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 Kutter mit komatisch deformiertem Hauptspiegel
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
7060 Beiträge

Erstellt am: 20.12.2008 :  23:05:46 Uhr  Profil anzeigen

Was soll das denn? Ganz einfach, das ist die Konsequenz der Diskussionen und Praktiken aus den Threads:

http://www.astrotreff.de/topic.asp?ARCHIVE=true&TOPIC_ID=61343
http://www.astrotreff.de/topic.asp?ARCHIVE=true&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).

KoKu enstand aus ToKu, dem Kutter mit torisch deformiertem HS
Das erste Bild zeigt 152mm f/25 ToKu auf der provisorischen Gabelmonti (weitere Details mit ausführlichen Messergebnissen zu dieser Version siehe obige Threads).

Bild 1


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:

Bild 2


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.

Bild 3


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.

Wellenfrontanalyse mit „openFringe“ nach Interferogrammen
a) Labortest des Gesamtsystems

Das Teleskop wurde in AC vor meinem Michelson- Interferometer aufgebaut.

Bild 4


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.

Bild 5


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.

Bild 6


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:

Bild 7


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.

Bild 8


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 !

Wie poliert man eine „Komasphäre“?
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.

Bild 9


Bild 10


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:

Bild 11


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.

Messung am separaten Hauptspiegels
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:

Bild 12


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.

Bild 13


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:

Das vorläufige Endergerbnis

Bild 14


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:

Bild 15


Bei vollständiger Kompensation von Koma ohne Korrektur der übrigen Restfehler käme Strehl=0,96 heraus.

Als letzte Auswertung folgen die MTF Kurven mit Sterntests.

Bild 16


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:

Bild 17


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


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Dietmar
Altmeister im Astrotreff


1368 Beiträge

Erstellt  am: 21.12.2008 :  01:17:33 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,

was Du immer produzierst und dann auch messtechnisch dokumentierst, dafür gibts nur Hochachtung !

In meinen "weihnachtspostarbeitsverseuchten" Schädel geht jetzt allerdings nichts mehr rein.

Frohe Weihnacht.

Clear Skies

Gruß Dietmar

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Guntram
Meister im Astrotreff

Österreich
771 Beiträge

Erstellt  am: 21.12.2008 :  17:05:37 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt.

Kutter hat schon während des Krieges mit komakorrigierten zwei-Spiegel Schiefspieglern experimentiert. Er berechnete zwei Systeme mit komatisch deformiertem Sekundärspiegel und ließ die Optiken von einem Berufsoptiker herstellen. Bei der Prüfung stellte sich aber heraus, dass diese Deformation nicht korrekt ausgeführt war.

Kutter selbst hat dann einen 160er Schiefspiegler(1:20) hergestellt, bei dem er diese Deformation am Sekundärspiegel selbst ausgeführt hat. Wie er schreibt, mit Erfolg. Jedoch traten bei größeren Aperturen erhebliche Schwierigkeiten auf. Er hat dann solche Deformationen nicht weiter empfohlen, ausser für ganz gewiefte Spiegelschleifer. Die Sekundärspiegel müssten schon beim Feinschliff deformiert werden. 1958 schrieb er:

"For all reflectors of greater aperture the residual coma must be eliminated by deforming the curve of the spherical secondary, along its meridional diameter ( in fig.2 the meridional diameter coincides with the paper plane ). While the center of the secondary keeps its r.o.c., calculated for the fundamental system (formula v.fig.1 ), shortens the r.o.c. in direction to the upper edge of the secondary continuously till the minimum value and lengthens the r.o.c. in direction to the lower edge of the second- dary till the maximum value
This strong deformation requires special tools and grinding methods,
but is a wonderful hobby for old hands."

In den sechziger Jahren führte Lichtenknecker anastigmatische 110mm Schiefspiegler mit deformiertem Sekundärspiegel aus, und er bewältigte diese Deformation laut Kutter einwandfrei.


Die komatische Deformation des Hauptspiegels ist meines Wissens ein Novum.


Zu den Spotdiagrammen: F/25 ist für einen anastigmatischen Schief mit rotationssymmetrischen Flächen und gegengleichen Radien zu "schnell".
Er wäre deutlich besser bei F/29 oder, bei F/25, wenn die Spiegel unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen (R2 länger als R1).

Bei einer kürzlich durchgeführten interferometrischen Prüfung an meinem 110er Kutter, der allerdings einen umgeschliffenen Hauptspiegel aufweist, war ebenfalls die Koma der Hauptfehler, neben einer saftigen sphärischen Überkorrektur, die auf dem Sekundärspiegel zuhause ist.

Wie Anton Kutter in seinen (immer noch lesenswerten) Justieranleitungen für den anastigmatischen Schiefspiegler schreiben konnte, dass am Ende des Justierens eine kreisrunde Beugungsscheibe, die von geschlossenen, gleich hellen Beugungsringen umgeben sein müsse zu sehen sein soll, ist für mich nicht nachvollziehbar.
In gutem Seeing ist die asymmetrische Lichtverteilung nämlich zu sehen.

Zu den synthetischen Interferogrammen der Refraktoren: Stammen diese aus eigenen Messungen?
Es ist immer wieder erstaunlich, wie oft kleine, an sich problemlose Refraktoren von astigmatischen und komatischen Defektchen geplagt werden. Meist lassen sich diese Probleme aber durch liebevolle Zuwendung auf der optischen Bank beheben.

Gruß,

Guntram

Newton 160mm f/5,2
Kutter Schiefspiegler 110mm f/26 und 130mm f/25
Tetra-Schiefspiegler 200mm f/12

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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
7060 Beiträge

Erstellt  am: 21.12.2008 :  22:31:52 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Guntram,

vielen Dank für Deine aufschlußreichen Infos.

Zitat:
...Die komatische Deformation des Hauptspiegels ist meines Wissens ein Novum.



Vermutlich hätte Kutter das auch ausprobiert, wenn er bereits unsere Hilfsmittel, sprich Interferometer und Rechner mit geeigneter Software verfügbar gehabt hätte. Ich wüsste nicht wie man sonst den Fortschritt eines Korrektureingriffes direkt am HS quantifizieren könnte. Bei den handlichen Sekundärspiegeln kann man ja geeigneten Prüfgläsern quantitaiv testen.

Zitat:
...Zu den synthetischen Interferogrammen der Refraktoren: Stammen diese aus eigenen Messungen?...



Mit Ausnahme von Nr. 9 in Bild 17 hab ich mich auf Interferogramme in diversen veröffentlichten Prüfberichten gestützt. Daneben hab ich aber mit meinem 127 mm ED- Refraktor sowie mit ToKu und einem 6" YOLO zahlreiche Sterntestübungen im Labor und am Himmel durchgeführt. Danach bin ich sicher, dass man die Fehler die beim synthetischen Sterntest und im AC-Laborsterntest sichtbar werden auch bei gutem Seeing am Himmel finden wird. Es ist zwar auch möglich z. B. Koma und/oder Asti durch den Prüfaufbau zu erzeugen, aber dazu muss man sich bei den relativ kleinen Refraktoren schon "anstrengen" oder schicht schlampig arbeiten.

Zitat:
...Es ist immer wieder erstaunlich, wie oft kleine, an sich problemlose Refraktoren von astigmatischen und komatischen Defektchen geplagt werden. Meist lassen sich diese Probleme aber durch liebevolle Zuwendung auf der optischen Bank beheben...


Mich haben diese Sterntest - Ergebnisse auch überrascht. Statt liebevoller Zuwendung würde ich einen "Super- Apo" mit unsauberem fokalen Sternbild wieder einpacken und zurücschicken. Wenn man vorher das Interferogramm mit dem synth. Sterntest analysierem könnte dann wüsste man schon ob sich das Auspacken überhaupt lohnt.

Gruß Kurt

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Ries
Senior im Astrotreff

Netherlands
167 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2009 :  17:16:47 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,

Sorry, daß du keine Antwort von mir bzgl. http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=79410 erhalten hast. Das mit dem Astrokater war wohl eine Finte.

Auch wenn das Thema vielleicht nicht (mehr) aktuell ist, ich habe mal deinen Entwurf genauer angeschaut. Also, der Hauptspiegel soll eine komatische Deformation erhalten, weil die Koma unterkorrigert ist, Astigmatismus ist bei diesem Winkel aber vollständig korrigiert.

Mit deinen Eckdaten und unter Berücksichtigung der asymmetrischen Hauptspiegelkorrektur kommt folgendes Spotdiagramm heraus:



Zur Optimierung optischer Systeme möchte ich vollständigkeitshalbe noch bemerken, daß man nicht immer sagen kann, der kleinste geometrische Spotdurchmesser ergäbe gleichzeitig die beste Kontrastübertragung. Ganz so einfach ist es nicht.

Ein entprechendes MTF-Diagramm des "Koku":



Zusätzlich ist es aufschlussreich, wenn man dann die Sternabbildung des Koku anschaut:



Das System hat an sich eine einwandfreie Abbildung. Eine Helligkeitsverteilung würde sich nur durch Polierfehler reinschleichen. Anton Kutter muss tatsächlich ein extrem begabter Optiker gewesen sein, da er von Kreisrunden und symmetrischen Beugungsringen sprach. Das könnte wahrhaftig der Fall gewesen sein!

Die geringe Deformation des Koma (1/4 lambda) g.ü. der zylindrischen Korrektur (5 lambda), ist ein gutes Argument auf die Frage hin, welches System nun praktisch der bessere wäre. Immerhin entscheidet ja die Steilheit der Deformation über die machbarkeit einer optischen Fläche. Hier kann man die Ausführungen nach Texereau mit einbeziehen.

Wie ich schon vorher mal gezeigt habe, sind die Restfehler eines mechanisch deformierten Toroids auch nicht ganz Null. Bei den Yolos zeigt sich, daß der Wellenfrontfehler GARANTIERT unter 1/8 lambda bleibt bis 80% der Öffnung. Falls man mit einer 10-Punkte Mechanik arbeitet, reduziert sich der Restfehler sogar < 1/20 lambda (also < 1/10 lambda Gesamtfehler). Auch hier sollte man weniger als 80% der Glasscheibe optisch nutzen. Das paßt prima zu den praktischen Versuchen, welche ich mit zylindrischen Spiegeln bisher gemacht habe.

Viele Grüße,

Kai











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Ries
Senior im Astrotreff

Netherlands
167 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2009 :  19:25:39 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,

Hier ist noch die Oberflächenhöhe in Polynomdarstellung für dein Koku:

Z(Y,X)=-3.395020E-10*R^2*Y+4.507860E-12*Y^3

mit R=sqrt(X^2+Y^2)

Achte auf das Vorzeichen bei y und x! Spiegelmittelpunkt ist 0,0. Das Polynom beiinhaltet NUR die Deformation gegenüber der Kugelfläche. Damit kannst du deine Oberfläche mit der Idealfom quantitativ vergleichen.

Gruß.
Kai



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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
7060 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2009 :  19:41:20 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kai,

Zitat:
Sorry, daß du keine Antwort von mir bzgl. http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=79410 erhalten hast. Das mit dem Astrokater war wohl eine Finte....



kein Problem, obigen Anmerkungen werte ich als Bstätigung dafür, dass ein Kutter mit komatischer Deformation des HS durchaus lohnenswert ist. Hab vielen Dank für die Ausarbeitung.

Zitat:
Auch wenn das Thema vielleicht nicht (mehr) aktuell ist,..-


Bei mit ist es hochaktuell, da ich nämlich bereits sehr praktisch an einem 230 mmm f/23 "KoKu" stricke. Der FS ist fertig und der HS bereits sphärisch auspoliert.

Hier noch die vorläufigen Auslegungsdaten gemäß "Winspot":

Bild 18


Ich werde die Optik zunächst im eine provisorische Mechanik packen und diese vor meinem Bath I- Meter in AC aufbauen. Damit kann man auch bei nicht verspiegeltem HS die Restfehler des Gesamtsystems durch Auswertung mit "openFringe" sehr gut erfassen und hoffentlich auch hinreichend gut poliertechnisch korrigieren.

Der eingangs beschriebene, nicht ganz perfekte 6" KoKu ist einsatzbereit und wartet auf gutes Seeing.

Gruß Kurt



PS.:
Zitat:
...Wie ich schon vorher mal gezeigt habe, sind die Restfehler eines mechanisch deformierten Toroids auch nicht ganz Null. Bei den Yolos zeigt sich, daß der Wellenfrontfehler GARANTIERT unter 1/8 lambda bleibt bis 80% der Öffnung...


Hab mir daraufhin noch mal die Messergebnisse zu meinem TuKu1 angesehen (siehe
http://www.astrotreff.de/topic.asp?ARCHIVE=true&TOPIC_ID=63920&SearchTerms=Zwei )
Der bringt ja Strehl = 0,975 bei Berücksichtigumng aller interferometrisch erfassbaren Restfehler. Wenn ich alle Zernikes auskipse außer diejenigen für Asti höherer Ordnung kommt man auf Strehl = 0,985 und PtV ca. 1/8 Lambda wave . Dies ist in diesem Falle der größte Einzel- Restfehler. Hier der ensprechende Contour- Plot:

Bild 19






Bearbeitet von: Kurt am: 20.01.2009 10:23:07 Uhr
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Ries
Senior im Astrotreff

Netherlands
167 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2009 :  20:03:43 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,

habe selber wenig Zeit gefunden überhaupt mal was neues zu bauen und zu testen. Ein 230 mm/F23 ist schon in anmarsch, finde ich eine klasse Idee! Unkonventionelle Ideen sprechen mich immer sehr an.

Wenn du noch Infos brauchst, frag' mich einfach. Ich bin ja jetzt wieder auf dem laufenden.

Gruß,
Kai







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Guntram
Meister im Astrotreff

Österreich
771 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2009 :  22:42:45 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kai,

mit welchem Programm erstellst du denn deine Spotdiagramme und MTFs?

Hier noch eine Erweiterung des Kutter-Zitates in meinem Beitrag weiter oben.

This strong deformation requires special tools and grinding methods,
but is a wonderful hobby for old hands.
The Schiefspiegler shown in fig. 4 of 6 1/2 inch(168 mm) aperture and 132 inch
(3360 mm) equivalent focal length is of that anastigmatic device. Its
definition equals that of a first class apochromatic refractor.


Gruß,
Guntram

Newton 160mm f/5,2
Kutter Schiefspiegler 110mm f/26 und 130mm f/25
Tetra-Schiefspiegler 200mm f/12

Bearbeitet von: Guntram am: 19.01.2009 22:45:22 Uhr
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Ries
Senior im Astrotreff

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167 Beiträge

Erstellt  am: 20.01.2009 :  00:35:51 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Guntram,

ich verwende Synopsys von OSD.

Das Kutterzitat kenne ich aus dem Bulletin A von Kutter, ich habe daraus ein vernünftiges lesbares pdf gemacht. Falls vielleicht jemand Interesse hat, schicke ich es zu.

viele Grüße,

Kai


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Kurt
Forenautor im Astrotreff

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7060 Beiträge

Erstellt  am: 20.01.2009 :  09:54:37 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Guntram, hallo Kai,

Zitat:
...This strong deformation requires special tools and grinding methods,...



Nach der ersten Erfahrung mit dem 6" KoKu müsste es auch bei dem 230 mm gelingen allein durch die Strichführung eines Fullsize- Poliertools den HS passend zu deformieren. Nach meiner Schätzologie beträgt der PtV Wert dsr komatischen Deformation hier nur ca. 1 lambda wave. Vielleicht könnt ihr das an Hand obiger Auslegungsdaten sogar nachrechnen. Auf die zusätzliche ell. Deformation des HS kann man hier wahrscheinlich verzichten.

Gruß Kurt



Bearbeitet von: am:
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Ries
Senior im Astrotreff

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167 Beiträge

Erstellt  am: 20.01.2009 :  10:31:08 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,

ich habe mir gestern abend dein 230 mm Koku vorgeknüpft. Die elliptische Deformation brauchst du hier nicht wirklich, jedoch kannst du den Sekundarspiegel ja auch deformieren (etwa cc=+23).

Ich komme auf eine maximale Deformation von 0.331 micron am Rand (also etwa 1.3 lambda bei 500nm, die zu entfernende Glasmenge ist doppelt so groß).

____________________________________________________________________________ SURFACE NO. 1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE
G4 -2.207500E-10(R2*Y) G9 3.020800E-12(Y**3)

Die Rechnung kannst du hier selber nachvollziehen, indem du für x=0,y=115 mm einsetzt.

In Interferogramm des unkorrigierten Systems (also ohne Komadeformation) sieht der Koku dann so aus:



Das System wurde ein wenig gegenüber der Referenzwellenfront gewinkelt, aber daß weißt du ja schon.

Viele Grüße,
Kai

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Ries
Senior im Astrotreff

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167 Beiträge

Erstellt  am: 20.01.2009 :  18:44:45 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,

Zitat:
Der bringt ja Strehl = 0,975 bei Berücksichtigumng aller interferometrisch erfassbaren Restfehler. Wenn ich alle Zernikes auskipse außer diejenigen für Asti höherer Ordnung kommt man auf Strehl = 0,985 und PtV ca. 1/8 Lambda wave .


Ich musste noch mal den alten Thread auch dafür nachlesen. Darin hatte ich eine Berechnung für die unmodifizierte Verspannmechanik gemacht. Sogar bei dieser ungünstigen Mechanik war der maximale Fehler so im Schnitt 0.05 um, also 1/10 lambda bei 1.6 um hohem Zylinder. Meine letzte Aussage trifft allerdings auf den Yolos zu, die locker > 10 Wellenlängen an zylindrischer Deformation brauchen. Da haut der Restfehler bereits bei > 80% der Öffnung richtig rein. Würde man nur 5 Wellenlängen Deformation brauchen, so liegt bereits 95% der Öffnung innerhalb 1/8 lambda, da siehst's schon erheblich besser aus.

Noch was zu dem 230er Koku:
Vielleicht ist es bequemer, die Polarform (Zernike) zu wählen für die Koma-Deformation:

z(A,R)=-7.284083e-11*r*(3*r^2-2)*sin A

mit A=90°(!),r=115 mm für das Maximum.

viele Grüße,
Kai




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Kurt
Forenautor im Astrotreff

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7060 Beiträge

Erstellt  am: 21.01.2009 :  12:13:54 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kai,

vielen Dank für Deine Unterstützung zur theoretischens Durchdringung. Nur leider komme ich mit Deiner Formel nicht zurecht:

z(A,R)=-7.284083e-11*r*(3*r^2-2)*sin A





Zur Klärung hier meine Vorstellung vom Komafehler des 150 f/25 Kutter nach Interferometermessung in anastigmatischer Anlage ohne Komakorrektur:

Bild 20


Danach wäre die max. Deformation als PtV- Wellenfrontfehler ca. 0,48 lambda. Nach diesem Ergebnis hab ich den entsprechenden Komafehler für den neuen Kutter 230 f/23 mit ca. 1 lamda für 532 nm (Messwellenlänge) abgeschätzt. Nach Deiner Rechnung sind es 1,3 lambda für 500 nm. Danach wäre meine Schätzung OK. Das passt auch zu Deinem synth. Interferogramm. Aber obige Formel so wie sie da steht scheint nach nach meinen Verständnis grundsätzlich falsch zu sein, weil als Ergebnis eine Länge mit der Dimension mm, m oder meinetwegen nm herauskommen muss, je nachdem in welchem Maßstab man r misst. In Nach der Formel sehe ich aber r^3, also Länge^3. Wo steckt der Fehler?

Gruß Kurt

Bearbeitet von: Kurt am: 21.01.2009 12:17:24 Uhr
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Ries
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Erstellt  am: 21.01.2009 :  18:48:59 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,

Es ist eigentlich ganz einfach.
Die Formeln
z(A,R)=-7.284083e-11*r*(3*r^2-2)*sin A
und
Z(Y,X)=-3.395020E-10*R^2*Y+4.507860E-12*Y^3

sind als ganz gewöhnliche skalarwertige Flächenfunktionen im Raum mit zwei Veränderlichen aufzufassen. Nimm Beispielsweise mal die Fläche z=f(x,y)=3*x^2*y. Da bleibt z immerhin ein Element aus R und nicht aus R^3.

Das was du im Bild 20 dargestellt hast, ist eine Parameterlinie. Dabei hält man einer der beiden Koordinaten fest und erhält automatisch eine Linie.

viele Grüße,

Kai





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Ries
Senior im Astrotreff

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Erstellt  am: 22.01.2009 :  18:39:45 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,

Ich habe die genannten Funktionen mal in Gnuplot ausgewertet, damit du sehen kannst, was man ich mit den genannten Formeln gemeint habe.

Der Graph der Funktion: z(A,R)=-7.284083e-11*r*(3*r^2-2)*sin A (oder alternativ die kartesische Darstellung Z(Y,X)= -2.207500E-10*R^2*Y+3.020800E-12*Y^3) sieht folglich so aus:



Ein Schnitt durch die y-Achse ergibt dann:



Das Label im Bild sollte Radiale y-Koordinate heißen, das Label ist da nur falsch. Die blaue Linie ist eine willkürliche Referenzlinie. Die kann man geschickter legen, so daß der Arbeitsaufwand (Materialabtrag) minimal wird. Dazu müsste man integrieren, usw. bin ich aber zu faul für.

Ich hoffe es ist jetzt klar geworden.

Gruß,
Kai


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