В этой статье я расскажу свой опыт создания DIY телескопа (подзорной трубы). В моём случае главная линза имеет фокусное расстояние в 100 см (подробнее ниже), поэтому рассказывать буду из расчёта, что у вас такая же. Вы вольны изменять конструкцию как душе угодно, я же просто последовательно опишу свою. Я не эксперт в оптике или физике, так что описание может содержать ошибки.
Материалы
Минимальный набор:
- 5 банок Pringles, Lays Stax, Cracks, или подобных
По сути вы покупаете чипсы, а не банки. Это приятный бонус. Нет, они не платят мне за рекламу (но я не против).
- Линза-объектив
Я купил обычную, дешёвую, необработанную линзу от очков на +1 диоптрию (100 см фокусное расстояние) 65мм в диаметре. Обошлась она мне в 500 рублей. Качество исполнения на краях линзы оставляет желать лучшего, но зато дешево. На том же Али можно купить профессиональную двухкомпонентную линзу за 3-4 тысячи рублей, что делает сборку слишком нецелесообразной.
- Линза-окуляр
У меня изначально был окуляр от микроскопа на 25 мм фокусного расстояния. Это равносильно 10х лупе (кратность лупы равна 25 см делённые на фокусное расстояние). Затем я заказал окуляр для телескопа с Али за 600р. Если у вас дома есть несколько линз, то вам нужно найти ту, у которой фокусное расстояние меньше всего. Для этого сфокусируйте свет люстры на пол, чем меньше расстояние от пола до линзы при чётком изображении, тем нужнее вам эта линза.
- Гофрированный картон
- Изолента
- Клей
- Циркуль (желателен ещё циркуль с лезвием или просто с иглами)
- Линейка (желательно 25+см железная)
- Карандаш
- Ножницы
- Нож для бумаги
- Шило или игла
Не обязательные, но скорее всего важные составляющие:
- Чёрный картон
Для диафрагмы.
- Чёрная бумага
Оборачивать внутренности тубы. Это может быть раскрашенный тушью ватман или А4, купленная чёрная бумага для пастели, в идеале вообще чёрный бархат.
- Чёрный маркер
Немного матчасти
- Расстояние между объективом и окуляром равно сумме фокусных расстояний объектива и окуляра.
- Кратность телескопа равна отношению фокусного расстояния линзы объектива к линзе окуляра.
- В моём случае изображение будет перевёрнуто, так как я не использую оборачивающую линзу.
- Наш простейший телескоп будет страдать от хроматических аберраций (разложения изображения на цвета), это можно компенсировать, за счёт уменьшения светосилы.
- Светосила (освещённость) падает во столько раз, во сколько кратно увеличивает телескоп, при этом это компенсируется отношением площади главной линзы к площади окуляра. Так что в основном увеличенная картинка будет темнее.
- Чем меньше паразитного света отражённого от стенок трубы будет попадать в окуляр, тем более контрастным будет изображение.
Сборка
Банки для тубы
Вы берте в руки нож и банку. У самого её донышка, ни отступая ни миллиметра, протыкаете. Далее отрезаете донышко у 5 банок, плотно прижимая лезвие к нему, что бы срез получился относительно ровным.
Не обязательно. На этом этапе можно проклеить 3 банки внутри по стенке чёрной бумагой. Мажем клей изнутри, засовываем бумагу А4, например, вертикально. До этого момента можно отрезать лишние см, высота банки около 23 см. У вас остаётся не закрытая полоска толщиной 2-3 см, закрываем её.
Банка для окуляра
Берем бездонную банку. Ставим её вертикально на "донышко". Ставим линейку вертикально, прижимаем. Нацарапываем иглой линию. Убеждаемся, что она ровная и параллельная банке. На банке есть ровные вертикальные ряды текста, по которым можно ориентироваться, но я им не доверяю.
По нацарапанной линии легонько проводим канцелярским ножом несколько раз (28, чтоб наверняка), чтобы создать колею, царапаем пока ровно не разрежем вдоль.
Сейчас можно просунуть эту банку в ещё непроклеенную внутри и понять, что нам нужно отрезать ещё линию толщиной в 8-9 мм. Разметьте и отрежьте.
Вставьте её обратно. Между краями должен быть минимальный зазор, максимум в миллиметр. Если всё хорошо, то отматываем 25 см изоленты, просовываем её в банку, и скрепляем её края так, как она там лежит. Проглаживаем. Достаём банку и снова изолентой скрепляем с внешней стороны. Эту банку вы тоже можете обклеить внутри чёрной бумагой. Окулярная банка готова.
Туба
Сопрягаем 4 банки изолентой так, чтобы крайней осталась непроклеенная внутри, и с внешних сторон были зацепы под крышки. Я стыковал так: по две банки стыкую донышками, оборачиваю изолентой, делаю так дважды, потом получившиеся стыкую между собой верхними частями. Изоленты будет достаточно, потому что труба получается достаточно лёгкой. Можем вставить окулярную банку.
Крепление для объектива
Берём крышки. Выберите ту, которая плотнее будет цепляться за "объективную" часть тубы. Как-то пометьте её. И возьмите ещё одну крышку.
Сейчас я буду рассказывать размеры относительно своей 65мм линзы. Если у вас другая, подгоните.
На обоих крышках от центра (полагаем что пупырка в центре и есть центр) нацарапываем окружность диаметром 60 мм (65 мм минус 5 мм отступа (можно до 61-62 мм)) что бы линза не могла провалиться, хотя по по опыту скажу, сидеть она будет достаточно плотно. Аккуратно прорезаем ножом или маленькими ножницами отверстия под этот диаметр (аккуратность ни на что не повлияет, но вам будет противно смотреть на это).
Затем берём бумагу, обычную или чёрную, поймёте какую лучше брать вам дальше. Рисуем на ней окружность в 77 мм диаметра (внутренний диаметр крышечки), и в ней же рисуем окружность в 65 мм диаметра (диаметр линзы). Это кольцо будет с внешней стороны, за исключением дифрагмы, можете делать любого цвета. И другую окружность в 77 мм и 60 мм диаметра (отступ) (эта желательно должна быть чёрной).
Вырезаем то кольцо, которое 60 мм внутри. Отложите.
То кольцо, что 65 мм внутри, вырежете, но не по окружности, а с отступами, внутри не вырезайте. Наклейте его на гофрированный картон, дайте чуток подсохнуть (советую клей карандаш). Затем ножницами вырежьте внешнюю окружность. ВСЕ внутренние отверстия я советую вырезать так:
- Подкладываете под гофрокатрон ещё один слой.
- Берёте шило/иглу.
- Протыкаете как можно чаще по окружности.
- Затем ножом прорезаете по точкам сначала с одной стороны, затем с другой.
- Достаёте лишнее.
На полученное кольцо ровненько наклеиваем то, которое 60мм внутри.
Сборка объектива
Постарайтесь не лапать линзу лишний раз голыми руками, используйте салфетки сухие, или тряпочку.
Кладём линзу на стол выпуклой стороной вверх. Сверху на неё надеваем кольцо гофры, наклеенной 60 мм частью бумаги вверх. Должно плотно сесть. Кладём НЕ помеченную дырявую крышку верхней частью вниз. Кольцо вместе с линзой пропихиваем внутрь за полоску держателя крышечки, прижимаем всё, чтоб плотно село. поверх этого кладём помеченную крышку верхней частью вниз. Оборачиваем изолентой с краёв, что бы две крышки держались вместе. Всё.
Плоскости окулярной банки
Простой вариант:
У вас есть простая линза какого то диаметра, допустим 20 мм. Вы делаете кольцо из гофрокартона с внутренним диаметром 20 мм и внешним в 75 мм. Вставляете в него линзу. Прикладываете к краю банки и обматываете изолентой. Можете приклеить опорные колечки, что бы линза не выскочила случайно.
Советую так же вырезать гофрокартонное кольцо 70 мм на 20-30 мм и вставить его внутрь с внутренней стороны банки, можно не приклеивать. Это позволит отсеять часть паразитного света со стенок тубы.
У меня окулярный приёмник был диаметра 12 мм, и мне, по моим расчётам потребовалось 23 мм.
Логика была такая: высота банки 23 см, длина трубы от объектива до окуляра примерно 100 см, принимающая линза окуляра - 12 мм, активная часть линзы объектива - 20 мм. Поток полезного света образует усечённый конус с основанием в 60 мм, сечением в 12 мм и высотой в 1000 мм. Нужно было найти какого диаметра будет окружность сечения на расстоянии 230 мм от сечения в 12 мм. Для этого отнимаем 12 от 60 (находим на сколько изменился диаметр конуса), получаем 48. 48 делим на 1000 (находим на сколько он меняется за 1 мм), получаем 0,048. Умножаем 0,048 на 230 (находим на сколько он изменится за 230 мм), получаем 11,04. Добавляем к 12 (потому что изменялся он не от нуля). Получаем 23,04.
Чуть более сложный вариант:
У вас есть окуляр сложной формы, вы стыкуете несколько колец, что бы выемка идеально подходила по форме.
Лечение проблем
Ваша труба готова. Вы идёте к окну что бы её использовать. Наводите резкость. Чем больше вы выдвигаете подвижную банку, тем ближе вы можете сфокусироваться, у меня получилось сфокусироваться на метров 6.
Вы в предвкушении хотите разглядеть кактус на окне бабы Зины. Но всё идёт не по плану, руки дрожат, изображение размазано, вы не можете понять как правильно наводиться. Вам нужны ответы? Их есть у меня!
Хроматическая аберрация.
Расслоение цвета, она же хроматическая аберрация возникает из за того что разные длины волн света по разному преломляются. Особенно с краёв линзы. Частично лечится наличием диафрагмы.
Простой вариант - вы вырезаете чёрные кольца 77 мм на 5/10/15/20/25/30 мм и вставляете их в крышку-зацеп, тем самым ограничивая поток света с краёв линзы. Но чем меньше диафрагма - тем меньше света, поэтому необходимо найти баланс чёткости и освещённости.
Сложный вариант - вы из чёрного картона делаете подвижную диафрагму с двумя лепестками. и можете регулировать "на ходу".
Вы делаете "салазки" под вашу линзу, и два лепестка в форме морского флажка. Наклеиваете двусторонним скотчем на внешнюю крышку. Вы восхитительны.
Сложность наведения
Изображение перевёрнуто, наводится одним глазом сложно, особенно при большом увеличении.
Выход есть, военные придумали его сотни лет назад. Прицел.
Вы замеряете расстояние между глаз. Отнимаете от полученного радиус банки (37,5 мм). Делаете мушку на конце трубы и целик на той же линии где вам удобно такими, что бы высота их была равна той величине, которую вы высчитали.
Пользоваться им как обычным, за исключением того, что один глаз у вас в окуляре, а другой на линии мушки и целика. Он повёрнут влево или вправо (зависит от ведущего глаза) примерно на 90 градусов. Вращайте трубу а не голову. Оба глаза открыты.
Дрожь рук
Выход либо опора какая-то, либо штатив. Его я не делал. Никакой конкретики.
Паразитные блики от стенок
Лечится стенкой на окулярной банке не полностью, чёрной бумагой внутри не полностью. Но если добавить гофрокольцо вглубь тубы с внешней стороны на глубину 40 см и диаметрами 72 мм / 40 мм, то они устраняются полностью.
Итог
У меня получилось по сути 2 телескопа, один с 40 крат увеличением, другой 120. Фотки с 40. Если будете делать - возможно прокачаете геометрию, оптику и смекалку.
