AlSvartr

Strehl vs champ pour un newton

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Salut, 

 

Est-ce qu'une bonne âme qui a OSLO (non EDU*) ou Zemax pourrait estimer la courbe de Strehl en fonction du champ de 0 à disons 0.03 degré, pour un newton de 400 à F/D=5? J'ai un résultat un peu étonnant avec ATMOS, qui ne colle pas avec ce que je peux calculer ici: https://www.telescope-optics.net/newtonian_off_axis_aberrations.htm ou dans la page de Christian (http://www.astrosurf.com/viladrich/astro/instrument/sensitivity/sensitivity-analysis-Newton.htm).

 

Merci!

 

Simon

 

* apparemment il faut la version non EDU pour avoir accès à cette fonction

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Moi je trouve avec mon soft de simulation optique :

T400F5.PNG.f861ac493ff7da96bdba4f1e66b99887.PNG

 

cela devrait permettre de tracer la courbe ...

CPI-Z

 

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Il y a 8 heures, CPI-Z a dit :

Moi je trouve avec mon soft de simulation optique :

 

Merci!!  Tu trouves en tout cas quelque chose du même ordre que dans les deux liens que j'ai mentionnés. Ton soft se base sur quel type de calcul? C'est une simu complète ou bien une évaluation analytique?

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il y a 15 minutes, AlSvartr a dit :

Ton soft se base sur quel type de calcul? C'est une simu complète ou bien une évaluation analytique?

C'est un soft de simulation optique complète qui s'appelle OpticsLab. Il se base sur l'analyse du front-d'onde et polynômes de Zernike par le biais du traçage d'un grand nombre de rayons.

Si tu as besoin de plus de précision je peux aller jusqu'à 61517 rayons, mais c'est relativement long. Là j'étais à 7825 rayons

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Ok je crois que j'ai trouvé une partie d'explication dans http://optics.udjat.nl/tilted3.htm

 

 

image.png

FIGURE 140: Ray spot diagram for a typical small off-axis Newtonian (4" ƒ/10), for 0.3º field diameter. To the left is its image field in ATMOS, over "regular" 1000mm-radius best image surface of parent mirror, The off-axis distortion comes from the image surface of the segment being tilted with respect to the Gaussian image plane. Next to it is a ray spot plot over the tilted (best) image surface, also in Atmos. Evidently, image tilt correction results in significant improvement in image field quality. The size of astigmatic blur is - as usual - deceiving: despite it being smaller than the Airy disc, the P-V wavefront error at 0.15º off-axis is about 0.5 wave (about 1/10 wave RMS, comparable to 1/3 wave P-V error of lower-order spherical aberration), for the 0.62 Strehl. With the error changing nearly in proportion to the off-axis height, it puts segment's diffraction-limited field radius at ~0.11°.
To the right is the same system in OSLO. It gives more detailed view of the same field, with PV/RMS errors along the two perpendicular field diameters. The wavefront error is somewhat smaller than that given by ATMOS, with diffraction limited field radius being over 0.12º (these values are used as the basis for Eq. 94/94.1, since ATMOS' output here may be compromised by it not adjusting the coma wavefront error for tilt correction; it triples the PV/RMS error, and results in much lower Strehl).
Below is somewhat wider field split vertically on ray and diffraction images (simulated by OSLO). Expectedly, diffraction images mainly show astigmatism (note that two vertical halves of the field are identical, while two horizontal halves are slightly different).

"

 

L'interprétation est pas hyper claire pour moi, car je ne vois pas en quoi la correction du tilt est faisable en pratique.

 

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Tu es sûr de tes 0.03°? c'est tout petit !

 

Ici focus sur l'axe.

 

image.png.e40ec8f73e512ff369052a38b6d1a159.png

image.png.5b22fd13afedc48acd0ec3f23a9255c7.png

 

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il y a 12 minutes, chonum a dit :

Tu es sûr de tes 0.03°? c'est tout petit !

 

Merci pour ta simu :-) Le 0.03 c'est juste pour définir range pour plotter la courbe.

Voilà ce qu'ATMOS me donne: en gros le strehl passe sous la barre des 0.8 vers 0.013 degrés soit 0.8 minutes...on est pire qu'un DK :-D

 

image.png.a38ae0f4b1224f794c622a3a7b467823.png

 

Si je me réfère par aux deux liens mentionné dans le post de départ, le rayon limité par la diffraction (en minute d'arc) ~38F^2/D^3 (la page de @christian viladrich corrige d'ailleurs une typo présente dans le premier lien dans lequel il manque D^2 au dénominateur)-->  on est vers 2.4 minutes pour le rayon limité par la diffraction.

 

 

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graphe.PNG.524cc6cc9539efa67a49f4f02ca053fd.PNG

La principale différence vient du choix, best-focus par angle ou dans le plan du foyer ou encore dans le meilleur plan de la plage choisie.

Dans le graphe c'est le best-focus pour chaque angle.

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Il ne faut pas prendre le BF pour chaque position, sauf pour du visuel. 

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il y a 6 minutes, chonum a dit :

Il ne faut pas prendre le BF pour chaque position, sauf pour du visuel. 

OK chonum,  mais comme il y a 3 possibilités de simulation et que AISvart n'a pas défini de contexte il fallait bien en choisir une.

Et dans ce cas (BF pour chaque position) est celle qui donne les meilleures valeurs, les autres donnent forcément des valeurs inférieures de strehl.

PS il y a aussi les correcteurs de coma et/ou aplanisseur qui change tout ...

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Le truc c’est que je ne sais pas quel choix est utilisé par Atmos. Faut que je regarde la doc, qui n’est malheureusement pas très fournie.

 

EDIT: trouvé, c'est "the best focus which minimizes the RMS values for the reference wavelength".

 

EDIT2: la definition du focus dans le premier EDIT n'est pas complète: c'est sur l'axe et en monochromatique.

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il y a 26 minutes, AlSvartr a dit :

EDIT: trouvé, c'est "the best focus which minimizes the RMS values for the reference wavelength".

Le pb ne viendrait-il pas tout simple par l'échelle d'angle (donc non exprimée en °)

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il y a 39 minutes, CPI-Z a dit :

Le pb ne viendrait-il pas tout simple par l'échelle d'angle (donc non exprimée en °)

Nope c'est un des premiers trucs que j'ai vérifié, c'est bien des degrés

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il y a 23 minutes, AlSvartr a dit :

Nope c'est un des premiers trucs que j'ai vérifié, c'est bien des degrés

Donc effectivement c'est blizzard

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Je vais envoyer un e-mail à Riccardi, il y a peut être une subtilité qui m’échappe dans le soft.

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Salut,

 

Me revoici avec le retour de M. Riccardi concernant le strehl vs field, et en particulier le rayon du champ limité par la diffraction, calculé par Atmos pour un newton de 400 à f/5. Il a trouvé l'origine de la différence entre les résultats d'Atmos et Zemax (fourni par @chonum), à savoir

 

0.013 (ATMOS) vs >0.03 (ZEMAX)

 

Ca tient dans le choix de la référence pour calculer le front d'onde: centroide (Fred/Zemax) ou Chief Ray (Atmos).

Dans Zemax avec l'option "centroide" M.Riccardi retombe bien sûr sur qqch de proche de ce que Fred avait montré (0.039)

 

image.png.22a2c38dea7f17f15ad496eb063cf828.png

 

Alors qu'avec l'option "chief ray" il retombe exactement sur les valeurs d'Atmos (~0.013). Ce dernier soft ne permet d'ailleurs pas d'utiliser l'option "centroide".

 

Voili voilou, mystère résolu :) Ceci étant en terme d'interprétation je ne sais toujours pas comment prendre les résultats donné par l'option CR dans ATMOS, car selon cette approche quasi tout les newton on des champ limités par la diffraction plus petit que jupiter  ou presque, ce qui n'est pas le cas en réalité.

 

Ciao

 

Simon

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Le 25/11/2019 à 12:47, chonum a dit :

Il ne faut pas prendre le BF pour chaque position, sauf pour du visuel. 

On utilisait pas autrefois la formule empirique du carré du f/ pour une correction suffisante en visuel ?

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Il y a 3 heures, JML a dit :

la formule empirique du carré du f/ pour une correction suffisante en visuel ?

Ce n'est pas empirique, c'est une approximation basée sur le calcul réel, et ça peut être mis à l'échelle.

Peut-être que Simon veut plus précis mais bon voilà la justification en approximant (pas de pris en compte de l'astigmatisme ni d'autres aberrations)

 

https://www.telescope-optics.net/coma.htm

h hauteur linéaire sur le plan image, α alpha angle en radian, f focale, a angle en degré (approximation sur petits angles), 1 radian = 57,3 degré

h=α * ƒ

ou

a=57,3 * h/f

N = f/D , le ratio d'ouverture.

La coma tangentielle vaut T =  3/16 * α/N2 .Ce n'est pas tant la valeur qui compte mais la façon dont elle évolue.

Citation

EXAMPLE: For a 200mm ƒ/5 paraboloid, thus d=100 and R=-2000, the peak wavefront error of coma at 1.4mm off-axis (with the field angle α=1.4/1000=0.0014), setting ρ=1 and θ=0 in Eq. 12, comes to C/3. With the peak aberration coefficient C=cαd3=αd3/R2=0.00035mm, the peak wavefront error of coma is Wc=0.0001167mm. The P-V wavefront error is twice as much, or 0.000233mm. In units of 550nm (0.00055mm) wavelength, it is 0.424 (1/2.36 wave). The RMS wavefront error is ω=C/√72=0.000041mm or, in units of 550nm wavelength, 0.075 (1/13.33 wave). The RMS wavefront error can also be obtained from the P-V wavefront error as ω=2Wc /√32. Either way, the aberration is at the conventional "diffraction-limited" level.

 

On prend 1,4mm hors d'axe pour un 200 f/5

Pour plus de précision, le tableau des strehls en fonction des écarts RMS est une bonne approximation. https://www.peak2valleyinstruments.co.uk/page_1801026.html

Sinon, il y a une formule pour calculer le strehl approximatif valable pour un Ptv courant de 1/15 à 1/5 : S~1-39.5ω avec ω le ratio d'onde RMS. Le critère diffraction limited a été positionné pour ω~0.071

La moitié de la distance fait passer à 0.95 de strehl (si l'optique le permet).

 

Exemple de calcul diffraction limited pour f/6 : 1,4 * 6*6 / (5 *5) ~=  2mm # angle a= 57, 3 * 2 / 1200 ~=> 0,0955° -> ~6' d'arc

et strehl 0.95 : 1mm

Modifié par lyl

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Il y a 3 heures, lyl a dit :

Peut-être que Simon veut plus précis

 

En fait de mon côté c'est pour décider si le newton de 400 à f/5 devra s'accompagner d'une lentille correctice de barlow (style APM2.7) ou pas pour faire du lunaire HR. Si je me réfère au calcul du strehl avec comme reference le centroide, la réponse est non, l'entièreté du champ du capteur (imx174) est limité par la diffraction. Et donc là je peux investir dans un FFC qui me permet de faire ce que je veux en échantillonage. Le choix du f/5 (plutot que f/4) pour le newton de 400 à en partie été fait sur cette base-là.

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Tu veux dire après grandissement ?

11,3mm * 7.1mm et 5.86um de pixels, il faut un long f/D. J'ai vérifié ce que m'avait conseillé Christian quand je lui ai repris la Basler pour test : sur-échantilloner à x3 - x3.5 ça passe bien.

Le FFC ça ira déjà parfait en mode x3 et tu pourras pousser au max avec un montage bien aligné.

----------------

En plus Gégé a deterré un vieux post auquel astrocris a donné son retour.

 

 

Modifié par lyl

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il y a 13 minutes, lyl a dit :

Tu veux dire après grandissement ?

Oui oui en suréchantillonnage 3 ou 3.5x. J’aime vraiment bien l’idée du FFC mais comme il ne corrige pas la coma je voulais être certain que ça passe, ce qui semble être le cas.

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Bonjour

 

je remonte le post avec cette question qui me turlupine aussi :)

 

Faut-il faire l'analyse du Strehl en Centroide (je pense que oui) ou en Chief Ray ?

 

Le 02/05/2020 à 19:14, AlSvartr a dit :

Alors qu'avec l'option "chief ray" il retombe exactement sur les valeurs d'Atmos (~0.013). Ce dernier soft ne permet d'ailleurs pas d'utiliser l'option "centroide".

 

Voili voilou, mystère résolu :) Ceci étant en terme d'interprétation je ne sais toujours pas comment prendre les résultats donné par l'option CR dans ATMOS, car selon cette approche quasi tout les newton on des champ limités par la diffraction plus petit que jupiter  ou presque, ce qui n'est pas le cas en réalité.

 

En tous cas, ça ne donne pas confiance dans la justesse des résultats que sort ATMOS ....

 

JP

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centroïd

http://paristech.institutoptique.fr/site.php?id=562&fileid=6762

 

Le rapport de Strehl correspond au rapport des éclairements maximaux de la PSF et de la tache d'Airy

 

 

image.png.0df8388703612ce87c356b19cd9950bf.pngimage.png.4ddf971897bd7085194816e882d3234b.png

 

Le fait de choisir Centroïd fait calculer la position moyenne du front d'onde

image.png.987c09e57f7c3598905d7aa9bdbb2c35.png

 

Le fait de choisir Chief Ray est celle de la position des rayons passant par le centre optique

PM92_Fig1.6.1.jpg

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Je complète avec deux exemples (à suivre)

 

 

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