F044A * Artificial Sky Test bei zwei Refraktoren und einem F4 Newton

Zum Zusatzbericht Teil II:  F044B Schneller Newton + KomaKorrektor


Der von mir sogenannte Artificial Sky Test besteht aus einem fehlerhaft beschichteten kleinen Planspiegel. Dessen Löcher sollten nicht
größer sein, als 3-5 Mikron und einen möglichst kleinen Abstand im Bereich 6µ - 16 µ. Dadurch kann man a) sofort alle optischen Fehler
erkennen, und b) eine Qualitäts-Abschätzung der jeweiligen Systeme bzw. Kombinations-Systeme vornehmen. Weil die 4-6µ großen
Pinholes bei hoher Vergrößerung die Beugungsringe gut erkennen lassen, kann man auch Farbfehler im Sekundären Spektrum und
die sphärische Aberration gut erkennen. Die Herstellung einer derartigen Testeinheit ist u.a. hier beschrieben.
Siehe auch hier; Siehe auch: Herstellung des künstlichen Sternhimmels aus einem kleinen Flat

Dieser "erweiterte" Sterntest mit 3-5 Mikron kleinen Pinholes kann sehr vielfältig eingesetzt werden:
Er dient als schneller Übersichts-Eingangs-Test, indem er sofort alle optischen Fehler zeigt. Mit diesem
Test kann man die elliptischen Flats von Newton-Systemen gegen einen Kugelspiegel prüfen. Mit einer
zusätzlichen Kipp-Einrichtung läßt sich auch die Wirkung von Flattner und Koma-Korrektor im Bildfeld
überprüfen. Eine einzelne 5 Mikron kleine Pinhole würde man nur schwer finden, mit dem Artificial Sky
Test kein Problem. Es ist ein Test in Autokollimation.

Zur Vergleichbarkeit wurde dieser Test an zwei Refraktor-Kombinationen durchgeführt, also
01. an einem TMB-APO 100/800 + TSFlat2.  Zu diesem Objektiv gibt es einen eigenen Bericht. A055 *  TMB APO Nr. 117 - 100/800 mein eigener.
02. Der ED Refraktor 102/714 + TSFlat2, mit dem im zweiten Teil verglichen wird, ist prinzipiell ein Halb-APO, weshalb u.a. dieser ED-Refraktor
ein etwas längeres Sekundäres Spektrum  hat. Es sprechen jedoch einige gewichtige Gründe dafür, sich für den ED-APO zu entscheiden. Da
dieser für die Astro-Fotografie verwendet  wird, verschwinden bestimmte Fehler in der niedrigeren Pixel-Auflösung des Kamera-Sensors.
In beiden Fällen wurde also der TSFlat2 Flattner verwendet. 
Man beachte unbedingt, wofür eine Refraktor-Kombination verwendet werden soll. 
http://rohr.aiax.de/@04TS_APO-H_03.jpg ; http://rohr.aiax.de/RicRedBig_05.png

 


 

A) Die Kombination TMB-APO 100 / 800 mit TSFlat2


ASTS_01.jpg
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Das 3.6 mm Okular wird (siehe Bild rechts unten) in eine Nut eingesetzt. Damit ist die Lichtquelle des Artificial Sky Test-Bildes und
der Fokus im Okular auf gleicher Höhe. Fokussiert man also im Okular das zurückkommende Bild, so ist man zugleich im späteren
Fokus des Kamera-Sensors. Man muß danach nur noch den entsprechenden Abstand vermessen.


ASTS_02.jpg
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Anschließend ist der Vergleich sinnvoll: Das Artificial Sky Testbild ohne und mit TSFlat2. Die Abbildung wäre ein Hinweis auf die
optische Qualität von TMB APO und TSFlat2.


ASTS_03.jpg
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Auf der opt. Achse sollte die Abbildung problemlos und eindeutig sein. Sehr viel interessanter ist die Abbildung bei einem Bild-
Winkel von 2°. Aber auch für diesen Fall dürften eventuelle Restfehler in der geringeren Auslösung des Kamera-Sensors ver-
schwinden,  weil man zur Darstellung eines schwachen Sternes mindestens 3x3 Pixel benötigt. http://rohr.aiax.de/RicRedBig_05.png


ASTS_04.jpg


B) Die Kombination ED Doublet 102 / 714  mit TSFlat2

Analog zur ersten Kombination aus TMB-APO + TSFLat2, die gleiche Untersuchung mit dem ED Doublet 102 / 714 . Passend
dazu entstand auch eine neue Teleskop-Wiege, mit der sich leichter arbeiten läßt. Eine Beschreibung der Teile findet man u.a. hier.
Dieses ED-Doublet 102 / 714 ist ein Halb-APO, also muß das Sekundäre Spektrum etwas deutlicher ausfallen, was die Astro-
Fotografie weniger stört. Da das Teleskop aber auch überkorrigiert reagiert, wie man am Ronchibild sieht, wird man beim
Artificial Sky Test sehen, daß der rote Fokus etwas weiter hinten liegt, und zudem der 1. Beugungsring wegen der Überkorrektur
etwas "aufgeblasen" erscheint. Der Artificial Sky Test zeigt dies wegen dessen hoher Vergrößerung, die Astrofotografie aber nicht.

ASTS_05.jpg
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Auch hier wieder die gleiche Reihenfolge: Der Artificial Sky Test ohne Flattner,

ASTS_06.jpg
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und rechts im Bild der gleiche Test mit TSFlat2 bei 396-facher Vergrößerung.

ASTS_07.jpg
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Abschließend der eigentliche Bildfeld-Test, weil man für eine perfekte Abbildung bei einem Bildwinkel von 2° a) den genauen Abstand
auf der OAZ-Skala wissen möchte (30 Einheiten) und später auch den Abstand OAZ-Flattner-Bezugsfläche zum Bildfokus ermitteln
möchte.


ASTS_08.jpg
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Der schwierige Newton   -   siehe den Zusatz-Bericht: F044B Schneller Newton + KomaKorrektor

Völlig anders ist die Problematik, wenn man einen F4 Newton + KomaKorrektor prüfen will. Während bei einem Refraktor
das Refraktor-Grundsystem zumeist in Ordnung ist, und es lediglich darum geht, bei welchem optimalen Abstand zur
vorderen Optik im Bildfeld die beste Abbildung erzielt werden kann, hat man bei einem Newton+KomaKorrektor eine Reihe
weiterer Probleme:
 Ist das System Newton a) richtig zentriert und hat es vor allem b) keinen Astigmatismus bei HS oder FS:
In dem folgenden Beispiel war es der Astigmatismus im Fangspiegel, an dem die Messung scheiterte. Zwei Fangspiegel hatten
dermaßen viel Rest-Astigmatismus, sodaß eine weiterführende Untersuchung zur Qualität des KomaKorrektors sinnlos
erscheint.

Man braucht ein Referenz-Newton-System, ähnlich genau wie bei einem Refraktor, wenn man Aussagen zur Wirkung von
KomaKorrektoren machen will. Weder der Hersteller noch der Händler prüfen offenbar die Qualität ihrer Fangspiegel. 
Während bei einem Refraktor oder katadioptrischen System immer das Gesamt-System zertifiziert wird, bekommt man bei
einem Newton-System nie ein Zertifikat über das Gesamt-System Newton. Stattdessen wird der Hauptspiegel isoliert
zertifiziert, eher selten der Fangspiegel. Ob beide Komponenten spannungsfrei gelagert sind und ob das System auch perfekt
zentriert worden ist, erfährt deshalb der Kunde nie - was auch daran liegt, daß die Justierung eines Newton-Systems nicht
besonders justier-stabil ist. Die Genauigkeit der Fangspiegel rangiert eher am unteren Level, statt eine ordentliche Fertigung
zu gewährleisten.

Als mögliche Fehler findet man:
- Astigmatismus bei Haupt- und Fangspiegel wegen fehlerhafter Optik, ebenso lagerungsbedingter Astigmatismus bei HS und FS
- Koma wegen ungenügender Zentrierung des Systems Newton oder Koma wegen ungenügender Zentrierung vor dem Kollimations-Planspiegel
Testaufbau zur Prüfung des Fangspiegels. Mit Hilfe der Sphäre kann man den Fangspiegel in unterschiedlichen Tests prüfen.

Es sind zwei unterschiedliche Artificial Sky Test Units, mit denen gemessen worden ist, da ging es auch um die Frage, ob das
F4 System über dem Test-Aufbau selbst mit Astigmatismus reagiert, wobei der Rohr-AST exakt auf die opt. Achse eingestellt ist.
Bevor also nicht die Ursache gefunden ist, an welche Stelle des opt. Systems Newton der Astigmatismus steckt, ist es nicht sehr
sinnvoll, irgendwelche Aussagen zu machen.

 

Wenn dann zu allem Überfluß auch noch der Koma-Korrektor einen Zentrier-Fehler hat, unabhängig davon, ob er überhaupt
die Koma korrigiert, 
 dann muß ein F4 Newton-System her, bei dem wenigstens das Newton-System selbst ohne optische Fehler ist.

Der bei einem Newton-System eingesetzte Koma-Korrektor hat in der Regel einen sehr viel kleineren Abstand zum Fokus.
Trotzdem sollten ca. 50 mm Abstand verfügbar sein, um in einem ähnlichen Verfahren die optimale Position des Koma-
Korrektors zu finden. Der Fokus von Newton-Systemen liegt oft zu nahe an der Tubus-Wand, was die Messung ungemein
erschwert.

Fazit:

Bei einem Newton + KomaKorrektorSystem sind sehr viel mehr Hürden zu überwinden, um zu gesicherten Ergebnissen
zu gelangen, es ist also sehr zeit-intensiv.


Wo ist nun die optimale Position des Flattner auf der OAZ-Skala?

Mit dem Kipp-Tisch untersucht man die Abbildung im Bildfeld, indem man einen möglichst großen Kipp-Winkel bzw. 
Bildwinkel wählt. Am Rand stellt sich damit zugleich Vignettierung ein, die man extrafokal gut sehen kann.
Der Abstand Flattner zum vorderem Objektiv ist vermutlich zunächst nicht in der optimalen Position und damit zeigt
die OAZ-Skala mit dem Flattner einen falschen Wert an. Für diesen Fall bekommt man eine sehr schlechte Abbildung
mit Koma- und Astigmatismus-Figuren, die sich erst bessern, wenn man Flattner in die optimale Position/Abstand
verschiebt. Erst dann wird die Abbildung so "schön", wie auf der opt. Achse - und das wäre dann das Ziel, wenn es
sich um einen "perfekten" Flattner handelt.

Erst wenn dieser optimale Abstand zum vorderen Objektiv erreicht ist, verbessert sich die Abbildung des künstlichen
Sternhimmels "schlagartig". Davon abhängig ergibt sich dann auch der richtige Abstand Flattner zum 
Fokus. Diesen
Abstand vorderes Objektiv zum Flattner sollte man aber möglichst genau beibehalten, sonst ändert sich erneut die
Abbildung des Gesamt-Systems. Ich gebe deshalb immer zwei Abstands-Werte an:

a) der Abstand auf der OAZ-Skala in Einheiten
b) der Abstand Flattner zum Fokus


C) Wie wird der Abstand Fokus - Flattner-Bezugsfläche ermittelt?

Die Lichtquelle/künstlicher Sternhimmel und die Abbildung im Okular liegen in einer Ebene. Das wäre zugleich die spätere Bild-
ebene des 
Kamera-Sensors. Wenn also das Bild im 3.6 mm Okular "scharf" gestellt ist, dann muß man nur noch den Abstand
messen von 
dieser Bildebene zur Bezugsfläche des Flattner im Okular-Auszug. Dazu ist ein 6 mm Meßstift in der Artificial Sky
Einheit einge
baut. Die AST-Einheit ohne und mit Okular.


Die letzte Fläche des OAZ bildet in unserem Fall zugleich die Bezugsfläche des Flättners, da dieser bündig in den 2" OAZ einge-
schoben wird. (Es könnte aber auch die letzte Kante des Flattners vor dem Außen-Gewinde genommen werden, die in unserem
Fall mit der letzten Fläche des OAZ zusammenfällt. 
Dazu benutzt man die 6 mm dicke Hilfsleiste, die man mit einem 2-inch
Zylinder in den OAZ steckt, wie im Bild zu sehen. Mit dem 
6mm Meßstift, den man von hinten in die Bohrung einführt, kann man
nun den Abstand von der Rückseite des AST-Rechteckrohres 
bis zu dieser 6 mm Leiste bestimmen. In unserem Fall ergibt die
Länge 122.7 mm. Dazu muß zunächst die Dicke 6 mm der Hilfs-
Leiste dazu-addiert werden. Von diesem Betrag zieht man die
Differenz zwischen Rückseite und Bild-Ebene ab und erhält den Fokusabstand 
des Flattners zur Ebene des Bildsensors, in
unserem Fall 106.1 mm, also ca. 106 mm. Das folgende Bild zeigt den Meßvorgang.

ASTS_09.jpg
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Das sind die dazu notwendigen Einzelteile: Die Hilfsleiste wird mit dem 2-inch Zylinder in den OAZ gesteckt. Der 6 mm Meßstift in
die dafür vorgesehene Bohrung in der AST-Einheit rechts. Mit dem Fixier-Zylinder fixiert man die Länge des Stiftes.

 Von rechts wird der Meßstift in die dafür vorgesehene Bohrung geschoben.

Zur Sicherheit empfiehlt es sich, diese Abstands-Messung auch noch über den Foucault-Test durchzuführen: Sicher ist sicher.
Links deshalb die Schneide unter der Markierung 106 mm und rechts die Flattner-Bezugsfläche, der in diesem Fall bündig zur
letzten Fläche des OAZ eingesetzt eingesetzt wird. Damit kommen beide Messung zu fast übereinstimmenden Ergebnissen.


ASTS_10.jpg
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Bei der richtigen Positionierung des Flattners entstehen also zwei wichtige Abstände:
a) der richtige Abstand  vorderes Objektiv zum Flattner, was über die OAZ-Skala kontrolliert werden kann,  und
b) der daraus resultierende  Abstand Flattner zum Fokus des Systems mit ca. 106 mm.
(Ist der Flattner bündig in den OAZ eingeschoben, so zeigt sich auf der OAZ-Skala für diesen Fall der Wert 30 Einheiten.)

Bei einem normalen Petzval-System ist der Abstand vorderes Objektiv zu Flattner "einbetoniert" also unverrückbar fix,  also nicht
mehr veränderbar. Die eigentliche Fokussierung erfolgt erst nach dem Flattner bzw. dem zweiten Korrektur-Glied. Bei den
Refraktor-Kombinations-Systemen wird dieses Prinzip leider ignoriert gegen alle Regeln der Optik-Rechnung.
Diese Systeme können deshalb nur funktionieren, wenn der optimale Abstand Objektiv zu Flattner weiterhin eingehalten wird.
Dies ist aber nur möglich, wenn der Abstand Flattner zu Fokus stimmt, und dann würde sich bei einer Fokussierung an der
falschen Stelle auch der richtige Abstand Objektiv zu Flattner einstellen. Aber nur dann.

ASTS_11.jpg
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Herstellung des künstlichen Sternhimmels aus einem kleinen Flat -  

 Gemessen an der Breite des Fadenkreuzes mit 9µ ergeben sich in den jeweiligen Quadraten genügend  enge Sterne, über die man
über den inv TAN (Sternabstand in Mikron / Fokus) die Auflösung des jeweiligen opt. Systems rechnen kann. Vorher wird man die
Abstände nach dem Einbau nochmals unter dem Mikroskop vermessen, und dieses Bild dann immer beibehalten. Genauso exakt
läßt sich dann die Abbildung in den Ecken eines fotografischen System ermitteln. (Auch über eine Interferogramm-Auswertung in
den Bild-Ecken kann man über den Strehl den optimalen Abstand des Flatteners zum vorderen Objektiv und von der Bezugs-Fläche
zum Fokus eines Systems ermitteln.

Das grün umrandete Feld wurde für die oberen Testbilder verwendet, weil es Ähnlichkeiten mit dem Orion-Sternbild hat.
Insgesamt weitere 5 Felder, die für die Berechnung der Auflösung verwendet werden können: Dabei wurde Feld #02 mit
einer 0.001 mm  Digital-Meßuhr ausgemessen. Damit läßt sich die Auflösung ähnlich genau ermitteln wie nach der Formel:

Auflösung = 1.22*Lambda_550 nm*206265/Apertur  oder Auflösung = 138.4038 / D ; Da die Pinholes sehr klein sind mit ca. 1-5µ
sieht man die Beugungsringe deutlich und alle opt. Fehler lassen sich deutlich darstellen.

Lichtquellen - weitere Berichte hier

Prinzipiell reicht eine 3-5 Mikron große Pinhole, deren Licht man vom Fokus durch das System zum Planspiegel und zurück
schickt, weshalb man vom doppelten Durchgang bzw. doppelter Genauigkeit spricht. Eine einzelne 3-5µ große Pinhole ist
jedoch mit dem Auge schwer zu finden. Deshalb nimmt man eher eine 10 - 20µ große Pinhole, oder aber einen 10µ breiten
Lichtspalt. Beim Artificial Sky Test hat man eine große Anzahl von 5 µ großen Pinholes,  die man wiederum mit dem Auge
findet. Entscheident ist, daß die Beleuchtungs-Birne im unteren Teil des jeweiligen Modules das Licht-Spektrum möglichst
kontinuierlich abbildet. Deswegen ist eine LED- Beleuchtung eher ungeeignet, weil sie nur bestimmte Spektral-Linien hat.

Interferometer

Der Bath-Interferometer arbeitet zwar mit einem hohen Kontrast, führt aber durch seinen Bündelabstand von mindestens 5 mm
bei einem großen Öffnungsverhältnis (F4) zu Astigmatismus. Beim Twyman-Green oder Fizeau-Interferometer kann man das ver-
meiden, da beide exakt auf der opt. Achse arbeiten. Da der Bath-Interferometer wegen kleiner Kohärenzlänge auch bei Weißlicht
funktioniert, braucht man dazu aber enge Interferenz-Filter. Mit diesem System kann man besonders auch das Sekundäre Spek-
trum von LinsenOptiken untersuchen.

 

Zeiss Koordinaten-Kreuztisch

 

 

 

 

Prüfeinheit für ellipt. Planspiegel

Ein Planspiegel kann im doppelten Durchgang gegen eine Sphäre geprüft werden. Allerdings nicht die Planität, sondern nur auf
Astigmatismus und Regelmäßigkeit. In der Regel ist dieser Test ausreichend als Qualitäts-Prüfung. Der Testaufbau verläuft ähnlich
wie bei der Prüfung einer Sphäre, nur das der Strahlengang über den zu prüfenden ellipt. Planspiegel umgelenkt wird.
Siehe auch:  
http://r2.astro-foren.com/index.php/de/11-beitraege/03-newton-systeme-und-verwandte-fragen/204-c011-der-unbekannte-fangspiegel-messung-gegen-eine-sphaere-bei-90-verkippung

 Sicherheitshalber prüft man zunächst den Kugelspiegel selbst, ob dieser optisch OK ist, wie links im Bild eingeblendet ist.

Danach fügt man den Planspiegel ein. Das Bild des Artificial Sky Testes sollte dann zu einem ähnlichen Ergebnis kommen. (Oft entsprechen
die Fangspiegel aus mehreren Gründen nicht der erforderlichen Genauigkeit. Es reicht bereits, wenn ein Fangspiegel im Gehäuse klemmt,
bzw. in ihm eingeklebt worden ist.)

 

Zubehörteile und Zusatz-Geräte zum Prüfen von Optiken

http://r2.astro-foren.com/index.php/de/14-beitraege/06-messtechnik-teil-2-aufbau-diverser-interferometer/693-f142-01-meine-camedia-c5050-und-andere-zusatzgeraete

 

 

 

TS