MASCARA de ENFOQUE tipo "HARTMANN"

INDICE

HISTORICO

COMPARATIVA entre CIRCULOS y TRIANGULOS

OPERATIVA de ENFOQUE

EJEMPLOS de APLICACION

PLANTILLA a ESCALA para su construcción a 120º

TIPOS de MASCARAS de ENFOQUE :

 2 Círculos en línea  "2C"

 3 Círculos a 120º  "3C"

 2 Triángulos en línea  "2T"

 3 Triángulos a 120º  "3T"

 2 Círculos y 1 Triángulo a 120º (la más precisa)  "2C1T"

TABLA_03 - cotas para su construcción

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HISTÓRICO

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Anterior y tras utilizar la máscara de enfoque

Necesarias para conseguir enfoque manual más preciso.

Hechas en material no transparente de cartulina o plástico resistente preferiblemente negro, dotándolas de un asidero de unos 50mm para su colocación y retiro fácil en el caso de situarlas dentro, o incluso y mejor situándola por encima del borde exterior con tres ángulos a 120º, que dotados con tornillo de presión, se aprieten contra el tubo  debiendo permanecer firmes en el objetivo para que no se mueva durante el enfoque, en las diferentes posiciones que pueda tomar el Telescopio.

En los Schmidt-Cassegrain, deberá tener un círculo en el medio, de diámetro tal para su encaje en la obstrucción, a menos que la máscara se construya con elementos de presión lateral exteriores sobre el tubo.  

Fue inventada realmente en 1691 por Christopher Scheiner, aunque la mayoría de la gente sabe de ella como máscara de Hartmann y no una máscara de Scheiner. También se conoce como máscara de Shack-Hartmann. 

Estas máscaras son utilizadas a menudo por los telescopios profesionales muy grandes también. El concepto operativo consiste en que la luz entrante a través de dos o más agujeros formará una imagen para cada agujero si el telescopio está desenfocado, juntándose en una sola al conseguir el enfoque optimo.

La máscara de Scheiner es la forma más simple tiene dos círculos. Cuando convergen las imágenes usted está en foco. Una máscara de Hartmann tiene realmente muchos agujeros, pero el concepto es igual.  

EJEMPLOS de aplicación

En base a un objetivo de Ø 203,2mm, que naturalmente se puede extrapolar a otras medidas del objetivo de cada Telescopio, al efecto ver TABLA_03, con la posibilidad de confeccionar en cualquier medida Ø del Objetivo.

El diámetro óptimo de cada orificio será del 10% respecto al diámetro Ø del objetivo, para obtener un óptimo enfoque de precisión, pero será por su tamaño menos luminoso que si llega hacia el 20% respecto al Ø del objetivo, pero siendo cuanto mayor menos preciso.

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TIPOS DE MÁSCARAS:

Ejemplo para Telescopio con objetivo de 203,2 mm de Ø

Ø = 10% del Ø del objetivo

Obtenemos Ø = 20,32 mm

enfoque óptimo

Ø = 15% del Ø del objetivo 

Obtenemos Ø = 30,48 mm

enfoque práctico

Ø = 20% del Ø del objetivo

Obtenemos Ø = 40,64 mm

enfoque menos preciso

Situados y fijados los orificios, en el eje paralelo al horizonte cuando el Telescopio está al Sur y lo más separados posible del centro del objetivo  

Igual que los anteriores, pero situados a 120º

Superficie de los triángulo isósceles equivalente a cada círculo anterior del tipo Ø al 10% por ejemplo de un Objetivo de 203,2 mm Ø 

Ø = 10% del Ø del objetivo

Obtenemos altura = 31,92 mm y base 20,32 mm

enfoque óptimo

Ø = 15% del Ø del objetivo 

Obtenemos altura = 47,88 mm y base 30,48 mm

enfoque práctico

Ø = 20% del Ø del objetivo

Obtenemos altura = 63,84 mm y base 40,64 mm

enfoque menos preciso

Desfasadas sus alturas a 60º  

Situados y fijados en el eje paralelo al horizonte cuando el Telescopio está al Sur y lo más separados posible del centro del objetivo,  

Igual que los anteriores, pero situados a 120º y con un ángulo de desfase de 40º en lugar de 60º del de dos.

Configuración bastante más precisa, que las anteriores, por lo que se la considera la óptima

-- (para el ejemplo, para un Objetivo del Telescopio de 203,2 mm Ø)

2 Círculos           Ø = 10% del Ø del objetivo          Obtenemos Ø = 20,32mm

1 Triángulo         Altura “h” = 31,92mm con base de 20,32mm  

para 15% y 20% ver sus proporciones, en el apartado de Círculos y Triángulos, ya comentado, o directamente en TABLA_03

Situados a 120º cada centro de figuras, y el triángulo en la perpendicular al eje horizontal, que contiene los dos círculos. Como  en anteriores, situarlos lo más separados y posible, del centro del objetivo.  

OPERATIVA del ENFOQUE

Utilizar un Ocular iluminado y reticulado de unos 12mm df, o bien el retículo que ya muchos software’s para tratamiento de imágenes disponen, permitiendo un proceso de enfoque mucho más fácil y seguro, de la imagen captada directamente por la cámara CCD, al poderse ver a pantalla completa del PC.

  • En los cuatro primeros casos, la imagen desenfocada de una estrella, producirá dos objetos separados, que al ir enfocando conseguiremos la superposición de ambos en uno solo.

  • En la de triángulos, obtendremos también 12 rayos de difracción con dos y 18 con tres.

  • En el quinto caso y el más preciso "Dos Círculos y un Triángulo"

  • Una vez enfocado según comentado para los dos círculos, 

  • Apunte uno de los puntos del triángulo hacia una línea imaginaria entre los dos círculos y 

  • Cuando se pasa del enfocado óptimo, el triángulo del indicador saltará a partir de un lado de los círculos al otro,  indicando que se ha pasado del enfoque óptimo y deberemos reenfocar de nuevo.

COMPARATIVA entre CÍRCULO y TRIÁNGULO

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Adjunto gráfico indicativo de un CIRCULO o TRIANGULO, que se menciona en este tema,  manteniendo gráficamente sus proporciones.

En el mismo se compara para una misma superficie el CIRCULO y el TRIANGULO (BFI), siendo (FI) la base del triángulo igual al diámetro Ø del círculo y cuya altura para obtener una misma área, llegará al punto (B) del eje (AG).

Se indica en el dibujo, la opción en que el triángulo es paralelo al eje que contiene el diámetro del círculo (EK).

  • En el caso de necesitar dos triángulos, el segundo en lugar de estar situada su altura en el eje (AG), lo estará en el (DJ), por tanto girado hacia la derecha a 60º  

  • Si necesitamos de tres triángulos, el primero estará situado en el eje (AG), el segundo en el eje (CH) y el tercero en el mismo eje (CH) pero trasladando el (AG) a la posición (CH) del segundo triángulo y por tanto este segundo eje estará a 40º también hacia la derecha y 80º del eje (AG), situándose el primer triángulo a 0º, el segundo girado hacia la derecha a 40º y el tercero, girado también hacia la derecha a otros 40º del segundo. Es decir cada triángulo girado hacia la derecha 40º respecto al anterior. 

  • Las figuras resultantes, deben situarse lo más separadas posible, es decir casi junto al borde exterior del objetivo.

  • En el caso de dos círculos y un triángulo, parece sea mejor situar el triángulo con su ángulo más agudo hacia los círculos (ver plantilla).

Como se indicaba al inicio, un diámetro del 10% del objetivo, sería la óptimo para un enfoque preciso, aunque puede llegar al 20% como máximo, perdiendo efectividad en la precisión del enfoque pero aumentando en luminosidad la imagen a enfocar, por tanto cuanto menor sea el Ø mejor.

PLANTILLA a ESCALA - tipos "3C" y "2C1T"

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Válida para:

--   3 círculos a 120º

o la más eficaz por precisión obtenida de 

--   2 círculos y 1 triángulo a 120º,

Ambas con superficies perforadas en círculos y en el triángulo su base, con medida equivalente a un diámetro del 10% del objetivo, para la obtención del enfoque óptimo, aunque por su tamaño pierda algo en luminosidad.

Al representar en el dibujo una máscara a situar en un objetivo de 100 mm Ø y presentarlo en una escala E = 1/1, por extrapolación de valores, se puede aplicar a cualquier diámetro Ø de objetivo, por simple proporción de valores, facilitando construcción. 

Cotas de la imagen, por orden de situación en la imagen adjunta y su posible cambio, para obtención de calidad "óptima" (10%), la "práctica" (15%) o la del 20% (en imagen las cotas del 10%), ya que cuanto mayor sea el orificio tendremos mayor luminosidad pero menor precisión:

  • Los tres radios contenedores de orificios se sitúan a 120º c.u.

  • Diámetros al 10%

En base 100 mm Ø del objetivo:

15,71 - 45,00 - 5,00 - 20,00 - 34,64 - 69,28 - 10,00 - 100,00

  • Diámetros al 15%

En base 100 mm Ø del objetivo:                                                                                      

23,56 - 45,00 - 5,00 - 18,75 - 32,48 - 64,95 - 15,00 - 100,00

  • Diámetros al 20%

En base 100 mm Ø del objetivo:

31,42 - 45,00 - 5,00 - 17,50 - 30,31 - 60,62 - 20,00 - 100,00

PLANTILLA a ESCALA - tipo "3T"

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Válida para:

--   3 triángulos a 120º

Adjunto también y a título de ejemplo, la plantilla para una "3T" "Máscara de Hartmann del tipo 3 triángulos", para un Telescopio con  tubo  Ø 200 mm de luz. 

  • El vértice más agudo de cada triángulo a 5 mm del borde del objetivo

  • Para Objetivo de 200 mm de luz: Cada triángulo con base = 20 mm y altura = 31,42 mm 

  • Situándose el primer triángulo a 0º, el segundo girado hacia la derecha a 40º y el tercero, girado también hacia la derecha a otros 40º del segundo. 

  • Es decir cada triángulo girado hacia la derecha 40º respecto al anterior. 

Repito que la más eficiente es la de "2C1T", porque comporta en el proceso del enfoque, el salto del triángulo de un círculo al otro, lo que permite una precisión de enfoque muy elevada. y en especial para los que trabajamos con telescopios tipo S.C. controlados a distancia, con su conocida dificultad de enfoque, al efectuarse por variación de la posición del espejo. No obstante, la de 3 triángulos es interesante por basarse en el efecto de la difracción y en este caso de 18 líneas 

PEQUEÑO COMENTARIO COMPARATIVO

Es que es diferente, la "2C1T" de 2 círculos y 1 triángulo, tiene como misión el saltar la imagen del triángulo de un círculo a otro, hasta conseguir por buen enfoque, cuando no salte. Por eso los lados del triángulo deben mirar hacia los círculos, para que sea más notorio el salto. 

Cuando se habla de
"3C" de 3 círculos o "3T" de 3 triángulos, el efecto es por desdoblamiento de la imagen, es decir en modo desenfoque se ve como doble imagen y por tanto se debe actuar hasta que solo se vea una. 

La más simple es la de "3C" con 3 círculos y algo más perfeccionada la "3T" de 3 triángulos, que al tener lados ves 2 líneas de desenfoque por cada lado por tanto 6 líneas dobles, por 3 triángulos igual 18 líneas dobles (más técnico líneas de difracción). 

Pero claro en estos dos casos, necesitas casi una lupa, para precisar cuando están superpuestas, en cambio en la tipo "2C1T" es obvio el salto y mucho más fácil de verificar. 

CONVENIENTE ANTES, VERIFICAR

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Por tanto y antes de hacerlas en material sólido, creo sería conveniente hacer los dos o tres tipos en simple cartulina, con el fin de verificar cual de las opciones nos es más práctica, efectuando un enfoque de objeto concreto, que contenga bastantes detalles, permitiendo verificar la facilidad y calidad del enfoque, con la luminosidad conveniente.

A mi gusto, son las torres de comunicaciones situadas a gran distancia (procurar estén a más de 10 Km) en altas montañas, son interesantes para verificar calidad de las máscaras, por la cantidad de detalles a visionar y por estar en lugares elevados, lo que reduce los efectos del calor emergente.

NOTA:  El corte de cada círculo o triángulo, deberían estar lo más biseladas posible, asimilado a una hoja de cuchillo y más si se hace con material sólido.

Imagen Plantilla en aluminio colaboración de Manel Contreras, en la imagen la 15% y 10% para Objetivo de 203,2 mm Ø hechas con datos de la TABLA_03

CÁLCULO AUTOMÁTICO de COTAS

Ver al efecto, la TABLA_03  

Para la construcción de la Máscara del tipo "HARTMANN", relacionada con las medidas Ø en mm, de su Objetivo del Telescopio y su decisión del % de abertura deseado, recordando que cuanto mayor sea obtendremos mejor luminosidad, pero menor precisión.

Se acompaña para simple curiosidad, una comparativa de niveles de luminosidad captada, por cada una de las opciones, comparada con la más precisa del 10%.

Igualmente una comparativa de luminosidad captada por una pupila de ojo a edad media, comparada con la de su Telescopio

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