D107-03 PlaneWave - corrected Dall-Kirkham astrograph - 24.12.2015

Das Grundsystem eines Dall-Kirkham Astrographen mit Feldkorrektor in Fokus-Nähe wurde nicht nur von PlaneWave entwickelt und
gebaut. Von Orion Optics gibt es ein ähnliches System, von Ceravolo, Optical Systems, von Massimo Riccardi auf den Seiten von
Officina Stellare, findet man weitere Varianten, allesamt als Astro-Kamera oder neudeutsch als Astrographen konzipiert
und entwickelt. Damit liegt die Hauptanwendung dieser Systeme auf der Astro-Fotografie und eher weniger auf der visuellen
Beobachtung. Dem gegenüber stehen die RC-Systeme, die je nach handwerklicher Qualität auch teurer sein dürfen.  
http://www.alluna-optics.de/Alluna-Blog/111-blog-Ritchey-Chretien-oder-DK.html

Während der visuelle Bereich auf die Abbildung auf der opt. Achse viel Wert legt, und man von einer hohen optischen Qualität ausgehen
darf mit einem hohen Strehlwert, gibt es für die Astro-Fotografie eigentlich nur die gelungenen Feldaufnahmen  bzw. die damit ver-
bundene Dokumentation. Dies wird in folgendem Link von  Rolf Geissinger für den PlaneWave  eindrucksvoll dargestellt:  
http://www.celestron-nexstar.de/planewave/planewave_geissinger.pdf 

Der nun folgende Bericht untersucht lediglich die handwerkliche Qualität dieses fotografischen Systems und ist kein Vergleich der unter-
schiedlichen bzw. ähnlichen Dall-Kirkham Systeme, die den Astro-Fotographen unter den Sternfreunden angeboten werden. Erinnern
darf ich in dem Zusammenhang auch an Dieter Lichteneknecker, der vor ca. 30 Jahren für die Astrofotografie damals seine Flat-Field
Kamera gebaut hatte. 2004 von Dipl.-Ing. Wolfgang Paech in diesem Link beschrieben:

Es sind also zwei Einflüsse, die man an obstruierten  Systemen beobachten kann:
- die Verschiebung von Licht-Energie in die Beugungsringe durch Obstruktion
- wegen der "Flächen-Rauheit" des Systems werden selbst bei Sensoren mittlerer Auflösung die Sterne

"weich" und groß, weil das Teleskop doch recht viel Energie des Sterns nicht in das Beugungsscheibchen
bringt, sondern in einer Art Halo/Hofbereich um den Stern. 

Der Sternfreund wollte neben einer sorgfältigen Zentrierung eine allgemeine Qualitäts-Aussage zur Optik, wie der weitere Bericht
zeigen soll. Dieses Teleskop hat er aus zweiter Hand erworben und es soll eines der ersten Exemplare sein, die man damals kaufen
konnte.

PlW_01.jpg
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Die einzelnen opt. Elemente sind ein ellipt. retouchierter Hauptspiegel, ein sphärischer Sekundärspiegel und ein zweilinsiges Korrektur-
System im Blendrohr des Okular-Auszuges. Hauptspiegel und Korrektur-System sind fest fixiert, und das System kann nur über den
Versatz des Sekundärspiegels und dessen Verkippung zentriert werden, was mechanisch ein Vorteil sein kann, wenn nicht gerade
opt. Restfehler wie Astigmatismus diese gute Absicht wieder in Frage stellen. Entscheidend für die Qualität dieses Systems wäre auch
die Retouche des Hauptspiegels. Dieser sollte möglichst glatt sein.


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Die Spot-Diagramme sind der Ideal-Fall des Design-Programmes, und werden über die Wirklichkeit konterkarriert, wie das übernächste
Bild erkennen läßt.


PlW_03.png
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Der PlaneWave Astrograph ist eine Astrokamera! Es geht um ein ebenes Bildfeld und eine punktgenaue Abbildung in den Ecken des Bildfeldes.
Eine Qualitäts-Aussage über einen Strehlwert auf der opt. Achse nützt der Astrofotografie im Bildfeld wenig bis gar nichts. Das einzig ver-
gleichbare Argument ist die Abbildung der Sternpünktchen besonders in den Ecken des Kamera-Aufnahme-Sensors. Die Auflösung dieses
Systems wäre visuell 0.435 arcsec. Der Kamera-Sensor sieht diese Auflösung nicht. Zur Darstellung eines lichtschwachen Sternes braucht
man in der Regel 3 x 3 Pixel mit einer mittleren Größe von 5.7 Mikron. (je nach Sensor kleiner oder größer) Es wird also über den Sensor
ein Feld von ca. 17 Mikron im Quadrat abgebildet. Das wäre dann eine Auflösung von ca. 1.390 arcsec. Die optischen Restfehler, wie sie
auf dem Artificial Sky Foto bei 1411-facher Vergrößerung auftauchen, verschwinden glücklicherweise allesamt  in der reduzierten Auflösung
des Kamera-Chips. Also auch die "ruppige" Behandlung der Bild-erzeugenden opt. Flächen des Systems. Die Hersteller wissen das genau!

Die "Speckles" des Artificial Sky Testes sind ein erster Beleg für die unruhige opt. Fläche. Die kreuzförmige Verteilung der Lichtpunkte
ist ein deutlicher Hinweis auf Rest-Astigmatismus in einem Bereich von ca. PV L/3. Da aber dieser Fehler in der Sensor-Auflösung von
ca. 17 Mikron verschwindet, hat man weiterhin "feine" Sternpünktchen in den Ecken des Bildfeldes: Im nächsten Foto a) auf der opt. Achse
und b) bei einem Bildwinkel von 0.8° oder 35.5 mm Bildfeld-Durchmesser. Der unten links eingeblendete APQ 130/1000 hat natürlich eine
weitaus bessere Auflösung - er wird ja auch visuell verwendet.


PlW_04.png
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Bei der Frage, welche der Flächen verantwortlich ist für diese unruhige Struktur, kommt eigentlich nur der ellipt. retouchierte Hauptspiegel in
Frage. Hier wurde regelrecht darauf "herum-geschrubbt" also grob mit viel Unverstand poliert. Bereits der Sterntest offenbart diese Situation,
die beim Rauhheits-Test sehr deutlich wird . . . 


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. . . bevor man dann über eine 3D-Darstellung die Flächen-Rauhheit überdimensioniert darstellen kann.

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Auch wenn wir an die Verarbeitungs-Qualität der Astro-Optiken weitaus höhere Ansprüche stellen möchten, auf der anderen Seite aber
nicht den dafür erforderlichen Preis bezahlen möchten, so erkennt man jedoch gewaltige Unterschiede bei der opt. Verarbeitungs-Quali-
tät. Je nach Konzept und Benutzung des jeweiligen Systems, lassen sich deutliche Unterschiede feststellen: Für visuelle Ansprüche ist
die opt. Verarbeitungs-Qualität um einiges besser, weil sonst der Kontrast erheblich "einbrechen" würde. Bei den "Misch-Systemen" die
man für visuell (bedingt) und fotografisch einsetzen kann, ist die Flächen-Qualität immer noch brauchbar (mittleres Beispiel). Das Massen-
Produkt GSO RC sollte man ausschließlich für die Astrofotografie verwenden, weil über die hyperbolische Retouche von Haupt- und
Sekundär-Spiegel eine deutlich unruhigere Feinstruktur (oder Microrauhheit) erzeugt wird, wie es auch beim PlaneWave Astrographen
oben erkennbar ist. 



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Die unruhige Retouche der Hauptspiegel-Ellipse läßt sich auch über das Interferogramm bei 532 nm wave deutlich nachweisen: Es
sind keine homogen verlaufenden Streifen. Der Rest-Astigmatismus ist über den ansteigenden Streifenabstand von Süd nach Nord
erkennbar. Die relativ große Obstruktion ist ein weiteres Merkmal eines fotografischen Systems.


PlW_07.jpg
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Die Wellenfront-Verformung deutet eher auf einen drei-eckigen Astigmatismus hin. Die leichte Unterkorrektur ist unerheblich,
zugleich ein Hinweis, daß der Abstand Sekundär-Spiegel zu Korrektor zu stimmen scheint.

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Bei der Lichtenergie-Verteilung verschiebt die Obstruktion einen Teil der Energie in den 1. Beugungsring, das vom Rest-Astigmatismus
etwas überlagert wird, aber nur innerhalb der Sensor-Auflösung.


PlW_09.png
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Die synthetische Darstellung unterdrückt die Artefakte des fotografischen Interferogrammes.

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Und hier eine differenzierte Darstellung der opt. Restfehler, wobei nur der Astigmatismus etwas zu groß ist, um dem oberen Bild
zu entsprechend.


PlW_11.jpg
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Zu Beginn möchte man gerne wissen, wie wird dieses System überhaupt zentriert? Dazu muß man sich lediglich mit der Sekundärspiegel-
Einheit befassen. Hier wird a) der Abstand des Sekundär-Spiegel zum Hauptspiegel und der Korrektur-Einheit bestimmt und
b) die Verkippung/Zentrierung des Sekundärspiegels realisiert. 
Sowohl der Hauptspiegel, wie auch die Position der zweilinsigen Korrektureinheit sind weder zentrier- noch verschiebbar. Man sollte aber
unbedingt Protokoll führen, wenn man am System "herum-experimentiert" Auch den Bericht von Rolf Geissinger sollte man unbedingt
vorher lesen: http://www.celestron-nexstar.de/planewave/planewave_geissinger.pdf


PlW_12.jpg
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http://planewave.com/products-page/telescopes/12-5-inch-cdk-optical-tube-assembly/
http://planewave.com/technology/




Kommentare   

# Ray Young 2016-05-14 01:43
Were these optics replaced by planewave?
Antworten