Was soll das denn? Ganz einfach, das ist die Konsequenz der Diskussionen und Praktiken aus den Threads:
http://www.astrotreff.de/topic…CHIVE=true&TOPIC_ID=61343
http://www.astrotreff.de/topic…ID=63920&SearchTerms=Zwei
Wegen des Umfangs obiger Threads erlaube ich mir die folgende Kurzerklärung.
Das System gemäß Titel ist ein Schiefspiegler nach Kutter in anastigmatischer Anlage bei dem der verbleibende Komafehler durch komatische Deformation des HS kompensiert wird. Ich hab keine Ahnung ob das schon mal praktisch demonstriert worden ist. Die anastigmatische Anlage ist mir natürlich bekannt. Jedenfalls, seit einigen Tagen hab ich so etwas in der Art und es funktioniert! (Der Arbeitsname sei KoKu. Andere Namessvorschläge sind herzlich willkommen).
<b>KoKu enstand aus ToKu, dem Kutter mit torisch deformiertem HS </b>
Das erste Bild zeigt 152mm f/25 ToKu auf der provisorischen Gabelmonti (weitere Details mit ausführlichen Messergebnissen zu dieser Version siehe obige Threads).
<b>Bild 1</b>
Als erstes wurde die mechanische Deformationsvorrichtung vom HS entfernt, was den HS blitzartig wieder voll sphärisch machte. Als nächstes musste der Ausleger mit dem FS auf der Grundplatte im Richtung HS derart verschoben werden, dass der Kippwinkel des FS 5,9° beträgt. Das entspricht der anastigmatischen Anlage. Praktisch waren dazu 8 neue Löcher für die Befestigungselemente des Auslegers zu bohren. Das hat incl. der nachfolgenden Kollimation weniger als 2h Arbeit gekostet.
Die Berechnung des richtigen Winkels 5,9° hab ich „Winspot“ überlassen. Zum Vergleich die entsprechenden Winspot- Ergebnisse:
<b>Bild 2</b>
Ganz offensichtlich baut die anastigmatischen Anlage schanker. So hat Toku eine größte Breite von 630mm, die anastigmatische Anlage dagegen nur noch 440 mm. Das hat natürlich praktische Vorteile.
<b>Bild 3</b>
Die schwarzen Kreise entsprechen dem Durchmesser des Airy- Scheibchens. Bei der Version ToKu sind alle Spotdiagramme offensichtich erheblich kleiner als der Durchmesser das Airy- Scheibchens (schwarze Kreise). Dagegen sieht das bei der anastigmatischen Anlage weniger freundlich aus. „Winspot“ ist leider nicht für die Auslegung mit komatischer Deformation des HS eingerichtet.
Zum Glück war der Himmel an demselben Abend klar genug um die anastigmatische Anlage am Himmel testen zu können. Das Seeing war zwar eher bescheiden, aber im Sterntest konnte man die Koma deutlich ausmachen. Bei Beobachtung des Mondes bei ca. 200x Vergr. (5 Tage vor Vollmond) zeigten sich dagegen keine opt. Fehler.
<b>Wellenfrontanalyse mit „openFringe“ nach Interferogrammen </b>
a) Labortest des Gesamtsystems
Das Teleskop wurde in AC vor meinem Michelson- Interferometer aufgebaut.
<b>Bild 4</b>
Das eigentliche Kutter- System besteht nur aus dem Hauptspiegel mit dem Sekundärspiegel. Laser, Aufweitunglinse, Sammellinse, Strahlenteiler und Referenzsphäre bilden das Interferometer nach dem Grundprinzip von Michelson. Zum Test in Autokollimation braucht man den Planspiegel. Für die vis. Beobachtung der Interferemzstreifen bzw. des Sterntestbildes ist das Graufilter mit ca. ND2 erforderlich. Das Okular dient nur zur Betrachtung oder Fotografie (Okularprojektion, d.h. Kamera ohne Objektiv) des Sterntestbildes. Die Intertferenzstreifen werden mit einem geeigneten Kameraobjektiv fotografiert.
Als künstlicher Stern für den Labor- Sterntest kann man das Fokalbild der Sammellinse verwenden. Dabei wird das Strahlenbündel der Referenzsphäre abgedeckt. Das hat den Vorteil, dass man ohne Änderung an der Interferometereinstellung von Interferometrie auf Sterntest umschalten kann. Dieser Sterntest erleichtert auch die Kollimation des Kutter- Systems ganz erheblich. Ersatzweise kann man anstelle der Sammellinse eine rote Laserdiode ohne Optik als künstlichen Stern verwenden. Diese ist aber wegen der zu geringen Kohärenzlänge nicht zum Interferometerbetrieb geeignet.
Bei den für Kutter- Systemen typischen kleinen Öffnungsverhältnissen ist die durch den Teilerwürfel eingeführe sphärische Aberration vernachlässigbar gering. Im Interferometerbetrieb wird dieser Fehler automatisch kompensiert, weil nämlich dem Referenzstrahlenbündel der gleiche Fehler aufgeprägt wird.
Selbstverständlich kann man hier auch ein Bath- Interferometer verwenden. Das erlaubt alledings nicht den o. a. komfortablen Sterntest.
Zur eigentlichen Wellenfrontanalyse braucht man natürlich Interferogramme mit denen man z. B. „openFringe“ füttern muss. Hier folgt eines davon.
<b>Bild 5</b>
Zwecks Unterdrückung der Störungen durch Artefakte im Interferogramm und Luftschlieren im Strahlengang ist es sinnvoll mehrere ähnliche auszuwerten und die gewonnenen „Zernikes“ zur weiteren Verarbeitung zu zu mitteln. Die Streifenlage ist dabei für „openFringe“ völlig unkritisch. Es ist aber nicht verkehrt, diese von Aufnahme zu Aufnahme zu variieren. Wenn man z. B. 4 Interferogramme für eine Auswertung wählt, dann empfiehlt sich eine Verdrehung der Streifenlage um jeweils ca. 90°. Aus 4 Interferogtammen lässt sich auch ein synthetisches erstellen. Dieses dient hier nur als Vorlage zum Nachspielen der Wellenfrontanalyse, synthetischem Sterntest ect.
<b>Bild 6</b>
Bei einem fehlerfreien Teleskop wären die Interferenzstreifen bolzgerade und exaktgenau abstandsgleich. Die s-förmge Verbiegung der Linien ist ein untrügliches Zeichen für Koma. Anstatt aber weiter darüber zu philosphieren kann man natürlich „openFringe“ direkt fragen was es davon hält. Die Wellenfront mit der zugehörigen Strehlzahl sehen danach so aus:
<b>Bild 7</b>
Hierbei waren alle Zernikes aktiviert. Man erkennt die für Koma 1. Ordnung typische Deformation. Der PtV Wert 0,53 lambda wurde aus dem ensprechenden „Contourplot“ übernommen (das gilt auch für alle nachfolgenden Darstellungen dieser Art). Wenn man ausschließlich nur die Koma- Zernikes aktiviert wird der PtV- Wert mit 0.46 lambda etwas geringer. Jedenfalls bleibt Koma 1. Ordnung bei weitem dominierend.
Meine Idee war es den sphärischen HS derart poliertechnisch zu bearbeiten dass die Koma in der obigen Wellenfront idealerweise verschwindet. Dazu muss man nur die rot bis gelb erscheinenden Bereiche um ca. 1/2 lambda Wellenfront = 1/4 lambda Oberfläche abtragen.
Schauen wir vorher aber noch einmal die berechnete Deformation der Wellenfront bei ToKu.
<b>Bild 8</b>
Hier muss die Wellenfront vom HS um mehr als 5 Wellenlängen torisch deformiert werden um den Asti als Folge der komafreien Anlage zu neutralisieren. Das ist mehr als 10x so viel wie die komatische Deformation bei anastigmatischer Anlage gemäß Bild 7 !
<b>Wie poliert man eine „Komasphäre“?</b>
Zugegeben, obiger Sachverhalt halt ist mir erst vor wenigen Wochen so richtig bewußt geworden. Auf meine einschlägige, arglose Frage an die Schiefpieglerexperten, siehe
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=79410
hab ich bisher noch keine verwertbare Antwort erhalten. Das kann mehrere Gründe haben z.B.:
a) Es funktioniert prinzipiell nicht.
b) Es funktioniert, aber nur mit unverhältnismäßigen Aufwand.
c)Es hat bisher noch niemand ausprobiert.
d)Es hat jemand ausprobiert aber nicht publiziert.
e) Es ist doch für jeden sonnenklar nur der Kurt hat es noch nicht mitbekommen.
Gesetzt es gilt Fall e), dann habt vielen Dank für Eure Rücksichtnahme, liebe Experten.
Wie auch immer, ich wollte es genauer wissen und ging ans Werk. Wenn Jolo- Experten es schaffen ihre Sekundärspieglein in der Größenordnung von 5 lambda Oberfläche und eher mehr erfolgreich poliertechisch (oder auch mit Gewalt?) zu deformieren, dann dürften doch die ¼ lambda komatisch kein sonderliches Problem darstellen.
Als Werkzeug schien mir ein Ringtool Da = 150 , Di = 120 geeignet zu sein.
<b>Bild 9</b>
<b>Bild 10</b>
Das Tool wurde derart geführt, dass jeweils auf den Bereichen A und B Kantendruck ausgeübt werden konnte. Die roten Flächenanteile sollten stärker abgetragen werden als der Rest. Für die erste Session hielt ich 6 Minuten Polierzeit für angemessen. Und so sah das erste Ergebnis aus:
<b>Bild 11</b>
Auf den ersten Blick entspricht das tatsächlich einer komatischen Deformation, leider viel zu viel davon. Außerdem zeigte die detailierte Wellenfrontanalyse beträchtliche Anteile von Asti, Dreiecksdeformation sowie Koma höherer Ordnung. 3 Minuten Polierzeit wäre wohl richtig gewesen. Immerhin zeigt der Versuch, es ging auf Anhieb in die richtige Richtung. Verbesserungsvorschläge sind herzlich willkommen.
<b>Messung am separaten Hauptspiegels </b>
Der HS wurde im ROC vor das Interferometer gestellt. R bertägt hier 4656 mm. Auf dieser Länge muss man trotz des relativ kleinen Prüfings mit erheblichen Störungen durch Luftschlieren rechnen. Deshalb wurde die Interferometer- Messstrecke im völlig ausgekühlten Hobbyraum (ca. 10°C Raumtemperatur) aufgebaut. Ideal aber aufwändig wäre eine thermisch isolierende Einhausung des Strahlengangs.
Der nur 20 mm dicke Spiegel brauchte nach der Politur bei 21°C mehr als 3 Stunden auf dem Prüfstand bis man keine Termperaturdifferenz zu seiner Umgebug mehr feststellen konnte. Für diese Art von Temperaturmessung eignet sich ganz vorzüglich ein preisgünstiges Strahlungsthermometer. Als Referenz-Messfläche diente eine Borofloat- Scheibe, die dauehaft in in umittelbarer Nähe des Spiegelhaltes platziert war.
Diesmal kam mein Bath- Interferometer zum Einsatz, weil das Michelson mit verspiegelter Referenzsphäre nur durch Einsatz von Dämpfungsgläsern im Referenzzweig an das Reflexiosvermögen des unverspiegelten Prüflings angepasst werden kann. Selbstverständlich wurden auch hier zur Minimierumg der zufälligen Fehler jeweils mehrere Interferogramme ausgewertet. Hier ein typisches Interferogramm aus dieser Messserie:
<b>Bild 12</b>
Bitte zu beachten: es ist im CoC – Modus gewonnen worden.
Prinzipiell könnte man auch den unverspiegelten HS in das Teleskop einbauen und so das Gesamtsytem in AC interferometrisch vermessen. Leider hat man dabei das Problem, dass das Licht 2x den unverspiegelten Prüfling passieren muss, was zu einer Intensitätsminderung auf weniger als 2 promille führen würde. Dann findet man wegen der Intensität der fast unvermeidaren Artefakte sowie von systembedingtem Streulicht nur noch miserabel verseuchte, kontrastarme Interferenzstreifen.
Zurück zur eigentlichen Aufgabe: wie macht man eine HS- Sphäre gezielt komatisch? Die im Bild 11 gezeigte Deformation musste reduziert werden. Das ging mit einem Volltool und ganz normaler polierweise innerhalb von ca. 1 h Polierzeit mit einigen Zwischemmessungen und daraus folgenden kleinen Korrekturen am Tool. Den jüngsten Stand der Korrektur kann man noch nicht als nahezu perfekt zu bezeichnen.
<b>Bild 13</b>
Die detaiilerte Wellenfrontanalyse brachte 0,35 lambda PtV an erwünschter Komakorrektur. Daneben zeigen sich Anteile von unerwünschter sphärischer Aberration verteilt auf 6 Ordnungen, d. h. Zonenfehler, zum Glück aber mit deutlich geringeren PtV - Werten. Wenn man diese Fehler mit der bereits erreichten Komakorrektur in die Zernike- Rechnung unter „openFringe“ eingibt, dann ist eine erhebliche Verbesserung der Wellenfront des Gesamtsystems gegenüber der anastigmatischen Anlage ohne Komakorrektur zu erwarten. Zur Stützung dieser Überlegung haben ich den HS wieder versilbert, ins Teleskop eimgabaut und das Gesamtsystem nach Kollimation im Labor- Sterntest wiederum im AC- Modus vermessen:
<b>Das vorläufige Endergerbnis</b>
<b>Bild 14</b>
Strehl = 0,93 gegenüber vorher 0,76 (Bild 7) bedeutet zweifellos eine merkliche Verbesserung der opt. Qualität. Die Detailanalyse ergibt, dass Koma immer noch der dominante Restfehler ist.
Zum Nachspielen der Auswertung gemäß Bild 14 sowie der folgenden Darstellung steht das das passende synthetische I- Gramm, gemittelt aus 3 Einzel- I- Grammen:
<b>Bild 15</b>
Bei vollständiger Kompensation von Koma ohne Korrektur der übrigen Restfehler käme Strehl=0,96 heraus.
Als letzte Auswertung folgen die MTF Kurven mit Sterntests.
<b>Bild 16</b>
Der Gewinn an Kontrastübertragung (Differenz zwischen grüner und roter Kurve) ist mehr als deutlich. Der Abstand der grünen Kurve zur Idealkurve (schwarz) ist nicht mehr allzu groß. Das heißt, viel Kontraststeigerung durch weitere Verbesseung der Korrektur ist nicht mehr zu erwarten. Etwas anders sierht es mit der Qualität des fokalen Sternbildes aus. Hier ist immer noch eine deutliche Asymmetrie der Helligkeitsverteilung im 1. Beugungsring störend. Bei der visuellen Betrachtung im AC- Laborsterntest zeigte sich der erste Beugungsring aber wenigstens umlaufend geschlossen. Das sieht man auch beim synthetischen Sterntest. Da für die AC- Laborsterntestbilder eine rote Laserdiode als künstlicher Stern verwendet wurde, hab ich auch die synthetischen Bilder rot eingefärbt.
Bevor ich über mögliche weitere Korrektur des HS entscheide werde will ich erst mehrere Beobachtungsnächte abwarten um zu sehen wie sich der Komafehler im live- Sterntest darstellen wird. Gestern hatte ich die erste Gelegenheit dazu genutzt. Ergebnis: wegen nur weit untermittelprächtigem Seeing waren keine Beugungsringe auszumachen.
Für Leute die glauben ein hübscher kab- Apo der 4-6“ Klasse (enstprechend 2 – 7 k€) hätte keinerlei Probleme mit der fokalen Sternabbildung hab ich etwas "nettes" gefunden:
<b>Bild 17</b>
So richtig meckerfrei gut ist doch nur die Nr. 10). Nach meinem Eindruck muss man schon ziemlich gründlich suchen bevor man derarige Qualität findet.
Gruß Kurt
