E029 -Test-Anordnungen astronomischer Optiken

Inhalt

- Test am Himmel in einfachem Durchgang
- Radius of Curvature RoC
- Setup in Autokollimation/Doppelpaß
- Kompensation über Dall-Null- und Roß-Null-Test
- Planspiegel gegen Sphäre prüfen
- Prüfverfahren astronomischer Optik - Übersicht
- http://rohr.aiax.de/vacuum.jpg LZOS VakuumTurm zu Testen


 

Test-Anordnungen - Einführung:


Zur Prüfung von Spiegel- und Linsen-Optiken gibt es ganz verschiedene Verfahren, je nach vorhandenen  
Möglichkeiten.
Der einfachste Test wäre der Sterntest am Himmel oder der Ronchi-Test, auch der Foucault-Test am Himmel liefert gute
qualitative Ergebnisse ab, die Astigmatismus, Koma und sphärische Aberration prüfen können. Ein quantitativer Test am
Himmel ist der Roddier-Test siehe hier. Alle diese Tests messen im einfachen Durchgang, also einfache Genauigkeit.

Im Labor kann man diese Situation mit einer Hilfs-Optik simulieren:



Ebenfalls am Stern zeigt dieses Bild eines Ronchi-Testes, mit den entsprechenden Ergebnissen. Damit wird in der Hauptsache
der Öffnungsfehler geprüft, also die Unter- oder Überkorrektur.



Bei jedem Test sollte man die Vor- und Nachteile kennen und den jeweiligen Test nicht verabsolutieren. Es empfiehlt sich immer
eine Gegenkontrolle über einen anderen Testaufbau, um das Test-/Strehl-Ergebnis zu bestätigen. Dies gilt besonders für den nächsten
Test in RoC = Radius of Curvature. 

hilfreich.

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RoC-Setup = Radius of Curvature

Für gewöhnlich wird eine Sphäre/Hohl-Kugel im Krümmungsmittelpunkt geprüft. Davon abweichende Spiegel, wie Ellipse, Parabel und
Hyperbel kann man ebenfalls aus dem Krümmungs-Mittelpunkt testen - wenn, ja wenn man die Fehlerquellen einer solchen Auswertung
genau kennt, sonst bekommt man falsche Ergebnisse.

Beim einfachsten Test einer Hohlkugel/Sphäre sitzt im Krümmungsmittelpunkt eine Lichtquelle. Die Licht-"Strahlen" werden von allen
Zonen dieser Sphäre als Bild in Totalreflexion wieder in den Ursprung zurückgespiegelt. 
Da eine Parabel im RoC in Achsnähe einen kür-
zeren Radius hat, nach erfolgter Parabolisierung, verformen sich die Streifen "M"-förmig 
in typischer Form zu einer Überkorrektur, was
die Parabel ja prinzipiell im Vergleich zur Kugel ist. Fokussiert man die 
Streifen in der 70.71 % Zone, dann entsteht das untere typische
Bild, bei dem Rand-Mitte-Rand auf einer Linie liegen. Siehe Vergleich im nächsten Bild.

Man prüft mit einfacher Genauigkeit, Streifenabstand 1 Lambda der Wellenfront, Scale = 1 !

@RoC.jpg

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Beispiel einer RoC-Auswertung



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Autokollimations-, Doppelpaß-Anordnung

Bei diesem Testaufbau prüft man vor einem hochwertigen Planspiegel mit doppelter Genauigkeit. Das Licht passiert die zu prüfende
Fläche zweimal: Vom Fokus der Optik zum Planspiegel, und von dort in Total-Reflektion wie4der zum Fokue zurück. Bei diesem Setup
kann man genaue Interferogramme erzeugen. Die Fehler-Quellen dieses Meßaufbaues sind gering, weil hier keine Umrechnung auf
Null, wie beim RoC-Setup stattfindet. Wobei jede Hilfs-Optik wiederum Fehler (z.B. Astigmatismus) einführt, den man entsprechend
zuordnen muß. Siehe hier:
Im folgenden einige Beispiele für Autokollimations-Setups.

Man prüft mit doppelter Genauigkeit, Streifenabstand L/2 der Wellenfront, Scale 0.5 bei Linsen-Systemen

autokollimat-Linse.jpg

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bei einem Cassegrain, RC- oder SC-System: Die Schmidtplatte (bei Maksutovs die Meniskuslinse) würde rechts hinter dem Sekundärspiegel aber noch vor dem Kollimationsflat liegen.

ZeissNewCass08.jpg



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bei Newton-Spiegel

autokollimat.jpg

bei einem Cassegrain, SC- oder RC-System

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Kompensations-Setupmit Plankonvex-Linse, Achromat oder Kugelspiegel

Mit diesem Testaufbau kompensiert eine Plankonvex-Einzel-Linse (Ross-Null-Test) die sphärische Aberration der Parabel,
aber auch Ellipse oder Hyperbel. Der jeweilige Abstand der Einzel-Linse zum Prüfspiegel muß jedoch über ZEAMX oder ein
anderes Optical Design Programm ermittelt werden. Ein Beispiel dafür ist dieses Bild:

Bei diesem Setup prüft man mit einfacher Genauigkeit, Streifenabstand 1 Lambda der Wellenfront, Scale = 1! Auch bei diesem
Setup kann man alle Tests durchführen, muß aber die Farbzerlegung der Einzel-Linse mit einem grünen Interferenz-Filter
eingrenzen. Dieser Test funktioniert nur, wenn man den Abstand Linse zu Spiegel richtig gerechnet hat. Auch den Sekundär-
Spiegel von Cassegrain/RC-Systemen kann man so durch die hintere Glasfläche vermessen.

dall-0.jpg

hubble09.jpg

 

kompens.jpg



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Prüfung von Plan-Flächen

Planflächen kann man ebenfalls auf sehr unterschiedlich Weise prüfen: Entweder in Kontakt gegen eine Referenz-Planfläche,
kann auch eine Wasseroberfläche sein, oder gegen einen hochgenauen Kugelspiegel, wie von Ronchi veröffentlicht.

Man prüft mit doppelter Genauigkeit, Streifenabstand L/2 der Wellenfront, Scale 0.5

flat-test.JPG

Man prüft mit einfacher Genauigkeit, Streifenabstand 1 Lambda der Wellenfront, Scale = 1!

hubble01.jpg

Der Rayleight Water Test - Messen gegen eine Wasseroberfläche

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