Lichtverlust im Binoansatz

  • Hallo,


    ich wollte schon immer mal wissen, wieviel Licht bei Verwendung eines Bino-Ansatzes letztendlich wirklich im Auge des Betrachters ankommt.
    Um dies zu messen, hab ich folgenden Aufbau gemacht:



    An einem 2-Zoll Zenitspiegel wurde an einem Stutzen ein 35mm Kleinbildobjektiv befestigt.
    Zwischen Objektiv und Lampe ist ein Zwischenring befestigt, der eine diffuse Scheibe hält.
    In den Okularstutzen des Zenitspiegels kommen jeweils der Bino-Ansatz bzw. ein Distanzstück, um den optischen Weg des Binoansatzes (137mm) auszugleichen. Die Glaswege wurden vorab am Teleskop gemessen.
    In ein Stutzen des Binoansatzes kommt ein Blindstopfen um Fremdlichteinfall zu verhindern, in den anderen ein Okular.



    Am Einblick des Okulars ist eine Mattscheibe ( Transparentpapier) befestigt.
    Nachdem ich verschiedene Messwertaufnehmer ausprobiert und wegen unzureichender Linearität aussortiert habe, verwende ich jetzt einen Belichtungsmesser Gossen SixtarII mit SBC (Silizium Blue Cell).
    Da die Skala für die erwarteten Meßwerte etwas grob ist, hab ich ihn aufgeschraubt und ihm einen Anschluß für ein Digitalvoltmeter spendiert.[:D]
    Damit sind nun reproduzierbare Messungen möglich, die mir sowohl von der Genauigkeit als auch der Linearität (siehe Diagramm) für das Geplante ausreichend genau erscheinen.
    Der Belichtungsmesser wurde so auf das Okular montiert, das er die ausgeleuchtete Fläche auf der Mattscheibe "sieht".
    Zur eigentlichen Messung wird das Okular samt Belichtungsmesser dann in den Stutzen des Binoansatzes oder den der Distanzhülse gesteckt.
    Durch Schließen der Blende am Objektiv um jeweils eine Stufe gelangt nur noch die Hälfte des einfallenden Lichts zum Belichtungsmesser, bei vier Meßpunkten ergeben sich die nachfolgend aufgeführten Ergebnisse und Kurven wie im Diagramm dargestellt:



    1. Messung, Okular 18mm Brennweite mit Distanzhülse zum Ausgleich des Glasweges



    2. Messung, Bino-Ansatz mit 18mm Okular



    3. Messung, Bino-Ansatz mit Glaswegkorrektor 2,1fach, 67mm Distanzhülse und 18mm Okular




    Das zugehörige Diagramm zeigt eine (meiner Meinung) hinreichende Linearität.
    Reihe 1: nur Okular mit Distanzhülse 137mm
    Reihe 2: Bino-Ansatz mit Okular
    Reihe 3: Bino-Ansatz mit Glaswegkorrektor 2,1 fach und Distanzhülse 67mm


    Die ermittelten Verluste von ca.10% pro Strahlengang erscheinen mir realistisch. Am Teleskop kommen damit etwa 80% von dem an den Okularen an, was monokular zur Verfügung steht.
    Was ich mir noch nicht erklären kann, sind die überproportional hohen Verluste mit Glaswegkorrektor.


    Gruß Ulli

  • Hallo Ulli,


    hat das <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Was ich mir noch nicht erklären kann, sind die überproportional hohen Verluste mit Glaswegkorrektor<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">nicht mit der durch den GWK verlängerten Brennweite zu tun (Du hast damit ja bei gleiche Öffnung - Blendeneinstellung - ein ganz anderes Öffnungsverhältnis), oder liege ich da jetzt ganz falsch [8)]?


    Was ich jetzt auch nicht ganz verstehe sind diese 2 Angaben:
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">3. Messung, Bino-Ansatz mit Glaswegkorrektor 2,1fach und 18mm Okular<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote"> und dann
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Reihe 3: Bino-Ansatz mit Glaswegkorrektor 2,1 fach und Distanzhülse 67mm<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote"> Warum jetzt eine 67mm Distanzhülse?


    Gruß,
    René

  • Hallo René,


    die 67mm lange Distanzhülse bei Verwendung des Glaswegkorrektors muß dazwischen, damit die Verhältnisse wieder stimmen. Am Teleskop verringert der Glaswegkorrektor den Glasweg des Binoansatzes auf 67mm gegenüber 137mm ohne.
    Damit die Messung die Verhältnisse so wiedergibt, wie sie beim Beobachten sind muß der Abstand eingehalten werden.
    Danke für den Hinweis, ich werde die Beschreibung korregieren.


    Der hohe Lichtverlust des GWK hängt sicher mit dem geänderten Öffnungsverhältniss zusammen, aber eigentlich (so glaube ich zumindest) müsste der Verlust irgenwo in der Nähe von Wurzel 2,1 = 1,45 sein, ist aber bei 1,7.


    Gruß Ulli

  • hallo Ulli,


    sehr interessante Messungen hast du da gemacht.


    Wir hatten neulich hier eine Diskussion über den Helligkeitsgewinn beim binokularem Sehen.


    Was interessant wäre, wäre mal ein direkter Vergleich der Grenzhelligkeit in einem Fernrohr mit monokularem Sehen und Binoansatz bei gleicher Vergrösserung.


    Anwender haben mir berichtet, dass dabei auf jeden Fall ein Helligkeitsverlust auftritt. Über quantitative Werte habe ich bisher noch nichts gehört.


    clear skies


    Wolfgang

  • Hallo Ulli,


    ich finds toll, was Du Dir für eine Arbeit mit der wirklich interessanten Frage machst, wie hoch die Glaswegverluste im Binokularansatz sind. Da ich selbst in nicht zu ferner Zukunft ein Binoscope bauen möchte interssieren mich deine Ergebnisse natürlich ganz besonders.


    Ich möchte mal meine "two cent" beitragen:


    Frage: Ich sehe, du nimmst als Lichtquelle eine Halogentischlampe. Die strahlt natürlich auch sehr stark im nahen Infrarot. Könnte es sein, daß dieser Infrarotanteil zu einem Messfehler führt? Man kann dies leicht überprüfen, indem man z.B. einen IR Blockfilter vorsetzt oder eine leuchtstarke weisse LED statt Halogenlampe nimmt und die Messungen wiederholt.


    Anmerkung: Was auch eine m.E. sehr grosse Rolle bei dem Vergleich spielt ist die prinzipiell unterschiedliche Wahrnehmung bei monokularer und binokularer Betrachtung. Idealerweise wird ja das Licht im Binoansatz in zwei Strahlengänge a 50%-x (x steht für den Binoverlust) geteilt. Jetzt ist es aber so, daß das Auge diese 2 x (50%-x) anders wahrnimmt, als 1 x 100% wie bei monokularer Betrachtung. Nach diversen Berichten einerseits angenehmer, weil natürlicher (sofern der Benutzer keinen Fehler der Augenachse hat, den er nicht mehr ausgleichen kann: führt zu Schwindel und/oder Kopfweh), andererseits wird von einem Verlust an wahrgenommener Helligkeit berichtet. Dieser "Wahrnehmungsverlust" wird in mehreren (Amateur-)Quellen mit ca. einer halben Magnitude angegeben. Dies entspräche umgerechnet einem Faktor von 1-(1/sqrt(2.5)), entsprechend ungefähr ca. 1/3. Ca. 1/3 Des Lichts geht also wahrnehmungs- UND glaswegmässig verloren. Dieser Verlust wird aber von vielen gern in Kauf genommen, insbesondere bei helleren Objekten, weil die binokulare Betrachtung als wesentlich entspannter empfunden wird. Für schwächere Objekte kann man ja auf die monokulare Betrachtung zurückfallen.


    Trotzdem ist wichtig zu wissen, wieviel von diesem (ca.) ein Drittel an Verlust auf das Konto der Glaswege gehen. Übrigens scheint es so zu sein, dass im Glas heutzutage dank guter Glassorten kaum noch Verluste entstehen, sondern überall dort, wo das Licht an Grenzflächen kommt. Pro Grenzfläche kann bei sehr guter Vergütung von einem Verlust von ca. 0.5% ausgegangen, ohne Vergütung sollen bei ansonsten quasi perfekter Geometrie ca 5% verloren gehen. Wie hoch die Verluste am Strahlteiler sind ist mir allerdings auch unbekannt.


    Da die Strahlengänge ja parallel sind, noch eine Frage: darf man die Verluste pro Strahlengang wirklich zusammenaddieren?


    Beste Grüsse
    Herbi

  • Hallo,


    (==&gt;) Wolfgang: Den Thread über das binokulare Sehen hab ich auch mit Interesse verfolgt. Ich tue mich allerdings noch etwas schwer damit, die Unterschiede zu quantifizieren. Beim Vergleich Echt-Bino zu Binoansatz passt das, was man visuell wahrnimmt nicht mit der Theorie überein.
    Wir haben beim diesjährigen ITV mit meinem 2x10" Bino, 9mm Nagler Okularen bei 138facher Vergrößerung beobachtet, parallel dazu mit meinem 16Zöller, Binoansatz und zwei 16er Naglern (121fach).
    Die Eindrücke waren stark unterschiedlich und wurden zudem auch individuell unterschiedlich wahrgenommen.
    Da spielen meine Erachtens viele Faktoren eine Rolle, die sich so einfach gar nicht quantifizieren lassen.


    (==&gt;) Herbie:
    Der Hinweis mit dem IR ist gut, ich werde am WE noch mal mit der blauen Diode aus meinem Foucaulttester messen.
    Addieren kann man die Verluste meines Erachtens schon, da mich ja primär erst mal nur interessiert hat wieviel von dem, was unten in den Binoansatz reingeht oben auch wieder rauskommt.
    Was danach passiert, ist ein anderes Kapitel...


    Gruß Ulli

  • Hallo Ulli und alle anderen Binobesessenen,
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wir haben beim diesjährigen ITV mit meinem 2x10" Bino, 9mm Nagler Okularen bei 138facher Vergrößerung beobachtet, parallel dazu mit meinem 16Zöller, Binoansatz und zwei 16er Naglern (121fach).
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    wenn ich mich recht erinnere erschien das Objekt im Binoansatz bei 121fach größer als im Echtbino bei 138fach.
    Das konnten wir uns nicht erklären, möglicherweise liegt das am kleineren Gesichtsfeld des Ansatzes.
    Ulli, wie war das den mit der Helligkeit ? Erschien es im 2x10 Zöller heller ?
    Viele Grüße
    Jörg

  • Hallo Jörg,


    so wie Du es beschreibst habe ich es auch in Erinnerung.
    Außerdem war das Bild im 2x10" heller und der Eindruck war plastischer.
    Das ist insofern erstaunlich, als der 16er nach Abzug der Obstruktion und der Verluste durchs Bino (mal mit 20% angenommen) immer noch einem 14Zöller entsprechen würde, der 2x10er abzüglich Obstruktion und 5% für die Zenitspiegel einem 13.5er.


    Gruß Ulli

  • Hallo Ulli,
    das Thema "Verluste am Binoansatz" wird ja heiss diskutiert, da kommt so ein Versuch gerade recht. Ich finde den Versuch richtig durchgeführt, zumindest kann ich keine Fehler entdecken.


    Ich habe aber Schwierigkeiten mit deiner Prozentrechnung:
    Der Lichtabfall in Blendenstufen (Messung 1 zu Messung 2) ist im Mittel 1,19 Blendenstufen, soweit so gut. Da eine Blendenstufe 100% sind (=Aufteilung in die zwei Strahlengänge), haben wir 0,19 Blendenstufen Verluste, also 19%. 19% Verlust in jedem Strahlengang und auch insgesamt für beide Strahlengänge 19%. Warum halbierst du die Prozente pro Strahlengang und addierst sie dann wieder zusammen (deine 2. Tabelle unten)? Herbie hat auch schon darauf hingewiesen


    p.s.
    Vielleicht könnte man den Verlust mal theoretisch nachrechnen? Dazu müste man wissen:
    - Wieviel Glas Luftflächen hat ein Bino pro Strahlengang?
    - Wie hoch ist der Verlust pro Fläche? Herbie schreibt ja 0,5%, aber ich höhre verschiedene Angaben.
    - Wieviel schluckt 14 cm Glasweg bei gutem optischem Glas?
    - Verlust am Strahlenteiler? Wie funktioniert die Strahlenteilung überhaupt?


    Wer hilft, das abzuschätzen?

  • Hallo Stathis,


    die 19% halbieren sich, weil beim Schließen der Blende um eine Stufe lediglich die Hälfte des anfangs vorhandenen Lichts (= 50%) "abgeblendet" wird. Das Schließen der Blende um eine weitere Stufe reduziert diese 50% wiederum um die Hälfte, von den anfangs vorhandenen 100% Licht sind nach Schließen der Blende um zwei Stufen also noch 25% da.
    Wenn ich den absoluten Verlust berechnen will, muß ich zu dem Wert für eine volle Blendenstufe (den ich ja messen kann) den Zuwachs durch die Glaswegverluste anteilig für die nächste Blendenstufe mit berücksichtigen, daher 9,5%(absolut) statt 19%(Anteil Blendenstufe) pro Strahlengang.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Warum halbierst du die Prozente pro Strahlengang und addierst sie dann wieder zusammen (deine 2. Tabelle unten)? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Weil ich nicht absolut messen kann, sondern nur vergleichend.
    Streng genommen müßte man beide Strahlengänge messen und addieren, hab ich aber nicht gemacht, da der Unterschied zwischen den beiden Stutzen so gering war, das ich sie mit dem Aufbau nicht zuverlässig ermitteln konnte.
    Sicher kann man einwenden, das unterm Strich das Gleiche rauskommt, aber messtechnisch halte ich es für richtig, die Verluste pro Strahlengang zu ermitteln und den Verlust des Gesamtsystems als Summe der Einzelverluste anzugeben.
    Es wäre interessant, zu dieser Frage die Meinung der Optik- und Meßtechnik- Fachleute hier auf dem Board zu hören.


    Gruß Ulli

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