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 Astronomie - der Teleskop-Selbstbau (ATM)
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9698 Beiträge

Erstellt am: 08.02.2013 :  00:36:21 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo

nach dem ich nun dachte endlich alle optischen Teile für mein Shack-Interferometer zusammenzuhaben bin ich auf etwas gestoßen was mich gar nicht in Ruhe lässt.
ich beschreibe es erst mal im groben, die Lochblende vor dem Laser sitzt direkt auf dem Teilerwürfel, die Referenz ist angekittet und bündelt die Lichtquelle auch wieder auf den Teilerwürfel.
Das macht es unmöglich mit einem Objektiv dicht genug heranzukommen, ebenfalls ist es nicht möglich durch den Würfel den Spiegel scharf mit der Kamera einzustellen. Also musste eine Zwischenoptik her, ein 25mm Kellnerokular erfüllte diese Aufgabe erstaunlich gut so das die dahinter gestellte Webcam dadurch ein Gitter das ungefähr vom Feld für einen f/3 Spiegel ausreicht scharf und ohne Distorsion abbildet.
Die Freude war groß und die Einrichtbarkeit der Kamera war merkwürdigerweise sehr einfach, das Licht fand recht freiwillig durch das Objektiv.
Erschrocken hat mich dann allerdings das Ergebniss, einen 6 Zoll f/6 wie einen Dreispitz aussehen zu lassen ist schon eine poliertechnische Heldentat. Allerdings mehrmaliges neu einrichten führte immer zu anderen Fehlern, Vorrangig Asti und Trefoil, vermutlich auch Koma, das Einzige was noch real war war die sphärische Korrektur, gut dafür braucht man aber kein Interferometer.

Habe da eine Weile drüber gegrübelt, es scheint einfach so das der stumpfe Lichtkegel und das Webcamobjektiv insgesamt zu einem Makroobjektiv wird, wobei die einfache Ausrichtbarkeit der Webcam, zumindest was die Abbildung des Spiegels im Fremdlicht betrifft und die Bereitwilligkeit ein Interferogramm durchzulassen trügerisch ist. Kleinste Verkippungen oder Verschiebungen der optischen Achse der bei dem kleinem Objektiv stark gekrümmten Linsen führt enorm starke Fehler ein.



Nun der Haken, den stumpfen Lichtkegel habt ihr im Prinzip auch, einzig das große Objektiv der Canon sorgt dafür das ihr da ihr ja nur den kleinen mittleren Teil der Linsen benutzt die ja recht flach sind und die kleine Blende dike euch zwingt die Kamera etwas genauer auszurichten, bewahrt euch vor schlimmeren.
Nun fragt sich wieviel Prozent das in dem Fall ausmacht, weiters fragt sich wie stark die Distorsion des Canonopbjektives vorhanden ist, allein die führt zu einen schönen verfälschung der konischen Konstante.

Nun gut in meinem Anwendungsfall scheint es das sich das Interferogram ohne jede weiter Hilfsoptik und ohne jede Verzeichnung auf eine Mattscheibe projizieren lässt. Das Webcamobjektiv könnte dieses Bild aus 10cm Entfernung mit nur geringer Distosion von 0,3% Aufnehmen das würde dann wohl nur Auswirkungen auf die 3 Kommastelle haben. Ich Frage mich ob ich da diesmal richtig liege oder mir wieder neue Probleme einhandele?

Gruß Frank

Bearbeitet von: FrankH am: 08.02.2013 18:10:24 Uhr

Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6871 Beiträge

Erstellt  am: 08.02.2013 :  09:44:41 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Frank,

könntest du bitte eine Skizze mit den Hauptmaßen deines Shack-(Cube?)Interferometers einstellen? Ich hatte vor mehr als 5 Jahren selber mal damit experimentiert weiß aber gar nicht mehr auswendig wie es genau funktioniert. Einige Worte zu dessen Vorzügen wären sicher ebenfalls willkommen.

Gruß Kurt


Bearbeitet von: am:
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PeJoerg
Altmeister im Astrotreff


1090 Beiträge

Erstellt  am: 08.02.2013 :  10:27:40 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Frank,
ist das Interferogramm bei der Aufnahme schon verzeichnet / unrund?
Viele Grüße
Jörg

Ausrüstung: Mehr als ausreichend, aber nie ganz zufriedenstellend.

Bearbeitet von: am:
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9698 Beiträge

Erstellt  am: 08.02.2013 :  12:19:58 Uhr  Profil anzeigen
Hallo

der SPIEGEL erscheint auf dem Bild schön rund, die Verzerrung der Streifen sieht man aber schon.

Bilder kann ich erst heute Abend machen, dann auch eine Skizze

Gruß Frank

Bearbeitet von: am:
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9698 Beiträge

Erstellt  am: 08.02.2013 :  19:17:09 Uhr  Profil anzeigen
Hallo

wie versprochen eine Skizze
im Prinzip wird zwischen der Lochblende und der Referenz kein Dreck mehr sein, fällt das Licht von der Referenz ins Pinhole zurück ist alles bestens justiert, würde man soviel Arsch in der Hose haben das Pinhole auch noch aufzukitten wäre das Interferometer absolut justierstabiel. Man misst schön auf der optischen Achse, wenn es sein muß Spiegel mit f/1, allerdings ist es schwierig so einen fetten Lichtkegel durch ein Pinhole zu bekommen, optimal wäre da auf ein 0,17mm dickes Abdeckplätchen ein aufgedampftes Loch zu haben.



die Zentrierung des Webcamobjektives (links) ist wegen der Größe schwierig, die starken Linsenradien dürften bei Dezentrierung und Verkippung erhebliche Fehler einführen
Aber im Prinzip müsste es reichen statt dem Kellner eine Mattscheibe.
Das Webcamobjektiv hätte keine schwierigkeiten das Bildchen aus 10cm Abstand abzufotografieren, Distortion tritt da nur mit 0,3% auf und man könnte den Abbildungsmaßstab einfach durech verschieben der Mattscheibe bestimmen um den Chip gut auszunutzen

und ein Interferogramm,



eigentlich sehr schön kontraststark, das ist ein 6Zoll f/6 FALSCH 325mm mit Roc2996mm und das Bild ist nicht bearbeitet, kam so aus der Webcam, das ist eine Logitech C600 mit einem Chip ca. 5x3,5mm und echten 1600x1200Pixeln Auflösung. Eigentlich ausreichend und so günstig das man sie fest montiert lassen kann. Schwierig ist auf die Platine erst mal eine PCB Objektivfassung M12x05mm aufzuzkleben, diese muß wegen ein paar kleiner SMD Wiederstände etwas befeilt werden. Daher wohl auch noch etwas Dreck auf dem Chip.

Gruß Frank

Bearbeitet von: FrankH am: 08.02.2013 20:11:40 Uhr
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PeJoerg
Altmeister im Astrotreff


1090 Beiträge

Erstellt  am: 08.02.2013 :  19:48:23 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Frank,
ein wenig unrund ist das I-Gramm schon, aber nicht dramatisch.
Ich habe es mal ausgewertet, dabei komme ich auf eine CC von -5.
Da stimmt irgend was nicht.
Viele Grüße
Jörg

Ausrüstung: Mehr als ausreichend, aber nie ganz zufriedenstellend.

Bearbeitet von: am:
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9698 Beiträge

Erstellt  am: 08.02.2013 :  20:08:06 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Jörg

Oh ist mein Fehler,
ich hatte zwei verschiedene Spiegel vermessen, beides nicht meine, der hatte 325mm Durchmesser und ROC 2996mm.
Aber war auch nur ein als Beispiel für den Abbildungskontrast und der ist in dem Fall wegen der fast 3m Abstand zwischen Referenz und Prüfling noch erstaunlicher.

Gruß Frank

Bearbeitet von: am:
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Gert
Altmeister im Astrotreff


2562 Beiträge

Erstellt  am: 08.02.2013 :  20:40:42 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Gert's Homepage
Hallo Shack Fans,

Wie klappt es beim Shack eigentlich mit der Kohaerenzlaenge?
Die zwei Arme des I-Meters sind ja doch sehr unterschiedlich lang.
Gehen da Laserdioden noch?

Clear Fringes,
Gert

Bearbeitet von: am:
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mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2552 Beiträge

Erstellt  am: 08.02.2013 :  21:34:41 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage
Hallo Frank,

Zitat:
Original erstellt von: FrankH
Aber im Prinzip müsste es reichen statt dem Kellner eine Mattscheibe.



Damit kriegst du den Rand des Spiegels nicht scharf aufs Bild, ohne Objektiv wird es nicht gehen.

Wie justierst du das Pinhole, so dass es genau im Krümmungsmittelpunkt der Referenzfläche sitzt?

Gruß
Michael

Bearbeitet von: am:
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9698 Beiträge

Erstellt  am: 08.02.2013 :  21:41:38 Uhr  Profil anzeigen
Hallo

habe da einen grünen Laser, dort wird ja aus IR Laserdiode mit 1064nm über einen Kristall die 532nm Wellenlähge erzeugt, da gibt wohl der Kristall die Stabilität vor.
durch die möglichst kleine Blende passen wenn man ein Optik davor hat die einen Farblängsfehler hat ja dann auch nicht mehr alle Wellenlängen, so kommt Eins zum Anderem um den Kontrast hochzuhalten

leider habe ich vergessen ein gutes IR Sperrfilter mit zu verbauen, und habe tatsächlich schon ein zweites andersfarbenes schwaches Interferogramm gleichzeitig im Bild gehabt.

verrückt ist das wenn man fokusiert der Kontrast plötzlich nachlässt und ein paar mm weiter wieder auftaucht, als gäbe es tote Bereiche, ich kann mir vorstellen das eine Wellenfront mit zB. 10% längerer Wellenlänge sich nach 10lambda mit der parallelen Nachbarwellenlänge überlagert, das kann dann zu Auslöschungen führen?

ist nicht so ganz unproblematisch, aber ich betreibe das um schnellere Spiegel überprüfen zu können, vielleicht auch mal ein f/2,5 für einen Cassegrain? das macht dann im Focault auch keinen Spaß mehr.

im Prinzip ist es nicht viel anders als beim Michelson oder Ceravolo,
interessant ist das auf den Würfelflächen das Licht etwa in Arrydiskgröße passiert, die Würfelflächen spielen so von der Qualität eine untergeordnete Rolle, Staub kommt da auch nicht mehr zwischen, entweder die paar µm sind sauber oder zu,
und dann ist es unglaublich kompakt und ließe sich justierstabil ausführen.
so ganz stimmt die Skizze ja nicht, die äußeren Strahlen werden auf alle Fälle am Glas gebrochen, aber kommen da der Punkt direkt auf dem Glas ist auf alle Fälle alle aus einem Punkt,
da der ROC der Referenzlinse auch auf diesen Punkt ausgerichtet ist passieren die Strahlen diese ungebrochen da ja jeder Strahl "senkrecht" auf die Linsenfläche auftrifft.

Schade ist das das PDF Dokument auf dem Server der uni Arizona von Shack selbst nicht mehr verfügbar ist, erstaunlicher Weise scheint es so das der Kerl noch erstaunlich lebendig ist , das gerade erst entwickelt hat und wohl erst vor sehr wenigen Jahren Anwendungs- und Patentreif? bekommen hat, seit dem ist das PDF wo das Shack recht gut beschrieben war jedenfalls weg.
Aber ist mir egal ich finde die Bauform gut und muß es wegen schnellerer Spiegel zu laufen bekommen.
Im Prinzip wäre es für Grobmotoriker bestimmt besser gewesen größere Bauteile zu benutzen, aber dieser Wüprfel und eine dazu passende Linse war käuflich, wobei man sagen muß das Alois mir die Linse noch ganz ordentlich aufgehübscht hat, die Linse war auch so das sie etwas dicker war so das man sie auf Maß dünner schleifen konnte damit der ROC direkt auf die Würfelfläsche kommt.
Aber im Prinzip werde ich wohl sehr selten überhaupt mehr wie die inneren 50% der Linse benutzen, also 6mm bei ROC 20 macht etwa Spiegel mit f/1,6 aus dem ROC gemessen, bei Vermessung von f/4 Spiegeln werden nur die inneren 2,5mm der Referenz genutzt, die Chance das die Linse in dem Bereich stimmt ist eigentlich groß? kenne mich da in der Fertigung nicht so aus, ist vielleicht Verfahrensabhängig?

Gruß Frank

Bearbeitet von: am:
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9698 Beiträge

Erstellt  am: 08.02.2013 :  22:07:18 Uhr  Profil anzeigen
Zitat:
Original erstellt von: mkoch
...

Wie justierst du das Pinhole, so dass es genau im Krümmungsmittelpunkt der Referenzfläche sitzt?

Gruß
Michael



Hallo Michael

Das Pinhol ist fest vor dem Mikrioskopobjektiv.
der Würfel auf einem keinen xyz Tisch der auch dreh und schwenkbar ist.
Klingt wahnsinnig kompliziert und aufwändig, ist aber nur ein Tischen das au drei schrauben steht, und in X und Y verschiebbar ist, wobei in der Y Achse zwei Schrauben sind, so ist es noch um wenige Grad drehbar.

Gruß Frank

Bearbeitet von: FrankH am: 08.02.2013 22:08:29 Uhr
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astrohans
Senior im Astrotreff

Deutschland
247 Beiträge

Erstellt  am: 09.02.2013 :  00:45:47 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Frank,
der Würfel mit der aufgesetzten Referenzlinse wirkt
ja wie ein Objektiv (Stablinse) - der Rand des Spiegels
(die eigentliche Spiegelkante) reflektiert die ankommende Strahlung
diffus - es entsteht ein Bild des Spiegels entsprechend der
geometrischen Optik an einer besimmten Position hinter dem Würfel -
nur an dieser Position macht die Mattscheibe Sinn. (scharfer Rand)
Gruß, Achim



Bearbeitet von: am:
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fraxinus
Altmeister im Astrotreff


2742 Beiträge

Erstellt  am: 09.02.2013 :  08:46:55 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Frank,
das Shack hat einige Vorteile. Du es zum laufen gebracht. Glückwunsch!

Der Vorteil "kompakt" ist leider gleichzeitig der Nachteil" fummelig"

Nach Versuchen mit dem PDI und dem Bath nehme ich weiterhin das Twyman-Green aus reiner Gewohnheit. Es hat für unverspiegelte Optik die besten allround Eigeschaften. Und es lässt sich fast beliebig groß bauen und ist damit "unfummelig".

Die Verzeichnung der Objektive ist in meinen Augen ein wichtiger Punkt, wenn es um schnelle Optiken geht. Sicher nicht der allererste. Aber ein Blick in die Spec's der Aufnahmeoptik ist nie verkehrt. Stichwort: Distortion

Ich nehme dazu zwei Festbrennweiten, Canon 85mm f/1.8 und 50mm f/1.4 weil man damit auch ganz nett den Nachwuchs fotografieren, und somit diese Investitionen im Familienrat leichter durchbekommen kann
http://www.kenrockwell.com/canon/lenses/85mm.htm

Ältere Macros, die aufgrund fehlender Kompatibiliät (Blende, Autofokus) manchmal sehr billig zu haben sind, eignen sich genausogut. Verzeichnung ist oft Null!

cs Kai





Bearbeitet von: am:
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9698 Beiträge

Erstellt  am: 09.02.2013 :  10:24:52 Uhr  Profil anzeigen
Hallo

Achim
das wäre ca. 25mm hinter dem Würfel, ein 400/1200 Spiegel würde mit ca. 6mm Durchmesser abgebildet, ein f6 dann folglich nur noch mit 3mm Durchmesser.
Da braucht es dann etwas anderes als 6mm oder 12mm Objektiv, müsste ich aus dem Bildwinkel mal ausrechnen.
müssten ca. 2-3° Bildfeldsein, oh oh, das wäre dann ca. 65mm Brennweite, ich denke das würde die Probleme erheblich entschärfen.

Kai
die Distortion ist recht gut erkennbar wenn man mal etwas entsprechen kariertes fotografiert, ist aber ein Schnupfen, sie dir mal in meiner Skizze an wo die kleine Linse mit den kleinen Radien sitzt, die dezentriert oder verkippt macht ganz andere Probleme, nicht für die Abbildung des Spiegels sondern vor allem für die Lichtstrahlen die der Laser erzeugt.
Du hast einen weiter draußen liegenden Lichtkegel und kommst mit dem Objektiv dichter ran, das Objektiv hat von den Linsen bis zur Bildebene einen viel weiteren Weg, kommt deshalb mit weiger gekrümmten Linsen aus, die zugedrehte Blende zwingt dich dazu das Objektiv etwas besser zu zentrieren. Aber ich meine dir bleibt auch ein Restfehler, entsprechend geringer nur? und was nicht gleich ins Auge fällt übersieht man auch gern.

Gruß Frank

Bearbeitet von: FrankH am: 09.02.2013 10:37:36 Uhr
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9698 Beiträge

Erstellt  am: 09.02.2013 :  11:18:34 Uhr  Profil anzeigen
Hallo

zum Glück hat mir Astrohans mal ein variabeles Adapter Webcam auf M42 Objektiv gedreht, und siehe da ein stinknormales Pentacon 1,8/50 arbeitet auf 120mm Distanz(weiter haben die Macrozwischenringe nicht gereicht) ohne erkennbare Distortion. habe da einfach mal die Pixel meines Monitors fotografiert, ausgehend von 1080 Pixeln auf 285mm Höhe habe ich eine Bildchen von 7,125mm Höhe fotografiert.
Das könnte gut passen, ein 50mm Webcamobjektiv bestellen wäre auch möglich falls das wegen der Kleinheit nicht wieder Probleme macht.



sieht doch gut aus?
mit zusätzlichem Macroring und etwas dichter ran waren dann ohne Bildverzerrungen sogar nur 17 Pixel Bildhöhe möglich, das wären dann 4,5mm Bildfeld, gut für Prüflinge bis f/4,5

Gruß Frank

Bearbeitet von: FrankH am: 09.02.2013 11:43:11 Uhr
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9698 Beiträge

Erstellt  am: 09.02.2013 :  12:04:10 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Michael

eigentlich müsste die Spiegelkante schon scharf auf einer Mattscheibe abbildbar sein, es ist ja eine planconvexe Objektivlinse davor mit 20mm dicke und 20mm Radius

Das ist auch der Grund warum man nicht direkt mit Kameraobjektiv durchfotografieren kann, stelle man sich vor man hätte diese dicke stark gekrümmte Linse vor dem Auge, man wäre sowas von Kurzsichtig damit wird es verständlich ist das ein Kameraobjektiv sich da nicht mehr fokussieren lässt

Gruß Frank

Bearbeitet von: FrankH am: 09.02.2013 12:05:27 Uhr
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