Bericht vom 14.07.2010

TMB APO 203 / 1421 # 018 von LZOS

Mit einem Öffnungsverhältnis von f/7 wird einem APO-Design bereits viel abverlangt. Deshalb ist es nicht verwunderlich, wenn sich die Farb-
reinheit im Bereich eines "normalen" APO's bewegt. Die Abbildung auf der optischen Achse erreicht in jedem Fall das theoretische Auflösungs-
vermögen. Ähnlich perfekt ist die Auflösung im Feld bis zu 40 mm Durchmesser, wenn man den dazu passenden "Flattner" benutzt und dabei
einen Abstand von 85 mm von der letzten Flattner-Fläche zum Fokus einhält. Sein Optimum hat dieser APO bei der d-Linie bzw. 587.6 nm wave.



Zunächst wäre die exakte Prüfung der Kollimation von Objektiv zu Tubus zu prüfen und einzustellen, ein Verfahren, das prinzipiell über die Reflex-Bilder
einer Lichtquelle, ausgehend vom Fokus des Objektivs benutzt wird. Das Collimationg Scope von Takahashi ist eine Kombination aus Chesire+Keppler-
fernrohr, mit einem einfachen Chesire wären die Reflex-Bilder zu klein. Bei GRZ-Kollimatior wird ebenfalls ein Kepplerfernrohr benutzt, um dessen kleiner
Objektivlinse 4 LED's gruppiert sind. Die damit erzielten Bilder müssen jeweils möglichst konzentrisch zu einem gemeinsamen Mittelpunkt sein, was für
unseren Fall über das Bild bewiesen ist. Collimating Scope Takahashi 



Die Schnittweiten der jeweiligen Spektralfarben, beginnend mit der C-Linie = Rot bis zu F_Linie = Blau ist im Bild oben eingeblendet. Das ist der
Grund für den Türkis-farbenen Rand intrafokal, da dieser Fokus hinter Grün liegt, und für den organge-farbenen Rand extrafokal, da dieser
spektrale Fokus vor der e-Linie = Grün = 546.2 nm wave liegt nach der Fraunhofer- Systematik, wie sie bei den Optik-Designern benutzt wird. Je
geringer dieser Farbsaum ausfällt, umso farbreiner ist ein Objektiv. Die Scheibchen-Fläche kann zur Beurteilung signifikanter Flächenfehler
herangezogen werden. In unserem Fall - wie bei einem Refraktor üblich - ist dieses Merkmal nicht von Bedeutung. Beim "Artificial Sky Test" kann
aus dem Abstand der engen Dreiergruppe über die Tangens-Funktion die math. Auflösung eines Teleskopes bestimmt werden um sie mit der
theoretischen zu vergleichen. In unserem Fall sind beide Werte nahezu identisch. Artificial Sky



Die Bedeutung eines Feldkorrektors bei fotografischer Benutztung wird im nächsten Bild deutlich: Während die Abbildung visuell auf der opt.
Achse das theoretische Auflösungsvermögen erreicht, erkennt man bei einem Felddurchmesser von bereits 20 mm deutlichen Astigmatismus,
der nur über einen Flattner bzw. wirksamen Feldkorrektor beseitigt werden kann. Dann allerding ist ein Bildfeld von ca. 40 mm nutzbar mit einer
Abbildungs-Qualität, wie sie auch auf der Achse erreicht wird. Die Vignettierung schränkt die Öffnung auf ca. 80% des ursprünglichen Wertes
ein. Im oberen Bildteil daher die Situation ohne Feldkorrektor, im unteren Teil die Definition mit Korrektor. Entscheidend ist der richtige Abstand
zum Fokus mit 85 mm von der letzten Fläche der Korrektor-Fassung. Um die Linsen nicht zu berühren, wurde dieses Verfahren benutzt. 
Siehe dazu auch das letzte Bild:



Am Foucault-Test läßt sich besonders bei einem Refraktor sowohl dessen Farbreinheit hinsichtlich Farblängsfehler, wie auch der farbabhängige
Öffnungsfehler qualitativ gut ablesen. Da man etwa in der Mitte der Schnittweiten liegt, also zwischen Rot, der kürzesten, und dem Blau, der
längsten Schnittweite, kommt es zu einer Aufteilung dieser Farben zwischen links und rechts. Die Blautöne liegen also mehr auf der einen, die
Rot-Töne auf der anderen Seite. Durchbrochen wird diese Anordnung durch den Gaußfehler bzw. farbabhängigen Öffnungsfehler. Je kleiner der
Farblängsfehler im Vergleich zum Gaußfehler, umso farbreiner wiederum ist der APO und tendiert zum Super-APO. Dazu ein praktisches Beispiel. 
Am Ronchi-Bild würde man als leichte Vertiefung in der Mitte die Überkorrektur bei 550 nm wave = Grün erkennen, was sich weiter unten über die
farbigen Interferogramme ebenso zeigen läßt.



Nach der aktuellen Schnittweite der jeweiligen Spektral-Farben sind die Interferogramme angeordnet. Dabei wurde in der oberen Reihe auf jede
Farbe fokussiert. Damit läßt sich die Überkorrektur von Bllau beginnend, bis zum Grün der e-Linie in der Mitte eindeutig darstellen. Gelb bei
587.6 nm wave hingegen ist bereits hauchzart unterkorrigiert, was sich im längeren Spektrum bei 656.3 nm wave (H-alpha) noch deutlicher zeigt.
Entsprechend wird dort durch den Gaußfehler der Strehlwert gedrückt, sodaß jeder APO in einem spezifischen Spektralbereich sein Optimum
hat, das je nach Anwendung variieren kann. Im Regelfall wäre das zwischen Grün und Gelb, kann aber auch bei Blaugrün (510 nm wave) oder bei
Rot liegen. ----- Bei der unteren Reihe wurde der Fokus auf Grün "eingefroren", sodaß sich über das Abkippen der Streifen nach oben bzw. nach
unten rechnerisch über die Power der Farblängsfehler ermitteln läßt. Reihenmessungen über eine 0.001 mm Meßuhr führen jedoch unmittelbarer
zu einem Differenz-Ergebnis, sodaß die math. Lösung als Kontrolle dienen kann. Nicht besonders erhellend wäre der Versuch, Farblängs- und
Gaußfehler in der Summe mittels Monochromator mühsam auszumessen und grafisch darzustellen. Was im Bereich Design noch sinnvoll zu
Vergleichszwecken erscheinen mag, führt in der praktischen Vermessung eines aktuellen Systems mit allen Fertigungs-Fehler nur zu Erklärungs-
Nöten.



Rechts unten eingeblendet die vermessenen Schnittweiten-Differenzen: Die erste Spalte zeigt die Reihenfolge der Farben, die zweite Spalte von
Rot beginnend die Differenz in Mikron, die dritte Spalte den auf Grün als Hauptfarbe bezogenen Null-Puunkt, wie es zur Eingabe in Programm
notwendig ist. Mit einiger Erfahrung kann man bereits über die vorherigen Testbilder den RC-Index bzw. den W_gesamtwert mit 0.8222 abschätzen.
Bei einer Öffnungszahl von 7 immer noch ein hervorragender Wert. Eine Glasweg-Untersuchung habe ich in diesem Fall nicht vorgenommen, da
dieser APO hauptsächlich für die Fotografie eingesetzt wird und deshalb diese Merkmale weniger zum Tragen kommen.



Vor dreieinhalb Jahren wurde dieses Objektiv bei 532 nm wave (grüner Lasermodul) mit Strehl = 0.973 vermessen, während in diesem Zeitraum
die Abstandsplättchen über Temperatur- einflüsse offenbar um wenige Mikron gestaucht worden sind, sodaß sich daß ursprüngliche Optimum
bei Grün ins gelbe Spektrum verschoben hat. Dort erreicht man allerdings ähnlich hohe Strehlergebnisse, sodaß die ursprüngliche Qualität
bestätigt werden kann. Dieser Effekt ist hinreichend bekannt besonders bei Zeiss B Objektiven, die nach Jahrzehnten alle mit überkorrektur
reagieren. Je nach verwendetem Plättchen-Metall kann sich dieser Effekt beschleunigen. APO's dieser Größe entwickeln mitunter ein Eigenleben.
So ist bei der Vermessung des Objektivs die Orientierung des Tubus ebenso zu berücksichtigen. Das mag mit dem notwendigen Spiel der Linsen
zur Objektiv-Fassung zu tun haben, die in bestimmten Fällen eine bessere Abbildung ermöglicht. Vergessen darf man nicht, daß jeweils horizontal
vermessen wird, was jedoch nicht der Beobachtungspraxis entspricht.



Außer einem leichten Zentrierfehler in der Größe von PV = L/7.1, wäre der Rest-Astigmatismus im Bereich von PV = L/11.3 und der Rest an
Gaußfehler PV = L/22.8, also der Gesamt- Strehl, der die Summe dieser Restfehler enthält, bei Strehl = 0.976. Eine Diskussion über dieses
Ergebnis verbietet sich eigentlich, weil es an der Realität völlig vorbei geht. Der Zentrierfehler wird also als "größter" Restfehler als Achs-
koma in der Wellenfront-Darstellung angezeigt.



Bei einem derart hohen Strehlwert verteilt sich die Lichtenergie in der bekannten idealen Form der "Point Spread Function", also einem aus-
geprägtem Maximum und den bekannten Beugungsringen.



Beim Rest-Astigmatismus läßt sich nicht ganz unterscheiden, ob er durch eine Verkippung des Refraktors vor dem Planspiegel entsteht, weil eine
Messung im Feld einen deutlichen Astigmatismus erzeugen würde, wie sich am Bild Nr. 04 oben gut zeigen läßt. Insofern wäre das Argument von
LZOS-Mitarbeitern nicht von der Hand zu weisen, daß bei einem größeren Restastigmatismus die Justage der Testanordnung nicht ganz einwand-
frei gewesen sein könnte. In unserem Fall dürfte das Ergebnis von PV L/11.8 diesen Einwand entkräften. Es bliebe als größter Restfehler der
Zentrierfehler, auch der könnte über Stauchungs- Vorgänge entstanden sein.



So läßt sich das vor dreieinhalb Jahren von LZOS selbst erstellte Certifikat bei 532 nm wave mit Strehl = 0.973 gut wiederholen bei einem Strehl
von 0.976 bei 587.6 nm wave. Die Differenz der Meßwellenlängen läßt sich gut über die Abstandsplättchen erklären, wobei damals bei Grün eben-
falls bereits eine leichte Überkorrektur bei der Wellenfrontdarstellung auftaucht.



Auf der opt. Bank liefert dieser Zweilinsen-Korrektor bis 40 mm Felddurchmesser ein sehr gutes Bild ab. Ganz entscheidend ist der richtige
Fokus-Abstand. Der optimale Fokusabstand wären 85 mm von der letzten Fläche der Fassung. Vergrößert man den Abstand, hätte man bei
40 mm Durchmesser bereits Astigmatismus. Das Bild zeigt die Einzellinsen mit einem Abstandsring dazwischen, wobei oben eine Plus-Linse,
unten eine Minuslinse zu sehen ist. Die opt. Daten wird Markus Ludes für sich behalten wollen. Senkt man die Linsen in die Fassung, und
verschließt den Flattner mit einem Haltering, der sich über zwei 1 mm Schraublöcher drehen läßt, dann wird oben der Anschraubring gesetzt,
der den Flattner mit dem Tubus verbindet. Damit hat man eine Verkipp-Möglichkeit, falls Fokal-Ebene nicht exakt mit der Chip-Ebene zusammen-
fallen würden. Von unten her, also die Seite, die zum Fokus zeigt, gibt es weitere Adapterringe, an denen die Kamera befestigt werden kann.



Schließlich nochmals der optimale Abstand zum Fokus, der laut Markus bei ca. 103 mm von der letzten Linsenfläche zum Fokus betragen würde.
Da die letzte Korrektor-Linse einen sehr kurzen Radius hat, es sich also um eine starke Konkav-Fläche handelt, wäre der von mir gemessene
Wert von 85 mm von der letzten Fassungsfläche sehr stimmig mit diesem Wert. Den Beweis für die fotografische Qualität wird vom Besitzer noch
erbracht werden.