Kontrola hromatske aberacije kod ahromatskog refraktora

[vlaiv]

Glavni problem ahromatskog refraktora je naravno hromatska aberacija.
Postoje razliciti pristupi za smanjenje uticaja hromatske aberacije kod ahromata. Ono sto se uglavnom pominje jeste dva pristupa:

1. filter
2. odgovarajuci f/ratio instrumenta

Zasto nastaje hromatska aberacija?

Hromatska aberacija (longitudinalna) je posledica cinjenice da razlicite talasne duzine svetlosti kod refraktora imaju razlicitu tacku fokusa. Kod ahromata najvise 2 talasne
duzine mogu biti u fokusu u istom trenutku. Na sledecoj slici je diagram pozicije fokusa u odnosu na talasnu duzinu kod frauhofer dubleta. Kao sto vidimo moguce je dovesti
u idealan fokus ili zelenu ili plavu i crvenu, sa tim da ljubicasta (ispod 450nm) najvise bezi sa fokusom i nema parnjaka u vizuelnom opsegu (ovo opet zavisi od samog dizajna
ahromata i izbora za koje parove frekvencija je zajednicki fokus).


(slika preuzeta sa http://www.telescope-optics.net)

Filter koji odseca talasne duzine ispod oko 450nm svakako pomaze da se odstrane frekvencije koje izlaze daleko van fokusa i stvaraju ljubicasti halo oko zvezda.

Takodje je poznato da f/ratio instrumenta utice na dubinu fokusa a samim time kod velikog f/ratio-a imamo veliku dubinu fokusa i defokus slike razlicitih talasnih duzina se nalaze blize jedna drugoj pa se time smanjuje uticaj hromatske aberacije.

To je ukratko teorija. Ono sto sam pokusao da nadjem po internetu ali nisam uspeo jeste kvantitativna ocena upotrebe filtera i uticaja f/ratio-a na hromatsku aberaciju.
Uglavnom se susrecu iskustvene izjave tipa: da to pomaze, ali nema konkretnih informacija u kojoj meri.
Za f/ratio postoji "empirijsko pravilo" - CA index koji se dobija kada se precnik objektiva (u inchima) podeli sa f/ratio-om.
Za ovaj indeks vazi sledece:

ispod 1.2 - neprihvatljiv nivo hromatske aberacije
1.2 - 3 - hromatska aberacija se moze kontrolisati filterima
>3 (Sidgwick standard) vrlo dobra kontrola hromatske aberacije
>5 (Conrady standard) odlicna kontrola hromatske aberacije

Gore navedeno pravilo za CA index po mom razumevanju vazi za klasicne dublet ahromate do 8 incha i za vizuelnu upotrebu.

Sto se tice filtera, postoje specijalizovani filteri za ovu namenu, ali sam dosta puta naleteo na tvrdnju da je obican zuti wratten #8 vise nego dovoljan.

Sa grafika se moze videti i zasto:


Filter efektivno odseca talasne duzine ispod 450nm.

Sve u svemu, odlucio sam se da odradim merenje u razlicitim kombinacijama CA indeksa i filtera.
Informacije o podacima:
Sniman je alnitak sa razlicitim aperture maskama (50mm, 66mm, 80mm i bez maske 102mm) ahromatskim refraktorom 102/500 (f/5) sa i bez upotrebe zutog wratten #8 filtera.
Uradjen je stack od 900 frejmova razlicitih duzina ekspozicije (10-40ms) sa kalibracijom od 900 komada dark frejmova (za svako snimanje odgovarajuci dark/bias set - darkovi
i biasi su isti frejmovi zbog duzine ekspozicije).
Fokus je ciljan na zelenu komponentu (plava i crvena su van fokusa).

Maske daju sledece vrednosti
50mm - F/10, CA index 5 (~5.08), duzina ekspozicije x4 u odnosu na osnovnu bez maske
66mm - F/7.5, CA index 3 (~2.88), duzina ekspozicije x2.39
80mm - F/6.25, CA index 2 (~1.98), duzina ekspozicije x1.63
102 - F/5, CA index 1.25, duzina ekspozicije x1

evo i rezultata merenja:


Po redovima: 102 bez, 102 sa filterom, 80 bez, 80 sa filterom, 66 bez, 66 sa filterom, 50 bez i 50mm sa filterom
Po kolonama: ista slika samo razlicit obseg vrednosti, prva kolona jako strechovane vrednosti, druga malo manje i treca jos manje.

Ono sto se moze primetiti na slikama:
- alnitak je binarni sistem , a u zavisnosti od velicine objektiva i njegove rezolucije, vise se primeti "jajast" oblik kod 102 i 80 dok kod 66 i 50 zbog manje rezolucije zvezda postaje oblija
- postoji odredjen nivo astigmatizma u ovom objektivu - crvena komponenta van fokusa je malo razvucena po horizontali u odnosu na zelenu.
- za vizuelnu upotrebu ovi podaci su saglasni sa CA index-om (uz pretpostavku da je oko manje osetljivo od senzora u crvenoj i plavoj)
- za fotografsku upotrebu bih preporucio CA>=3 + wratten #8 filter

[Yagodinac]

Lepo izmereno i prezentovano 
Ja bih izbegao žuti filter u fotografskoj primeni jer, bez obzira što maskira ljubičastu ujedno i pomera boje u jednu stranu, ka žutoj. To će sasvim sigurno da se odrazi na boju neba i zvezda.
Postoji još nekoliko rešenja: ljubičasta (ispod 450nm) jeste manje bitna boja i nije neka šteta filtrirati je, ali može se i softverski ukloniti. PS: image>adjustment>selective color. A može i prosto replace color. Pritom možeš da budeš jako selektivan u uklanjanju jedne boje i ostavljanju ostalih netaknutim.

Druga solucija je apsolutno najsigurnija - reflektor 

Što se tiče treće solucije, apohromata, i oni imaju neki nivo CA samo po pravilu dosta manji. To se vidi i po fotografskim objektivima koji imaju u sebi ED elemente pa se na neki način mogu smatrati apohromatskim konstrukcijama. Na f1.4-f2.8 i najkvalitetniji objektiv daje CA i to je naprosto tako; ali na većim f odnosima su oni naprosto superiorni. Drugo je pitanje da li treba dati 1.5 hiljada ojra za 100-400L da bi se snimalo na f5.6-f7 kad za te pare postoji fenomenalan mali apo koji, uz flattner daje isto takvu fenomenalnu sliku.