<b>1.Prüfobjekte</b>
Obige Teleskope sind Dreilinser und werden von APM als fertige OTAs oder auch als gefasste Linsen vertrieben. Bezeichnungen lt. APM :
Apo 130/1200 ...
Apo 115/805....
Das heißt 130 mm Öffnung 1200 mm Brennweite, bzw. 115 mm Öffnung / 805 mm Brennweite.
Uwe besitzt beide als OTA und alle drei fanden den Weg zu meiner Interferometer- Prüfstrecke.
Damit es im folgenden keine Verwechslungen mit ähnlichen Apos anderer Hersteller gibt hab ich die Bezeichnung LZOS 130 f/9,2 bzw. LZOS 115 f/7 gewählt. Zum Vergleich sind die Prüfdaten eines 130 mm ED Zweilinsers mit angegeben. Dieses konnte ich einige Wochen vorher mit auf derselben Prüfstrecke vermessen. Details siehe:
http://www.astrotreff.de/topic…OPIC_ID=91124&whichpage=4
<b>2. Prüfergebnisse
2.1 Wellenlängenabhängikeit der Strehlzahlen</b>
<b>Bild 1</b>
Die Zahlenwerte zur Erstellung der Kurve "rel Empfindlichkeit bei Tagsehen" stammemn aus der Datei:Vlambdaps.png
siehe:
http://de.wikipedia.org/w/inde…etimestamp=20040927192500
Beide LZOS wurden jeweils bei 9 Wellenlängen mit 3 bzw. 2 Wiederholmessreihen vermessen. Die durchgezogenen Kurven verbinden die Messergebisse ohne Abzüge ( d.h. ohne strehlschönende Maßnahmen wie Ausschaltung von Asti, Koma ect.). Die gestrichelten Kurven gelten für die Annahme dass nur sphärische Aberration (sA) als Restfehler vorhanden ist. In der Praxis ist das zwar so gut wie niemals vollständig gegeben aber man kann an aus den Differenzen der Kurven durchgezogen- gestichelt abschätzen ob vielleicht die Korrektur von Kollimationsfehlern angezeigt ist. Diese Fehler zeigen sich als Astigmatismus und Koma bei der Abbildung von Sternen auf der optischen Achse. Die „Fokussierung auf 555 nm“ macht deutlich dass bei dieser Untersuchung die opt. Qualität für die visuelle Nutzung im Vordergrund steht.
<b>2.2 Polychromatische Strehlzahl (Poly- Strehl)</b>
Die nachfolgende Tabelle enthält alle Messwerte zu obiger Grafik sowie die aus diesen Messdaten ermittelten polychromatischen Strehlzahlen.
<b>Bild 2</b>
<b>2.2.1 LZOS 130 f/9,2</b>
Mit Poly- Srehl = 0,97 liegt es nahe bei dem vom APM angegebenen extrem günstigen Wert 0,98. Im Rahmen der Messgenauigkeit lässt sich kein gesicherter Unterschied feststellen. Darüber hinaus ist dieses Objektiv auch für fotografische Anwendung hervorragend gut korrigiert.
<b>2.2.2 LZOS 115 f/7</b>
Beim Vergleich der Werte 0,86 „ohne Abz“ mit 0,93 „nur sA“ wird deutlich dass es sich loht nach den Ursachen für die Differenz zu suchen, dazu mehr in Kap. 2.4.2.2 .
<b>2.2.3 ED 130 f/7</b>
Mit Poly-Strehl 0,76 bleibt dieses Exemplar deutlich hinter den praktischen Möglichkeiten seiner Art zurück. Wesentliche Ursache dafür ist die Optimierung der sphär. Aberration im blauen Spektralbereich anstatt im grünen.
<b>2.3 Erläuterungen zur messtechnischen Ermittlung der polychromatischen Strehlzahl</b>
Das ist nichts anders als die Strehlzahl unter Einschluss von Farblängs- und Gaußfehler. Es werden also neben Asti, sphär. Aberration, Koma etc. auch die Wellenlängenabhängikeit dieser Fehler inkl. Farblängsfehler mit erfasst. Die Verfahrensweise mit Fehlerdiskussion hat User Gerd-2 wiederholt erläutert und demonstriert in:
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=84708
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=91124
Darauf aufbauend hab ich die Variante mit festen Wellenlängenabständen am Beispiel LZOS 130 ausprobiert:
<b>Bild 3</b>
Es handelt sich um die selben Messpunkte wie in Bild 1 dargestellt. Danach kann an die folgende Wertetafel erstellen:
<b>Bild 4</b>
„Strehl bei Fok. 555“ bedeutet Strehlzahl ermittelt bei „Fokussierung“ 555 nm und ohne Abzug von Koma, Asti etc. Der Poly- Strehl 0,971 liegt praktisch nur unmerklich unter Strehl = 0,975 für 555 nm, abgelesen aus der Strehlkurve (benachbarte Messwerte: 0,969 und 0,975, siehe Bild 2).
Die Interferometrie mit 9 Interferenzfiltern dazu noch mit mehrfacher Wiederholung der Messreihen zur Ermittlung des Poly-Strehl ist naturgemäß recht aufwändig. Ich hab das auch nicht nur wg. Poly- Strehl durchgezogen sondern hauptsächlich um, einen gesicherten Vergleich des Farbfehlers über einen möglichst großen Wellenlängenbereich zu gewinnen. Wie Gerd schon demonstriert hat reichen zur messtechnischen Ermittlung des Poly- Strehl bereits 5 Messwerte völlig aus. Das wird mit der folgenden Tabelle wieder bestätigt.
<b>Bild 5</b>
Wie man sieht würden bei besonders fehlerarmen Refraktoren würden bereits 3 Messwerte ausreichen. Normalerweise macht es keinen Sinn die Messergebnisse in der Beurteilung mir 3 Nachkommastellen anzugeben. Hier soll damit nur die geringe Schwankungsbreite des Ergebnisses bei erheblich unterschiedlichem Messaufwand demonstriert werden. Auf vernünftige 2 Nachkommastellen gerundet lautet das Ergebnis für des LZOS 130 in allen 3 Beispielen:
<b><i>messtechnisch ermittelter Poly- Strehl =0,97 </i></b>
<b>2.4 Weitere Prüfergebnisse mit Fehlerdiskussion
2.4.1 Farblängsfehler</b>
Damit niemand zu kurz kommt folgt die Darstellung der Farblängsfehler ermittelt nach der Z3- Methode:
<b>Bild 6</b>
Die zugehörige Wertetafel:
<b>Bild 7</b>
Daraus kann sich jeder der mag Indizes errechnen. Man sollte nur beachten, dass man die SWDs bestenfalls auf einige my genau messen kann. Siehe dazu auch:
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=91124
Wellenoptisch betrachtet ist eine höhere Genauigkeit gar nicht erforderlich. So würde z.B. beim LZOS115 5 my SWD- Fehler bei 555 nm ca. PtV 0,02 lambda wave Wellenfrontfehler bewirken. Ein derartiger Fehler würde die Strehlzahl in der 3. Stelle nach dem Komma um 1 bis 2 Einheiten „verfälschen“, Also z. B. aus S=0,979 bei richtiger SWD würde S = 0,978 oder auch 0,981.
<b>2.4.2 Wellenfrontanalyse</b>
Diese Analyse unter „openFringe“ gestattet die genauere Beschreibung, Darstellung und Quantifizierung einzelner optischer Fehler wie z. B. Koma. SA, Asti, etc. Im folgenden beschränke ich mich hauptsächlich auf die Messdaten bei 551 nm, also auf den Bereich der höchsten Augenempfindlichkeit.
<b>2.4.2.1 LZOS 130 F/9,2</b>
Zur Einstimmung eine der auf grün fokussierten 3 Multicolor- Interferogrammserien, aus Platzgründen in verkleinerter Darstellung:
<b>Bild 8</b>
<b>Bild 9</b>
Bei dieser besonders schön gelungenen Serie ist leider das I- Gramm bei 486 nm verloren gegangen.
Bekanntlich würden bolzgerade Interferogrammstreifen eine perfekte Optik signalisieren. Die Krümmungen der Streifen in den obigen Bildern beträgt im Extremfall bis ca. ¼ lambda Wellenfront. Man könnte übrigens bei fast jeder Optik auch kringelrunde Interferogramme einstellen. Dafür kenne ich aber keine Auswertesoftware.
Am Beispiel der aus 5 Einzelinterferogrammen bei 551 nm gemittelten Contourplots kann man die Restfehler gut quantifizieren:
<b>Bild 10</b>
Danach ist offensichtlich die Korrektur der sphär Aberration nahezu perfekt gelungen. Man kann sich fragen ob denn der zarte Buckel in der Mitte mit PtV = 0,046 lambda Wellenfrontfehler echt oder eher als zufällige Streuung zu werten ist. Er ist in ähnlicher Dimension auf allen 5 Einzelplots erkennbar und daher sehr wahrscheinlich echt, aber praktisch wirkungslos. Man kann also noch Fehler quantifizieren die sich praktisch nicht auffallen oder sonst wie stören.
<b>Bild 11</b>
Die Haupt- Restfehler Koma und Asti sind deutlicher ausgeprägt aber immer noch derart gering dass man nicht mit Sicherheit sagen kann ob man sie voller Höhe dem Prüfling zuordnen kann. Das könnte man durch weiteren, erheblichen Messaufwand wie Drehung des Prüflings um 90 °, Wiederholmessungen, Drehung um 180 °, Wiederholmessungen noch klären. Dazu fehlte aber die Zeit und es scheint nach den bisherigen Ergebnissen auch nicht zwingend erforderlich zu sein. Nur wenn man diesen Aufwand vermeidet muss man die etwas größere Unsicherheit des Messergebisses akzeptieren. Es wäre messtechnisch falsch zu sagen: „Der Fehler soundso könnte durch den Prüfaufbau verursacht werden und wird daher abgezogen.“ Das wäre die spezielle Art wie man 99,x% Strehls generiert, sehr zum Seelenwohl des Teleskopbesitzers versteht sich.
<b>2.4.2.2 LZOS 115 F/7</b>
Hier war zu Beginn bereits in den Interferogrammen ein heftiger Asti zu erkennen, Beispiel:
<b>Bild 12</b>
Das ergibt Strehl = 0,55. So lohnt es sich nicht mit dem „Multicolor“- Messprogramm zu starten. Daher wurde zunächst versucht den Asti zu mindern. Bei so heftigem Asti geht das erfahrungsgemäß recht gut in AC vor dem Interferometer mit der Kringeloption. Man stellt dazu bestmöglich zentrierte „Kringelgramme“ ein. Hier zur Demonstration hab ich das aus den Parametern nach Auswertung des obigen I- Gramms synthetisiert:
<b>Bild 13</b>
Dazu muss man nicht unbedingt Farbfiltern. Wir haben das mit bunten I- Grammen durchgezogen aber aus Zeitgründen nicht fotografiert.
Wenn man das I-Meter so eingestellt hat, dass näherungsweise so etwas wie das linke Teilbild sichtbar wird dann muss man das Objektiv zum Tubus derart kollimieren dass aus den “Eiern“ schöne konzentrische Kreise werden. Das Dumme ist nur, dass laterale Veränderungen an der lateralen Einstellung des I-Meters im 1/1000 mm Bereich die Konzentrizität der Kringel erheblich stören. (Ganz besonders dumm wäre es, wenn im OTA gar keine Schrauben zur Kollimation der Objektivfassung vorhanden wären). Sehr störend können sich auch Luftschlieren im Strahlengang auswirken. Es bleibt also für die Feinkollimation nichts anders übrig als auf bestmögliche konzentrische Kringel einzustellen, Interferogramm als Streifen aufnehmen, auswerten und danach ggf. die Kollimation zu korrigieren. Es ist auf jeden Fall ein Geduldsspiel.
Das rechte Teilbild zeigt die Verbesserung nach dem ersten Durchgang. Das war zwar noch kein perfekter Volltreffer aber aus Zeitgründen haben wir dem Multicolor- Programm Priorität gegeben und immerhin 2 Wiederholserien und jeweils 9 Wellenlängen geschafft. Darauf basiert auch die rote durchgezogene Strehlkurve in Bild 1. Eine dieser Serien sieht so aus:
<b>Bild 14</b>
<b>Bild 15</b>
Das Bild für die Wellenlänge 475nm wurde aus Platzgründen nicht dargestellt.
Im Vergleich zu den entsprechenden Bildern des LZOS 130 erkennt man deutlich zunehmende Linienkrümmung im roten und blauen Spekralbereich jeweils mit entgegengesetzter Krümmumgsrichtung. Das entspricht auch dem etwas ungewöhnlichen Verlauf der in Bild 6 dargestellten SWD- Kurve.
Die Wellenfrontanalyse liefert folgende Ergebnisse:
<b>Bild 16</b>
<b>Bild 17</b>
Der Wellenfrontfehler wurde ungefähr halbiert und der Strehl von rund 50% damit auf sehr gesunde >90% angehoben.
Das Bild sowie die Tabelle der „Zernike Terms“ zeigen aber noch deutlich Koma und Asti, die ob ihres Betrages nicht als zufällige Störungen gewertet werden können. Es besteht daher noch Verbesserungspotential durch weitere Feinkollimation in der Größenordnung von 5%.
<b>2.4.3 Synthetischer Sterntest</b>
Dieser Test nach „openFringe“ basiert auf den aus Interferogrammen gewonnenen Zernikes. Man kann damit eine bildliche Prognose zu dem wahren Sterntest an Himmel abgeben. Hier folgen einige Beispiele passend zu den obigen Wellenfrontanalysen:
<b>Bild 18</b>
Den nicht geschlossenen 1. Beugungsring in „nach Kollimation“ wird man sehr wahrscheinlich auch beim Sterntest am Himmel erkennen können. Man hat damit also die Möglichkeit zur Verbesserung der Kollimation. Nach meiner Erfahrung wird das aber mühsamer werden als die Kollimation in der Interferometerprüfstrecke. Siehe dazu auch*:
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=79095
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=94916
<b>Bild 19</b>
Das LZOS 130 erscheint hier nahezu perfekt. Die gering ungleichförmige Helligkeitsverteilung im ersten Beugungsring zeigt schwach ausgeprägte Koma an. Es ist allerdings nicht nachgewiesen in welchem Maße das Objektiv bzw. die Prüfstrecke daran beteiligt ist. Beim Test am Himmel würde man derart geringe Koma vielleicht dann erkennen, wenn man davon weiß.
Das ED 130 zeigt unverkennbar sphärische Unterkorrektur bei extra/ intrafokaler sowie bei fokaler Einstellung.
<b>2.4.3 Kontrastübertragungsfunktion (MTF)</b>
im Englischen MTF = Modulations Tranfer Funktion genannt. Diese beschreibt das Verhältnis Bildkontrast / Objektkontrast. Für meine Begriffe ist diese Funktion die wichtigste Kenngröße einer Optik. Sie gestattet auch die Kontrastübertragung von Optiken mit unterschiedlicher Öffnung direkt miteinander zu vergleichen, wie in der nachfolgen Darstellung gezeigt. Dazu nur nur die Kurve e für die kleineren Öffnung Richtung der Abszisse linear gestaucht werden. In dem Beispiel wurden die einzelnen nach „openFringe“ erstellen MTF- Kurven per Bildbearbeitung zusammengeschnitten.
<b>Bild 20</b>
Die LZOS 130- Kurve liegt praktisch genau auf der Ideallinie. D.h. Die in der wellenfrontanalyse behandelten Restfehler sind nicht nachweisbar und haben daher keine messbare Wirkung auf die opt. Qualität bei der Abbildung von flächigen Objekten.
Für das ED 130 gilt wg. gleich großer Öffnung die selbe Idealkurve. Es ist demnach deutlich schlechter als das LZOS 130. Man kann hier annehmen dass dafür der Fehler in Form von sA die Hauptursache ist.
Die Kontrastübertragung des LZOS 115 liegt wg. seiner kleineren Öffnung naturgemäß unter dem LZOS 130. dazu kommt aber noch ein leichter „Durchhänger“ wg. der derzeit noch nicht perfekten Kollimation.
Genau genommen müsste man die polychromatischen MTF- Kurven miteinander vergleichen. Das kommt voraussichtlich bei meiner nächsten Apo- Messorgie, versprochen!
<b>3.Zur Messtechnik und Auswertung</b>
Wie bei den früheren Refraktormessungen hab ich wieder mein <b><u>Bath- Weißlichtinterferometer</u></b> mit dem 30 cm Planpiegel im AC – Aufbau eingesetzt.
Die Bandbreite der Filter kann zu Problemen führen. In der Tabelle sind meine verfügbaren <b><u>Interferenzfilter</u></b> aufgeführt.
<b>Bild 21</b>
Es gibt keinen triftigen physikalischen Grund bei der Interferometrie ausschließlich solche Wellenlängen zu verwenden die dem hoch geschätzten Herrn Frauhofer mit der ehrwürdig-merkwürdigen CdeF usw. - Nomenklatur gewidmet sind. Zwecks „Förderung“ der Übersichtlichkeit kann man die Reihenfolge der Buchstaben unter Fortfall der Wellenlängenangaben beliebig variieren und das ganze als besonders systematisch verkaufen. Aber das ist eigentlich off Topic. Ich bleibe lieber bei der konkreten Bezeichnung der Messwellenlängen sofern nicht bereits in Diagrammen und Tabellen aufgeführt.
Nach früheren und den in diesem Bericht vorgestellten Prüfungen kann es bei Verwendung von relativ breitbandigen Blaufiltern zu Problemen kommen.
<b>Bild 22</b>
Wie das Bildbeispiel zeigt bekommt man bei dem extrem farbfehlerarmen LZOS 130 auch noch mit einem 436 nm- Blaufilter mit 17 nm Bandbreite gut auswertbare Interferogramme. Bei dem LZOS 115 werden die Streifen im Randbereich deutlich kontrastärmer, während bei dem 127 ED dieses Filter nur noch höchst grenzwertig verwendbar ist. Bei dem ED 130 f/7 wird diese Randunschärfe bereits bei 450 nm und 6 nm HWB deutlich. Siehe dazu auch:
http://www.astrotreff.de/topic…OPIC_ID=84708&whichpage=5
Man kann sich etwas helfen indem man die I- Gramme nicht auf grün sondern mehr auf blau fokussiert. Dann muss man aber die Z3- Zernikes für „auf grün fokussiert“ rechnerisch genau korrigieren. Bei dem Versuch FH- „Kurzbrenner“ durch Inteferometrie im blauen Bereich aufzuwerten kann man bereits mit 486 nm- Filtern und 10 nm HWB auf die Nase fallen.
Als <b><u>Auswertesoftware</u></b> wurde wieder „openFringe“ Version 8.10 verwendet. Dabei wurde ausschließlich die traditionelle Streifeneinlesung der Interferogramme genutzt. Im Vergleich mit anderen Auwerteprogrammen sind mir dabei keine besonderen Probleme aufgefallen.
Gruß Kurt
*Vergessen Links einzusetzen. Fehler am 18.12.09 korrigiert.
