La collimazione dei rifrattori

Si parla poco di collimazione con riferimento ai rifrattori, e ciò è certamente dovuto al fatto che la maggior parte di essi viene precollimata in fabbrica e poco o nulla può fare l’utilizzatore quando si accorge che l’asse ottico dell’obiettivo non coincide con quello del tubo. Questa non è tuttavia una buona scusa per trascurare l’argomento e quindi ho pensato di redigere questo breve scritto rivolto a tutti coloro che utilizzano i telescopi rifrattori e desiderano verificare lo stato dell’allineamento delle ottiche senza ricorrere al banco ottico. Non tratto il caso dei rifrattori a cella collimabile, per questi occorre fare riferimento alle istruzioni fornite con lo strumento oppure seguire i tutorial che si trovano sul web (ad esempio questo

http://philjay2000.tripod.com/usefulstuff/adventures.pdf).

Intanto occorre premettere che i comuni obiettivi a lente, siano acromatici, ED o altro sono corretti per il coma e questo vuol dire che un disallineamento si manifesta più facilmente come astigmatismo al centro del campo. Inoltre all’aumentare del rapporto focale il campo di buona definizione aumenta e pertanto piccoli problemi di decentramento possono passare del tutto inosservati allo star test anche se nell’utilizzo con oculari di grande campo apparente (maggiore di 60°) l’osservatore attento può accorgersi che le immagini si degradano preferibilmente in una direzione rispetto a quella opposta. Per controllare lo stato dell’allineamento l’unico metodo veramente affidabile è quello di controllare i riflessi di una luce sulle superfici aria-vetro dell’obiettivo. Il metodo è invece di difficile applicazione laddove le lenti fossero spaziate in olio perché allora i riflessi potrebbero risultare molto deboli.

Prima di procedere occorre controllare che il fuocheggiatore sia in asse col tubo e che non si inclini estraendolo. Non bisogna far uso di diagonali, né a prisma né a specchio, perché la loro collimazione è raramente perfetta. Caso mai dopo aver verificato che l’obiettivo è collimato si può stimare l’eventuale decentramento determinato dal diagonale con lo stesso metodo descritto sotto.

IL METODO DEL CARTONCINO

Nei rifrattori prodotti in grande serie e in cui la cella non possiede viti per la regolazione dell’inclinazione dell’obiettivo la collimazione è sempre una scommessa e va controllata subito (eventualmente prima dell’acquisto) perché se vi fossero problemi l’utilizzatore non ha modo di intervenire. La tecnica da utilizzare è quella del cartoncino, che è molto sensibile e che vale la pena di richiamare.

Questa tecnica consiste nel chiudere l’obiettivo col suo tappo oppure con un panno nero, e nell’osservare la parte posteriore dell’obiettivo dal tubo portaoculari dopo aver tolto gli oculari e aver applicato il riduttore a 31.8 mm o, meglio ancora, quello per gli oculari da 24.5 mm, che i fossili come il sottoscritto hanno fatto in tempo a usare. Si mette l’occhio dietro un cartoncino bianco nel quale è stato praticato un forellino di 4 o 5 mm di diametro, avendo cura di stare col foro sull’asse del tubo, e si guarda attraverso il foro da una distanza di pochi centimetri dall’estremità del portaoculari. La superficie del cartoncino rivolta verso il telescopio deve essere ben illuminata dalla luce del giorno oppure da una forte lampada a LED. Dal foro si vedranno tre riflessi bluastri o verdastri (dipende dal colore del coating) di dimensione decrescente corrispondenti alle superfici aria-vetro del doppietto (il quarto riflesso è molto debole). Se i tre riflessi appaiono concentrici come nelle figure 1a e 1b, l’obiettivo è ben centrato.

Figura 1a - L'aspetto dei riflessi in un rifrattore perfettamente collimato

Figura 1a – L’aspetto dei riflessi in un rifrattore perfettamente collimato

Figura 1b - Fotografia dei riflessi da un obiettivo ED a f/9 collimato

Figura 1b – Fotografia dei riflessi da un obiettivo ED a f/9 collimato

 

Se appaiono come nelle figure 2° e 2b, cioé se non sono concentrici ma sono ancora contenuti l’uno dentro l’altro, allora è presente un lieve decentramento il cui effetto sulle immagini dipenderà dal campo corretto dello strumento che in generale è proporzionale al rapporto focale:

Figura 2a - Riflessi di un rifrattore scollimato in misura non grave. L'entità della degradazione delle immagini dipenderà però dall'estensione del campo corretto dello strumento: nei rifrattori più aperti di f/7 anche un decentramento di questo tipo può risultare intollerabile.

Figura 2a – Riflessi di un rifrattore scollimato in misura non grave. L’entità della degradazione delle immagini dipenderà però dall’estensione del campo corretto dello strumento: nei rifrattori più aperti di f/7 anche un decentramento di questo tipo può risultare intollerabile.

Figura 2b - Lieve decentramento in un rifrattore ED f/9.

Figura 2b – Lieve decentramento in un rifrattore ED f/9.

 

Per rapporti focali attorno a 8 o maggiori è probabile che le immagini stellari e planetarie non ne soffriranno, al massimo si potrà notare un rinforzo asimmetrico degli anelli di diffrazione senza deformazioni apprezzabili del disco centrale. Se gli anelli, al centro del campo visivo, appariranno concentrici (occorre sfuocare molto poco fino a vedere al massimo tre o quattro anelli) potremo dunque lasciare le cose come stanno, se non siamo dei puristi. La diffusione di rifrattori sempre più corti con rapporti focali compresi tra 5 e 8 fa sì che oggi sia più frequente trovare strumenti nei quali anche un piccolo decentramento si manifesti come eccentricità degli anelli nelle figure di diffrazione, quando non come coma evidente al centro del campo

Se i riflessi appaiono come in figura 3, cioé almeno un riflesso non è più interamente contenuto entro quello immediatamente più grande, molto probabilmente lo strumento mostrerà un’immagine di diffrazione irregolare e poiché, come si diceva più sopra, la maggior parte degli obiettivi a lenti è corretta in misura variabile per il coma, il disallineamento tenderà a manifestarsi come astigmatismo e, nei casi più importanti, anche come coma in quanto sull’asse del tubo si troverà una zona del campo che non è più corretta per questa aberrazione. I rifrattori “corti”, da f/4 a f/7, sono più soggetti a dare questo problema, mentre quelli lunghi, tipicamente da f/9 a f/15, tollerano meglio piccoli i decentramenti.

Figura 3 - Rifrattore gravemente scollimato. Uno strumento in queste condizioni può servire, al più, per osservazioni a bassissimo ingrandimento, ma sarebbe opportuno eliminare l'inconveniente.

Figura 3 – Rifrattore gravemente scollimato. Uno strumento in queste condizioni può servire, al più, per osservazioni a bassissimo ingrandimento, ma sarebbe opportuno eliminare l’inconveniente.

 

 

IL CHESHIRE

In alternativa al cartoncino si può usare un Cheshire, un oculare che invece delle lenti reca un blocchetto metallico con una superficie riflettente inclinata che riceve luce da un’apertura praticata sul tubo. Il blocchetto viene forato in modo da poter usare il Cheshire come un normalissimo oculare. Come con la tecnica del cartoncino, anche col Cheshire occorre chiudere l’obiettivo col tappo, inserire l’oculare, ruotare la superficie riflettente verso una luce, guardare verso l’obiettivo dal forellino e seguire le stesse indicazioni “diagnostiche” già esposte per il cartoncino. E’ bene evitare i Cheshire provvisti di crociera perché le braccia della croce sono molto spesse e tendono a mascherare i riflessi e perché spesso e volentieri si inclinano all’interno del tubo oppure sono fissate in modo che il centro della croce non coincide col centro del tubo. Un’altra precauzione importante riguarda l’illuminamento della superficie riflettente, che deve risultare completo e uniforme: un Cheshire illuminato solo in parte determina uno shift dei riflessi e risultati fasulli.

L'oculare Cheshire per la collimazione dei rifrattori. Se provvisto di crociera, questa va rimossa.

L’oculare Cheshire per la collimazione dei rifrattori. Se provvisto di crociera, questa va rimossa.

 

CAUSE

Se notiamo che l’obiettivo non è allineato la causa più ovvia è l’inclinazione della cella rispetto al tubo. Un’altra causa di decentramento può essere il fuocheggiatore che non è stato montato in asse oppure si ritrova col tubo mobile che tende a inclinarsi quando è estratto.

Un’altra causa ancora è l’inclinazione delle lenti all’interno della cella, oppure di una lente rispetto all’altra.

RIMEDI

Se lo strumento è collimabile basta seguire le indicazioni per la collimazione che di solito sono riportate nel manuale di istruzioni avvalendoci della collaborazione di qualcuno che agisca sulle viti mentre noi controlliamo lo stato del riflessi (o viceversa). L’operazione è comunque molto delicata, occorre imprimere alle viti push-pull rotazioni piccolissime, non superiori a 1/8 di giro, e farsi uno schemino su carta per prendere nota di quali viti sono state avvitate, quali svitate, in che posizione e del risultato ottenuto ogni volta, altrimenti a un certo punto si finirà per non capirci più nulla e procedere a casaccio, soprattutto laddove invece di tre coppie di viti si hanno tre terne di viti, una push e due pull.

Se lo strumento non è dotato di viti di collimazione ma è ancora in garanzia va riportato al rivenditore senza metterci le mani. Se non è più in garanzia l’unica cosa che si può fare è svitare la cella dal tubo e riavvitarla nella speranza che durante l’assemblaggio originario il tecnico addetto all’operazione abbia imbroccato il filetto sbagliato: questo caso mi è capitato con un rifrattore acromatico giapponese a f/9, che quindi ho potuto riallineare senza troppi problemi: da notare che nell’uso pratico non mi sono mai accorto dell’inconveniente finché, appunto, non ho esaminato la collimazione col cartoncino. Se invece l’operazione non ha effetto non resta che contattare il costruttore per ottenere una riparazione a pagamento o montare la cella su un tubo nuovo facendocelo costruire da un artigiano.

Prima però di mettere da parte lo strumento considerandolo inutilizzabile valutiamo l’entità del problema tramite lo star test; come si diceva più sopra nella maggior parte dei rifrattori un piccolo decentramento non ha effetti apprezzabili nell’osservazione del cielo.

ALTRI TIPI DI DECENTRAMENTO

Fin qui abbiamo trattato della collimazione dell’obiettivo nell’ipotesi che gli assi ottici delle lenti coincidano. Ma può darsi il caso in cui col Cheshire o il cartoncino si veda un riflesso centrale e gli altri spostati oppure che collimando non si riescano a portare tutti i riflessi nello stesso punto al centro dell’obiettivo. In questo caso gli assi ottici delle lenti non coincidono, come illustrato dalla figura qui sotto

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Questo tipo di disassamento è visibile sotto forma di coma (eventualmente anche astigmatismo) al centro del campo e anche come colore spurio attorno alle immagini. In genere la spaziatura tra le lenti è stabile e viene controllata in fabbrica tuttavia può accadere che dopo lo smontaggio delle lenti – ad esempio per pulirle – l’utilizzatore non riesca a rimettere gli spaziatori (o lo spaziatore, se è un anello) nella posizione corretta o che riavvitando la ghiera di tenuta questa non eserciti una pressione uniforme su tutto il perimetro dell’obiettivo o semplicemente che la lente posteriore non sia correttamente adagiata nella sua sede. Anche un piccolissimo disassamento è sufficiente a produrre un’immagine di diffrazione irregolare.

Se la spaziatura è molto piccola si possono rendere gli assi ottici coincidenti osservando gli anelli di Newton che si formano per interferenza della luce nello spazio tra le lenti e risistemando i vetri e/o gli spaziatori nella cella fino a che gli anelli non risultino circolari, concentrici e coincidenti col centro dell’obbiettivo: premendo leggermente sul bordo del crown si osserva da che parte si spostano gli anelli e si stabilisce la direzione nella quale la spaziatura va aumentata o diminuita. Se gli anelli non si vedono bisogna procedere per tentativi. Si fa un aggiustamento osservando i riflessi al Cheshire e agendo sulla disposizione degli spaziatori finché tutti i riflessi non risultano concentrici al centro dell’obiettivo. Se si ha cura di controllare per bene le sedi delle lenti, lo spessore e la disposizione degli spaziatori dovrebbe essere possibile risolvere il problema semplicemente in questo modo.

Ancora, si può avere il caso che gli assi ottici dei due elementi siano paralleli ma non coincidenti:

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In questa situazione il cromatismo non è più esattamente compensato e si può notare un effetto prisma con un colore da un lato dell’immagine e un colore dall’altro similmente a quanto si osserva a causa della rifrazione atmosferica differenziale, solo che in questo caso i colori non conservano lo stesso orientamento ma ruoteranno col tubo ottico. Se il disassamento è molto grande le immagini saranno anche deformate. Il rimedio consiste nel regolare l’assialità delle lenti per mezzo delle viti tangenziali, se ci sono, altrimenti occorre ritornare lo strumento al venditore per l’assistenza.

 R.B.

 

 

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