aiax-020-Wie gut ist mein Fernrohr - Bericht für Teleskop Service

Diese Eingangs-Frage stellt sich zuallererst der Hersteller, der es entworfen und gerechnet hat,  oft unter großen Mühen. Er hat viele Entwick-
lungskosten hineingesteckt. Im weiteren Verlauf stellt sich dieses Frage auch der Händler und Verkäufer eines Fernrohres, wenn sie keinen
eindeutigen Nachweis zur Qualität des Gerätes vom Hersteller bekommen haben.  Auch wenn ein Fernrohr von privat an privat verkauft wird, 
spielt die Frage eine wichtige Rolle. Dann wird ein Fernrohr über ein Certifikat "aufgewertet"  oder "entlarvt", je nach Interessenslage. Die 
gleiche  Frage stellt sich aber auch der zukünftige Besitzer einer Optik, der die Katze nicht im Sack kaufen will und nach Test-Möglichkeiten 
Ausschau hält. Also Tests,  die er entweder selbst durchführen kann oder von einem Experten durchführen läßt.  Die gleiche Frage schließ-
lich stellt in jedem einzelnen Testfall der Sternfreund an mich selbst, weil ich ihm nach 2-3 Stunden "Durchleuchtung" seiner Teleskop-Optik 
ganz genau sagen soll, wo seine Optik ihre Stärken oder Schwächen hat, möglichst ein- deutig, mit stichhaltigen Dokumenten für die "Experten" 
daheim,  -   aber auch mit Vorschlägen zur Optimierung, wenn diese möglich sind. 

Die so harmlos scheinende Frage muß also sehr sorgfältig und vor allem teleskop-bezogen aufgefaßt und beantwortet werden. (... und hat
schon manchen Sternfreund in den Wahnsinn getrieben) Für diesen Prozeß gibt es eine Reihe von Tests, die der Sternfreund selbst durchfüh-
ren kann, wie den Stern- und Ronchigitter-Test. Oder er entscheidet sich für den weiterführenden  Phasenkontrast- oder Rauhheits-Test, den
Interferometer-Test mit quantiativer Auswertung, oder den Spalttest, oder was immer untersucht werden kann an Newton, Schmitt-Cassegrain,
Frauenhofer, Maksutow, Schiefspiegler etc.Wer mit seinem Teleskop bei mir "aufkreuzt" hat dabei ausreichend Gelegenheit, mir kritisch über
die Schulter zu schauen, meine Meßmethoden kritisch zu hinterfragen und erfährt so unmittelbar auch im Vergleich mit vielen ähnlich gelager-
ten Messungen,  wie gut sein eigenes Fernrohr eigentlich ist. Dieses Angebot nutzen mittlerweile auch eine Reihe namhafter Astro-Händler.


Eigene Testmöglichkeiten

Die Eingangsfrage ist im einfachsten Falle damit zu beantworten, daß man  einen Blick hindurch  wirft. Es ist schon vorgekommen, daß manche
Sternfreunde erst einem Gerät mit einem Strehl von 0.95 ihre Beachtung schenken. Wer also bei diesem vernünftigsten aller Tests, den es gibt,
kein scharfes Bild bekommt, oder bereits bei niedriger Vergrößerung kein ordentliches Bild bekommt, muß darüber nachdenken. woran das liegt.
Oft sind es wirklich nur Kleinigkeiten.

1. Der Sterntest  -  siehe auch http://r2.astro-foren.com/index.php/de/schwerpunkt

Beim Sterntest richtet man sein Teleskop auf einen hellen Stern (z.B. Polarstern, weil er sich nicht bewegt) und stellt das Okular einfach unscharf.
Also innerhalb vom Brenn- punkt und danach außer halb vom Brennpunkt. Dabei sollte man den Stern genau in die Mitte des Okulars "schieben". 

Dieser Test kann von jedem durchgeführt werden. In letzter Zeit wurde der Sterntest populär u.a.  durch das Buch "Star Testing Astronomical Teles-
copes" von H.R. Suiter im Willmann- Bell- Verlag. Passend dazu gibt es das Aberrator-Simulations-Programm, das den Sterntest  künstlich rechnet.
Aber Vorsicht: Nicht alle Fragen beantwortet der Sterntest zuverlässig. Im folgenden  Beispiel dokumentiert dieser Test in erster Linie die rauhe
Oberfläche. Ob der ausgefranste intrafokale Rand der abfallenden Kante oder der Unterkorrektur zuzuordnen sind, beantwortet dieser Test leider
nicht. Auch eine PV- und Strehl-Prognose wären hier riskant.



Völlig anders ist das folgende Beispiel. Hier sorgt ein unterkorrigierter Spiegel mit hochgezogenem Rand  im extrafokalen Sternscheibchen
für einen kräftig ausgefransten Rand. In diesem Fall kann man bereits im extrafokalen Sternscheibchen, linkes Bild,  die gesamte Topografie 
erkennen, rechts das PhasenKontrast- Bild. 




Wer hingegen bei seinem Sterntest diese Bilder sieht, hat außer einer ganz zart abfallenden Kante weiter nichts zu befürchten. Dies erkennt
man am "Lichtwulst" in der rechten extrafokalen Aufnahme, die am künstlichen Stern bei doppelter Genauigkeit in Autokollimation gemacht
wurde. Es war ein Spitzen-Spiegel mit einem kleinen Schön- heitsfehler, der sich aber abblenden läßt, aber nur für die Perfektionisten sinnvoll.




Mit dem Sterntest läßt sich der Justierzustand sehr gut beurteilen. Astigmatismus von Haupt- oder Fang- spiegel ist klar zu erkennen, die
Glätte der Politur ebenfalls. Als quantitativer Test wird der Sterntest leider oft überschätzt. Es ist ein schneller Test für die Praxis aber mehr
auch wieder nicht.

2. Der Ronchi-Gitter-Test(siehe auch die Einzelberichte in (Berichts-Übersicht)

Prinzipiell ist dieser Test ein Test mit einem verkleinerten Gartenzaun, etwa 10 senkrechte "Latten" und ihre Zwischenräume pro mm. Diesen
"Zaun" stellt man intra- oder extrafokal in den von der Optik erzeugten Lichtkegel, kurz vor oder hinter dem Fokus. Ist die Optik in Ordnung,
bekommt das Auge Bilder zu sehen, wie die zwei folgenden.

Der Ronchi-Gitter-Test ist ein weiterer sehr aussagekräftige  Test, den der Sternfreund mit einem auf- gedampften Ronchi-Gitter (10 - 20 lp/mm
Gitterkonstante gibt es bei jedem Händler) direkt am Stern durchführen kann. Man sollte ihn grundsätzlich intrafokal benutzen. Jedenfalls sind
alle Beispiel intrafokal entstanden: Dieser Hersteller ist für seine hochwertigen Spiegel hinlänglich bekannt  -  allerdings auch zu einem hoch-
wertigen Preis. Neben der perfekten Parabel zeigt dieser Test intrafokal in Autokollimation eine ruhige, gleichmäßige Fläche zwischen den
hellen Streifen, ebenso schnurgerade die Beugungslinien dazwischen. Hier haben wir es mit einer äußerst glatten, zonenfreien Fläche zu tun.
Aber auch preisgünstigere Hersteller schleifen solche guten Spiegel.





Ähnlich gut ist die Qualität eines bekannten fernöstlichen Spiegel-Lieferanten, eine hauchzarte Zone schmückt den Rand bei ca. 90%. Auch
mit diesem Spiegel kann man eine optimale Leistung garantieren, ohne einen Prüfer bemühen zu müssen. Alle diese Testbilder entstanden
in Autokollimation gegen einen Planspiegel in doppelter Genauigkeit.




Für die Ermittlung der sphärischen Abweichung einer Optik ist der Ronchi-Gitter-Test ideal. Im linken Bild kann man den farbabhängigen
Öffnungsfehler (Gauß-Fehler) als zarte Überkorrektur erkennen, während rechts das Multiscope, die Neuentwicklung eines Schiefspieglers
eine Unterkorrektur erkennen läßt. (Bei Überkorrektur fallen intrafokal die Randstrahlen länger als die Mittelpunktsstrahlen, das Gitter ver-
formt sich bauchig.)




Eine solche Ronchi-Gitter-Aufnahme ist eine Katastrophe.



... das zeigte bereits der dazu durchgeführte Sterntest klar und eindeutig. Leider wurde dieser Test vor dem Kauf nicht gemacht.



Die Stärke des Ronchi-Gitter-Test:

Der Ronchi-Gitter-Test zeigt eindeutig die Korrektur eines opt. Systems, zeigt Zonen und abfallende Kante, und zeigt ganz klar den Zustand
der opt. Flächen bzw. die Summe der opt. Flächen. Er zeigt nur begrenzt Astigmatismus und taugt nur bedingt zur Ermittlung von PV- und
Strehl-Werten, obwohl es dafür Programme gibt. 

Damit ist der Teil der Tests, die der Sternfreund am nächtlichen Himmel selbst ausführen kann, (außer natürlich noch dem Foucault-Test), 
schon erschöpft. (Den Roddier- Test will ich der Vollständigkeit halber ebenfalls erwähnen als quantitativen Sterntest.)

Fazit: Die gerade beschriebenen beiden Tests kann jeder Teleskop-Besitzer selbst am Sternhimmel durchführen. Wer damit richtig umgehen
kann, erfährt bereits damit die volle Wahrheit.

3. Der Foucault-Test

Beim Foucault-Test schneidet eine scharfe Kante oder Rasierklinge den Lichtkegel exakt im Fokus ab. Da der Fokus im Raum verteilt ist, und nie
exakt nur in einer Ebene bzw. Punkt, das wäre der Idealfall, entsteht bei richtiger Position der Schneide ein Schattenbild, das überdimensioniert
die "Landschaft" der opt. Fläche und deren Wellenfront sichtbar macht.

Der Foucault-Test ist ein typischer Labor-Test, der am genauesten bei einer Autokollimations-Anordnung funktioniert, siehe die Abbildung. Am
Stern kann man ihn zur Beurteilung der Luftunruhe einsetzen, aber viele Spiegelschleifer benutzen ihn als "einzig wahren" Test für die Parabel-
korrektur und vor allem, für quantitative Aussagen. Und da ist dieser Test überfordert und liefert zu gute PV-, RMS- und Strehlwerte ab.



Bei einem mäßig guten Spiegel schaut das in Autokollimation so aus:

Als Topografie-Test zur Ermittlung der "Landschaft" einer Fläche, ist dieser Test nahezu unübertroffen wegen seiner Empfindlichkeit. Zur
Ermittlung von PV-, RMS- und Strehl-Werten ist selbst der weiterführende caustic-Test kritisch. weil er auf einer Linie mißt, und nicht auf  
einer Fläche.  
Die Schutzbehauptung, daß der Spiegel ja rotationssymmetrisch sei, stimmt bereits bei  einer astigmatischen Fläche nicht  
mehr. Astigmatismus wird  mit diesen Tests nicht erfaßt, auch   
andere irreguläre Flächen-Strukturen  nicht. Dadurch ergibt sich gerade 
beim Peak to Valley Wert   
eine irritierende Differenz: Während durch die Linien-Messung sehr kleine PV-Werte die Regel  sind und hart
näckig verteidigt werden, entsteht über die Interferometer-Flächenauswertung   
ein Gesamt-PV-Wert, in den zuallererst der Astigmatismus 
als Fehler eingeht und andere   
Flächen-Unregelmäßigkeiten.

Weil aber manche Spiegelschleifer keine andere Möglichkeiten haben, Flächen auch als Flächen zu messen, läßt sich dieser Disput mit ihnen
nicht klären. Der geneigte Leser wird mir glauben, daß ich endlose weitere Bilder des Foucault-Testes anzubieten hätte. Die schaut er sich aber
besser bei einem Treffen bei mir auf dem  Monitor an.


4. Der Phasenkontrast- oder Rauhheits-Test   (eigener Bericht)

Prinzipiell wird bei diesem Test das direkte Licht mit einem Filter auf unter 1% gedrückt und dann mit dem benachbarten Streulicht geringer I
ntensität verglichen. Über diesen Phasen- 
additions-Effekt kommen die unruhigen Strukturen im rechten Beispiel sehr deutlich zum  Vorschein.
siehe auch:  http://www.astrosurf.com/tests/contrast/contrast.htm#haut

Allmählich setzt sich die Erkenntnis durch, daß der Strehlwert einer Optik zwar wichtig, aber nicht alles ist. Hohe Vergrößerungen mit hohem
Kontrast sind nur bei besonders glatten Spiegeln möglich. Es ist das Streu- licht, das den ungetrübten Blick entscheidend stören kann. 

Dieser Test ist auf einer anderen Seite näher beschrieben:  



Auch bei diesem Test gäbe es noch viele beeindruckende Bilder, die aber dem Sternfreund erst etwas nützen, wenn es sich um sein eigenes
Teleskop handelt.

5. Der Interferometer-Test  siehe auch Bericht Bath-Interferometer

Je nach Setup, läßt sich der Test in Autokollimations mit doppelter Genauigkeit durchführen, in Kompensation gegen eine Plankonvex-Linse
oder gegen einen Kugelspiegel in einfacher Genauigkeit, oder einfach aus dem Krümmungsmittelpunkt der Kegelschnitt-Fläche, also Ellypse,
Parabel oder Hyerbel. Das folgende Beispiel ist ein temperatur-"verbogener"   perfekter 
Newtonspiegel, weil die Rückseite ca. 2 Grad Celsius
wärmer ist, als die Spiegelvorderseite.  
Diese Situation hat man vor allem nachts bei  fallenden Temperaturen.



Das Gegenbeispiel ist ein unterkorrigierter Newton-Spiegel mit der Durchbiegung in die andere  Richtung.



Rechts im nachfolgenden Bild erkennt man eine höllisch überkorrigierte Sphäre, in diesem Fall ist es eine Parabel aus dem Krümmungs-
mittelpunkt, die im Krümmungmittelpunkt nichts anderes ist als eine überkorri- gierte Sphäre. Links daneben ebenfalls ein wichtiger Test
auf möglichen Astigmatismus, der beson- ders bei großen Spiegel wichtig ist. Dabei muß große Sorgfalt auf die Spiegellagerung gelegt
werden. 




6. Der visuelle Spalt-Test

Dieser viselle Test kommt der Praxis am nächsten. Leider gelingt es mir nur bei hochleistungs-Optiken, diesen Spalt bei 1000-2000-facher
Vergrößerung noch gut dokumentieren zu können. Bei Standard-Optiken sind nur die groben Strukturen wie die beiden "Nasen" rechts zu
erkennen oder "ersaufen" im Streulicht. Wobei unterschieden werden muß in Hintergrund-auf- hellendes Streulicht und in Zonen-Streulicht,
das für die unscharfen Kanten verantwortlich ist.



7. Quantitative Auswertung mit FringeXP

Seit einiger Zeit gibt es ein Auswert-Programm, FringeXP, das man u.a. hier downloaden kann mit einer kleinen Anleitung. Bis zu F/4.5 Newton-
spiegeln kann man mit ziemlicher Genauigkeit einen Newton-Spiegel über ein Interferogramm (z.B. mit dem (Bath-Interferometer)Bath-Interferometer)
aus dem  Krümmungs- mittelpunkt auf Null umrechnen, ja sogar sein thermisches Verhalten durch die "best fit conic constant" simulieren, z.B. bei unter-
korrigierten Newton-Spiegeln. Damit kann der interessierte Sternfreund selbst überprüfen, ob die vom Prüfer ermittelten Werte realistisch sind
oder nicht und die Diskussion um überzo- gene Strehl-Werte wird vielleicht etwas realistischer, wenn man auch das folgende Beispiel entspannt
aufnimmt. 

Zum Schluß ein professionelles Testergebnis:

Allen strehlsüchtigen Sternfreunden sei dieses Bild als ernstgemeinte Mahnung vorgehalten.