Co z tego, że nie ma drugiej rurki, jak na korektory, przejściówki, modyfikacje wydamy znacznie więcej, niż za dobry refraktor. Więc argument ceny to mit. Jeżeli za marzy nam się kamerą z dużym chipem, to miejmy na uwadze to, że sama kamera to przysłowiowy "pikuś". Koszty i problemy zaczynają się na poziomie optyki. Wymagania dla sprzętu rosną drastycznie. Pamiętajmy też, że to wszystko też waży, więc i wyciąg i montaż musi spełniać odpowiedni standard.

Sprzęt buduje się już 6 tyg. Za miesiąc powinienem móc zrobić pierwsze światło całkowicie przebudowanego setupu. Liczę, że nie będzie żadnych "obsuw". Wtedy będę mógł zweryfikować, gdzie się "walnąłem" i czy w ogóle (raczej nie ma takiej opcji).

Poniżej dwa projekty linii optycznej. Jeden zakłada użycie oryginalnego adaptera, drugi już po zaprojektowaniu własnego. Wybaczcie wersję ENG. Wynika ona tylko z faktu, że przy projekcie udział biorą jedynie osoby anglojęzyczne.

fli_back1.pdf

fli_back2.pdf

Adam_Jesion · 17 Lipca 2009

To co pisałem wyżej dotyczyło mojego nowego/przyszłego (w budowie) zestawu. W między czasie postanowiłem dozbroić w offag starego newtona, czyli Oriona 10" f4,7. To ciekawy test, bo zapewne przyda się wielu osobom, szczególnie tym, które przygodę z newtonami w astrofotografii dopiero zaczynają.

Ostatnio przyjechał do mnie OffAG z TelescopeService - TSOAG9 (9 mm backfocus):

http://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/language/en/info/p641_Off-Axis-Guider---nur-9mm-Baulaenge---T2-Anschluss---fuer-CCD.html

Wczoraj późną nocą postanowiłem rozebrać cały dotychczasowy setup i złożyć jeszcze raz pod kątem offaga, czyli bez guidera zewnętrznego. Rozbrojenie z okablowania i złożenie wszystkiego od nowa zajęło mi 2-3 godziny. Uch.

OffAG dostałem z kompletem złączek do DSLRa i MPCC, więc nie musiałem o niczym myśleć, po prostu połączyłem wszystko ze sobą i odpaliłem testy. Po kalibracji wiedziałem już, że OffAG widzi dużo gwiazd, praktycznie tyle samo co bezpośrednio. Ustawianie ostrości kamerą guidującą jest upierdliwe - poprzez wsuwanie i wysuwanie mocowania kamery. Zajęło mi to może z 5 min., ale trzeba pamiętać, że robi się to tylko raz. Oczywiście pod warunkiem, że nie będzie się odczepiać kamery od OffAGa.

Samą kamerę guidującą przykręciłem bezpośrednio, czyli usuwając z niej "nosek" 1,25" (Atik 16IC). Użyty aparat to Canon 5D mark II. Tu ogromna niespodzianka. Nowy Maxim ma drivery do nowych Canonów (5Dm2 i 1Ds m3). Genialne! Aparat podłączamy po USB i zapominamy. Działa to dokładnie tak samo, jak prawdziwa kamera astro (ostrzenie, plate solving, etc.). Sterownik jest naprawdę dopracowany, poza trybem ISO można ustawiać sposób ściągania danych (RAW mono, RAW color, CF, JPG mono, JPG color, etc.). Sprawuje się to rewelacyjnie, bo ustawianie ostrości na RAW byłoby niemożliwe (ponad 20 mpix). Działa też subframe, czyli wycinanie kawałka obrazu. Aprat zasilany mam z zewnętrznego Canonowskiego zasilacza, więc mógłbym nawet tym aparatem fotografować zdalnie - jak kamerą astro.

To tyle zalet tego DSLRa. Reszta jest bardzo niemiłym doznaniem, a konkretnie - przesiadka z monochromatycznej kamery FLI o sprawności bliskiej 90% QE. Jednym słowem - masakra. Bardzo pouczające jest móc przesiąść się na chwilę "w dół". Kiedy się człowiek upgraduje nie dostrzega tego tak mocno.

Niestety - testy wykonałem już na jaśniejącym niebie. Ale do oceny trackingu nie ma to znaczenia, a temu poświęcony był wczorajszy test. Nie będę się zbytnio rozpisywał - system guidowania offagiem działa bardzo sprawnie. Mimo ciągle uginających się obejm, które bardzo utrudniają guidowanie takiego dużego newtona, tu nic się nie działo. Po prostu - spinamy wszystko ze sobą, dajemy kalibrację, i... fotografujemy. Tracking mogę ocenić na perfekcyjny. Montaż utrzymuje wszystko w amplitudzie 0,5 piksela maksymalnie, co daje jakość trackingu na poziomie 0,55 sekundy kątowej (1 piksel w tym wypadku to 1,1 sek. kątowej). Eksperymentalnie ustawiłem parametry guidingu tak, żeby mocno przestrzeliwał i rozkołysałem go do +/- 1,5 piksela (tracking ok. 3 sek. kątowych, seeing tego dnia też ok. 3 sek.). Efekt na zdjęciu ostatecznym jest taki, że gwiazdka jest delikatnie mniej ostra, ale nadal punktowa. Czego chciałem tym dowieść? Ano tego, że wg mnie - nawet gorszy egzemplarz EQ6 w takim setupie powinien sobie poradzić, nie generując kresek zamiast gwiazdek. Nie trzeba trzymać takiej dyscypliny i jakości guidowania jak w przypadku drugiego teleskopu prowadzącego.

Zastosowania offaga w moim newtonie było możliwe dzięki wyciągowi Moonlite'a, który ma świetny sposób regulacji jego wysokości poprzez wymienne podstawy o różnej grubości. Mogłem więc sobie dostosować jego wysokość do konkretnego setupu.

Za 3 tyg przyjechać mają przejściówki do FLI (utrzymujące odpowiedni backfocus). Do tego czasu mogę fotografować w tym zestawie tylko DSLR. Ważna informacja jest taka, że zamawiając tego OffAGa podajemy dokłądną konfigurację, a TS sam dobiera, lub nawet dorabia, odpowiedni przejściówki. Do DSLR nie ma problemu, bo jest gotowy kit instalacyjny do MPCC. Z tego co mi wiadomo, jest to jedyny OffAG na rynku pozwalający fotografować z MPCC i zwykłym newtonem.

Poniżej zdjęcia testowe. Klatka 15 min. 1:1.

oraz klatka guidera z kalibracji - czyli strona południowa, deklinacja zero (przecięcie południka). Ekspozycja 3 sek. Pryzmat guidera wysunięty maksymalnie, czyli przy krawędzi offaga, daleko od środka kadru. Muszę go trochę wsunąć, bo widoczna jest na jasnych gwiazdach lekka dyfrakcja światła na krawędzi obudowy.

Adam_Jesion · 19 Lipca 2009

Przypomniałem sobie, że cyknąłem kilka zdjęć zestawu komórką. Jakość podła, ale można mniej więcej zobaczyć, jak to wygląda na teleskopie.

Adam_Jesion · 22 Lipca 2009

Dzisiaj odebrałem z cła OffAGa do docelowego zestawu. Mówię o tym, dla którego projektowana była linia w pierwszym wątku - czyli Mega Monster Offaxis Guider - MMOAG.

Teraz już wiem, dlaczego on się tak nazywa. To prawdziwy Monster. Jest ogromny, ciężki i mega solidny. Japoński wyciąg helikalny - bajka. Widać, że to top światowy w tych rozwiązaniach. Duże pochwały dla Astrodona za skompletowanie zestawu. A znajdziemy w nim:

1. MMOAG z wyciągiem helikalnym Oasis Japan

2. Zastępczy wyciąg o mniejszym profilu (to w przypadku, gdyby ognisko guidera wypadło poniżej wyciągu standardowego)

3. Zestaw kluczy imbusowych calowych!!!

4. Spacer'y - czyli podkładki do obniżenia pryzmatu

5. "Smycz" ze twardego tworzywa do spięcia kamery, wyciągu i offaga (dla bezpieczeństwa)

6. Standardowe złączki 3" do kamery i koła filtrowego (kwadrat)

Prześwit offaga to prawie 70 mm, więc obsłuży wszystko, co zapragniemy. Do tego z każdej strony mamy otwory, którymi możemy skręcić całą linię ze sobą, co jest istotne, przy bardzo, bardzo ciężkich zestawach kamera>koło filtrowe.

Kolejny etap budowy docelowego setupu za mną. Poniżej zdjęcia, choć trudno na nich uzmysłowić sobie skalę. Wrzuciłem obok pióro, dzięki któremu można choć trochę wyobrazić sobie skalę.

Adam_Jesion · 12 Września 2009

Powoli kompletuje wszystkie składniki. Oczywiście, jak to zwykle w tej branży bywa, nic nie idzie zgodnie z pierwotnym harmonogramem. Astrograf Oriona przyjechał ze złymi złączkami, producent chciał być mądrzejszy i adaptery zrobił "po swojemu", zamiast zrealizować mój projekt. Z braku cierpiliwości zleciłem produkcje adapterów w PL, choć i tu oczywiście nie udało się zrobić bez wpadki. Brak kołnierza na jednej ze stron adapter uniemożliwia osiowe skręcenie linii optycznej, co skutkuje solidnym przekoszeniem pola na matrycy (56% owal gwiazd - LOL). Walczę dalej, idzie 4 miesiąc kompletowania systemu i jestem gdzieś w 70% drogi. FLI miało dostarczyć kamerę we wrześniu, teraz termin realizacji budowy - październik. Może na Boże Narodzenie zdążą. Niestety - budowa zestawu do astrofotografii bez kompromisów kosztuje sporo cierpliwości. Mi jej nie brakuje, choć czasami mam chęć "zabić" tych naszych producentów astro.

W projektowanej linii optycznej nie ma nic "wsuwanego". Wszystko jest skręcane na 3-6 śrub. Ma to ogromne zalety, przede wszystkim sztywność nieporównywalna z niczym, ale ma też wady. Wymaga bardzo dokładnego zaprojektowania każdego elementu, a następnie precyzyjnego wykonania adapterów. Sprzęt z Oriona jest typowym astrografem, czyli nie ma możliwości użycia go do wizuala. Całość wraz korektorem, adapterami, OffAGiem , kołem i kamerą zostanie skręcona na "amen" (pewnie na parę lat).

Teleskop od Oriona został zaprojektowany i zbudowany pod konkretne zastosowanie, zmieniono backfocusy, długość tuby została dopasowana tak, żeby to wszystko prawidłowo działało z każdym moim elementem. Jest to customizowana wersja serii AG, f3,8 z monolitycznym pająkiem CNC, specjalną celą, oraz zmodyfikowanym wyciągiem 3" (wbudowany korektor tworzy jedną całość, a tak naprawdę, korektor jest wyciągiem). Użyta została najlepsza optyka, jaką ma Orion (można założyć, że najlepsza na świecie, próg wyżej, niż np. w ASA, gdzie Orion też dostarcza lustra). Strehl ratio 0.991.

Wczoraj, nie mogąc wytrzymać, mimo całkowicie przekoszonego adaptera, zrobiłem pierwsze światło. Wypadło bardzo zachęcająco, gdzie uzyskałem wielkość FWHM na poziomie 1,5 piksela przy 10 min ekspozycji i ogniskowej pod 1,2 m (tracking mniej niż 0,5 piksela, czyli 0,6 sek. kątowej - dużo poniżej seeingu).

Nie odbiegając od tematu wątku wrzucam zdjęcia tego, jak wygląda zaprojektowana wcześniej linia optyczna do OffAG Astrodona. Niestety - na pierwszy pokaz potencjału takiego astrografu poczekam jeszcze min. miesiąc, z znając życie będzie to listopad.

Adam_Jesion · 25 Listopada 2009

Wątek się nie skończył, wręcz przeciwnie - trwa dalej. Po wymianie kamery z MicroLine na ProLine z największą matrycą historia kołem się zatoczyła i wróciłem do "deski kreślarskiej", żeby przeliczyć wszystko od nowa. Moja matryca jest blisko 5 mm za daleko i nie da się tego łatwo skompensować. Całe szczęście mam suppor głównego inżyniera Oriona i razem staramy się znaleźć idealne rozwiązania dla mojego "kombajnu" fotonowego. Celem jest zbudowanie maszyny perfekcyjnej. Wydaje się, że to już ostatni zakręt, ale... zobaczymy. W tej chwili głównym problemem jest obudowa korektora, którą Orion zbuduje od nowa, żeby zmieścił się Astrodon OAG. Wtedy uda się zejść z backfocusem do idealnej odległości c.a. 79 mm. Dla przykładu - w ASA nie byłoby to w ogóle możliwe, ze względu na całkowicie odmienny korektor (backfocus ok. 50 mm).

Przy okazji wysłania teleskopu z powrotem do producenta postanowiłem dokonać kilku kolejnych modyfikacji.

1. zmiana tuby kompozytowej na 2x grubszy carbon - to niestety przeoczyłem - CT miało cieńszą tubę, AG 2x grubszą. Czas to poprawić.

2. zmiana lustra wtórnego z 90 mm na 120 mm - lepsza iluminacja klatki 37x37 mm.

3. wykonanie nowych adapterów do korektora i CWF

Miałem od razu wywalić wyciąg i zrobić podstawę pod FLI Atlas'a, ale niestety - dostępny będzie najwcześniej luty/marzec (pierwsze egzemplarze), więc na razie odpuszczam. Jak go będę miał, to wtedy Orion zrobi pod niego podstawę i usuniemy standardowy wyciąg całkowicie. Dlaczego nie PDF? Nie nadaje się do takiej konfiguracji, bo kamera wisi dosyć daleko, PDF ma spore ugięcia przy długich liniach optycznych. Po to FLI zrobiło teraz Atlasa. Przy mojej matrycy minimalne ugięcie oznacza destrukcję gwiazd na końcach kadru.

Astrofotograf nie ma łatwego życia . Za to na końcu drogi jest duża nagroda. Jeden strzał w niebo i mam plakat 1 metr Poniżej dokumentacja zmian linii optycznej. Może ktoś będzie szedł moją drogą i mu się przyda.

Tak wygląda aktualnie linia optyczna. Backfocus niedopuszczalny. Tolerancja przy mojej wielkości matrycy jest max. 1mm. Teraz jest około 5 mm błędu.

fli_back_proline.pdf

Tak będzie wyglądać po modyfikacji:

fli_back_proline_new4.pdf

A tak nowa obudowa korektora:

fli_back_proline_new3.pdf

Projekty już ze swojej strony klepną Barry z Orion Optics więc jeszcze w tym tygodniu idzie to do realizacji.

Tak to wygląda w realu - nie na kartce:

http://astro-forum.org/Forum/index.php?app=core&module=attach&section=attach&attach_rel_module=post&attach_id=48100

http://astro-forum.org/Forum/index.php?app=core&module=attach&section=attach&attach_rel_module=post&attach_id=48101

Edytowane 25 Listopada 2009 przez Adam_Jesion

riklaunim · 25 Listopada 2009

A czy przy takim zestawie doczepionego sprzętu sprawy nie uprościłby ci Mak-Newton zamiast Newtona z korektorem komy? (lub jeszcze bardziej ulepszona pochodna Newtona np. Wright-Newton, Lurie-Houghton Newton)

Edytowane 25 Listopada 2009 przez riklaunim

Adam_Jesion · 25 Listopada 2009

Znajdź mi sprzęt o parametrach tego astrografu, czyli f3,7, co najmniej 12", płaski krążek światła (dyfrakcyjny) >60 mm ze spot size 1,7µ. Do tego mogący unieść 8 kg na wyciągu i jeszcze koniecznie w tubie kompozytowej (włókno węglowe). Wg mnie, są tylko 2 dostępne - Orion AG i ASA. ASA odpada ze względu na mały backfocus (50 mm). Zostaje więc Orion AG z backfocusem 79 mm.

btw - to nie jest newton z korektorem komy, tylko cała konstrukcja specjalnie zaprojektowana jako astrograf. Wbrew pozorom, różnica jest zasadnicza. Korektor jest 4 soczewkowy, ma prawie 180 mm długości i 100 mm średnicy z kołnierzem. Wg mnie (i nie tylko mnie) najlepsze cacko na świecie. Tu masz dane techniczne, gdybyś chciał porównać z MN, czy innymi newtonami:

http://www.orionoptics.co.uk/AG/agrange.html

Edytowane 25 Listopada 2009 przez Adam_Jesion

riklaunim · 25 Listopada 2009

Znajdź mi sprzęt o parametrach tego astrografu, czyli f3,7, co najmniej 12", płaski krążek światła (dyfrakcyjny) >60 mm ze spot size 1,7µ. Do tego mogący unieść 8 kg na wyciągu i jeszcze koniecznie w tubie kompozytowej (włókno węglowe). Wg mnie, są tylko 2 dostępne - Orion AG i ASA. ASA odpada ze względu na mały backfocus (50 mm). Zostaje więc Orion AG z backfocusem 79 mm.

Hehe światło zgaszone.