Autokollimation bei einem Schiefspiegler

Hallo und danke im Voraus für jede Antwort.

Ich prüfe Teleskopoptiken in Autokollimation. Der dazu verwendete Strahlteilerwürfel führt sphärische Aberration ein. Dies ist in meinem Fall mit langen Brennweiten ohne grosse Relevanz. Axial gibt es normalerweise weder Astigmatismus noch Koma. Ich gehe von diesen Annahmen aus.

Trifft dies auch für einen Schiefspiegler zu? Die Bildebene ist leicht gekippt. Führt dies axial zu Asti und Coma? Wenn ja, lässt sich das berechnen in Analogie zu einer gekippten planparallelen Platte?
Dies wäre von Relevanz, weil die Justierung am Planspiegel nicht derjenigen am Stern entspräche, was ich vermute.

Danke und Gruss, BeatK

<font color="yellow">Edit Kalle: Thementitel präzisisiert</font id="yellow">

Hallo Kurt und Alois

Vielen Dank für die so prompten Kommentare.

Alois, das beruhigt mich. Vor dem Beobachten setzte ich dem Yolo Schiefspiegler jeweils einen Planspiegel vor die Nase, ungefähr zum Beobachtungsobjekt gerichtet und perfektioniere die Kollimation ohne störendes Seeing. Ich kann demnach davon ausgehen, dass das Instrument dann auch am Stern oder Planeten justiert ist.

Die wenig gekippte Bildebene hat mich bisher beim Beobachten kaum gestört. Sie zu messen, wie Du vorschlägst wäre spannend.
Kommt mir in den Sinn: Wir hatten über ein Ray Tracing Programm gesprochen ohne astronomischen Preis. Das einfache DOS Programm von Sasian (für Spiegeloptiken) rechnet die Kippung der Bildebene. Das läuft auf einem älteren PC bestens.
Die Interferometrie ist bei mir noch nicht fertig eingerichtet. Ich messe immer noch mit dem WR Test, bei dem ich den Strahlteiler einfach in den Okularauszug stecken kann. Ich kann dann natürlich keine rechtwinklige Verschiebung machen. Ich würde aber gerne den WR Test direkt mit der Interferometrie vergleichen. .

Herzlichen Gruss
Beat

Hallo Kurt

Dass Du einen Yolo Schiefspiegler bauen kannst, da gibt es ja keine Zweifel. Dass es sich lohnt ist ebenso sicher.

Ich würde eine Oeffnung von 130 bis 150 mm wählen. Dann wird das Instrument etwa 5 Kg schwer und handlich. Kleiner lohnt sich der Aufwand nicht, grösser nur für eine fixe Sternwarte.
Ein typisches Oeffnungsverhältnis wäre 1:10 bis 1:12. Spiegelabstände weniger als 1000 mm. Spiegelradien um 6000 mm, beim astigmatischen Sekundärspiegel Radiusdifferenz weniger als 100 mm. Verkippung der Spiegel derart, dass der Sekundärspiegel nicht in den Strahlengang des Primärspiegels ragt. Genügend Weg beim Okularauszug planen, was prinzipiell kein Problem ist.
Konkret kann man ein bewährtes Design übernehmen und im Lauf der Arbeit anpassen. J. Sasian hat dafür ein sehr praktisches DOS Programm geschrieben.Es beinhaltet auch konkrete Beispiele. Ich (wir) habe das genannte Programm erworben und es bestehen Urheberrechte. Ich kann es nicht via Internet weitergeben, ich wüsste auch nicht wie. Eine "vertrauliche" Kopie davon per Post dürfte kein Problem darstellen.

Ich habe jeweils mit dem Schliff des Sekundärspiegels begonnen, weil man nie genau die geplante Radiusdifferenz erreicht. Der Radius des Primäspiegels und die Spiegelabstände rechnen sich dann.
Für den Schliff des Sekundäspiegels vgl. z.B. https://es.scribd.com/document…4326/toroidschliff-Howald. In Analogie zu Sasian bescheibt Lukas den Toroidschliff "übers Kreuz", wie ich es auch gemacht habe. Eine Alternative wäre, den Rohling zu verspannen ("warping harness") und dann wie einen sphärischen Spiegel zu schleifen.

Die optischen Flächen prüft man am einfachsten mit dem Foucault-Test. Beim Sekundärspiegel ist der Test hochsensibel, weil die Flächen in den zwei Brennpunkten wie eine Sphäre getestet werden können. Den Primäsrspiegel könnte man sphärisch belassen. Das wäre aber schade, weil die SA mittels Hyperbolisierung sehr genau korrigiert werden kann. Die Abweichung von den Sphäre ist sehr gering. Auf "Geratewohl" ist mir das jeweils gut gelungen. Wenn der Sekundärspiegel aluminisiert ist und man einen Planspiegel hat, ist man aber mit Autokollimation gut bedient.

Hier noch die konkreten Daten zu meinem ersten Yolo 1:12. Primärspiegel 155mm, Radius 6065mm, Kippwinkel 4,21 Grad, K -4,45; Sekundärspiegel 115mm Durchmesser, R-sag 5958mm, R-tan 6046mm, Kippwinkel 3,3, Grad. Spiegelabstand 950mm.

Zur Interferometrie und dem Win Roddier (WR) Test: Es ist genug-tuend, sich ein Zertifikat über die Güte der eigenen Arbeit zu machen. Danke für die Angaben bezüglich PDI.

Herzlichen Gruss
Beat

Hallo Kurt

Keine Angst vor dem Sekundärspiegel. Zylinderglas, das braucht es nicht! Und: Der Asti muss nicht genau definiert sein: Etwas zu viel ist praktisch, man hat dann mehr Freiheit mit dem Radius und Abstand des Primäspiegels, sowie den Kippwinkeln.

Mechanische Verspannung keinesfalls im fertigen Teleskop. Ist viel zu schwer und muss wohl immer wieder justiert werden.

Dein Interesse freut mich. Gruss, Beat

Hallo, ich melde mich nochmals mit einer anderen Frage:

Wie oben erwähnt, mache ich häufig vor dem Beobachten beim Yolo die Justage mit einem aufgesetzten Planspiegel in Autokollimation. Praktisch wäre es, wenn man einen Planspiegel mit geringerem Durchmesser (verglichen mit der Oeffnung) verwenden könnte.

Bei der Autokollimation werden die Aberrationen verdoppelt. Wenn ich richtig verstehe, sind diese axial von der Öffnung abhängig: Die SA kubisch, die Koma quadratisch und der Astigmatimus linear.
Der Yolo wird mittels Korrektur des Astigmatismus justiert.

Würde also der halbe Durchmesser des Kollimationsspiegels für die Justage theoretisch ausreichen?

Danke für Eure Hilfe.
MIt Gruss, Beat

Hallo Rainer

Danke. Das ist informativ.

Leonard erklärt im Text auch, dass der zweite Term in den Formel dem Asti entspricht. Die Koordinate z geht da im Quadrat ein.

Ich habe im Sasian Programm Deine Simulation nachvollzogen. Der 150er Yolo braucht zur Justage in AK einen Planspiegel von mindestens 106 mm Durchmesser. Das entspricht Oeffnung im Quadrat, dann Hälfte (wegen Double Pass in AK), dann Wurzel draus.
Wenn das so stimmt, ist das sehr praktisch. Der Planspiegel stellt dann kein Gewichtsproblem dar. Wenn er nämlich zu schwer ist, kann er zu Deformation des Tubus führen und die Kollimation damit verfälschen.

Habe Winspot bisher nicht gekannt. Es entspricht wohl meinem alten Sasian DOS Programm. Kann man mit Winspot auch eine Optimierungs- Routine ausführen?

Mit Gruss, Beat

Hallo Rainer

Auch "mein" Programm kann nur in der tangentialen (hoffentlich wende ich den Begriff richtig an) Ebene rechnen. Man könnte die sagittale Ebene separat rechnen und dann vektoriell zeichnerisch addieren? Das ist wohl unpraktisch.

Den Yolo Schiefspiegler kollimiert man mittels Korrektur des Astigmatismus, der in der tangentialen Ebene verbleibt. In der sagittalen Ebene tritt bei Verkippung zuerst Koma, dann Asti auf, wenn ich richtig orientiert bin.
Ich beobachte beim Kollimieren meist wenig Koma, die eine andere Orientierung zeigt als der Asti. Ob diese von einer geringen Verkippung in der sagittalen Ebene herrührt?

Noch eine Bemerkung: Nachdem Alois mich beruhigt hat (s.o.) kollimiere ich das Teleskop bequem im Keller in AK. Habe gestern einen Win Roddier Test in AK und dann am Stern (Pollux) durchgeführt. Die Luft war ruhig. Etwas mehr Asti am Stern, wohl wegen der veränderten Lage des Teleskops auf der Montierung. Strehl von 0.98 auf 0.96 gesunken.
Bin gestern auch erstmals zur Ueberzeugung gelangt, dass der WR Test am Stern etwas taugt, wenn man gewisse Regeln beachtet.

Mit Gruss, Beat

Hallo Rainer

Danke für den Hinweis und den Link. Nun würde mich die Theorie des 3 D Schiefspieglers interessieren. Gibt es einen Link dafür?

Für die Praxis bleibe ich beim Yolo. Ich glaube nicht, dass es etwas Besseres gibt. Nach den bisherigen Erfolgen möchte ich noch meinen 130 mm Yolo 1:8 optimieren. Ich muss den Primäspiegel neu machen. Hatte damals noch keine Autokollimation und die Hyperbolisierung ist zu gering geraten. Hat aktuell mit Win Roddier am Stern gemessen nur einen Strehl von 0.85. Der Wert bestätigt sich in Autokollimation. Die Planeten sind im Vergleich mit meinen guten Yolos einfach weniger knackig und das System ist anfälliger auf Luftunruhe, was theoretisch auch zu erwarten ist.

Beste Grüsse, Beat

Hallo Rainer
Ich habe auch nicht zum Artikel von Leonard gelangt. Mit Deinen Angaben verstehe ich aber nun Düring besser, glaube ich. Interessant, danke vielmals.

Hallo Tim
Deine Frage ist nicht am Rand platziert! Meine Aussage über die Korrektur der SA und die Anfälligkeit für Luftunruhe hätte ich besser in eine "habe den festen Eindruck" Formulierung gepackt. Dann wäre aber Deine Frage vielleicht nicht gekommen.
Wenn die SA nicht optimal korrigiert ist, kompensieren wir das mit einem Defokus ("best focus"). Dies ist aber mit einer Reduktion der Schärfentiefe verbunden. Meine Vorstellung ist oder war, dass dadurch zusätzliche Aberrationen mehr Gewicht erhalten. Wenn ich richtig verstehe führt Luftunruhe zu "longitudinal" und "transverse image motion" (Mahajan), bzw zu Tilt, Defokus, sowie Koma und Asti. Nach Kolmogorov ist es vor allem Tilt. Ich beobachte aber fast immer eine gerichtete Turbulenz und bin davon ausgegangen, dass dies zu Augmentation der anderen genannten Aberrationen führen kann und diese mehr ins Gewicht fallen, wenn die Schärfentiefe reduziert ist.
Was meinst Du dazu?

Herzichen Gruss,
Beat

Hallo Tim

Du lenkst vom Thema nicht ab, mich jedenfalls nicht!
Du bringst mich darauf, in Autokollimation die Zeit zu bestimmen, welche meine Schiefspiegler zum Temperaturausgleich benötigen. Ich werde ein Teleskop von einem z.B. 5 Grad wärmeren Raum in den Bastelkeller bringen und die PSF in AK beobachten. Bin sicher nicht der erste, der das macht.
Wunder nimmt mich, ob "Interferometriker" dabei eine Analyse des Seeing im Tubus mittels Zernike Koeffizienten machen können. Ich werde es mit dem Win Roddier Test versuchen.

Mit Gruss, Beat