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 Wie groß sollte ein Fangspiegel sein?
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Grodahn
Mitglied im Astrotreff


40 Beiträge

Erstellt am: 04.12.2019 :  22:24:53 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo zusammen,

ich hatte mich gefragt wie groß der Fangspiegel eines Newton optimal ist.
Meine Vermutung am beispiel von meinem 76/900:
Auf einer Strecke von 900mm bündelt sich das Licht von 76mm am HS auf 0mm im Brennpunkt, verfüng sich also um 0,0844mm pro mm "Strecke". Bei mir ist der Fangspiegel in 770mm Entfernung vom HS montiert, an dieser Stelle sollte das Lichtbündel noch (900mm-770mm)x0,0844 = 10,98mm Durchmesser haben.

Kann man jetzt sagen:
-Ist der Spiegel größer als diese 10,98mm steigt die Obstruktion, die zusätzliche Spiegelfläche ist "optisch unnötig" bzw kann sogar ungünstige Reflektionen erzeugen?
- Ist der Spiegel kleiner als diese 10,98mm wird nicht das komplette Bild vom HS in den OAZ reflektiert?

Bitte klärt mich auf!

Viele Grüße,
Andre

Seben 3"

Bearbeitet von: am:

mintaka
Forenmeister im Astrotreff

Deutschland
14796 Beiträge

Erstellt  am: 04.12.2019 :  23:04:20 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Andre,

die Rechnung dürfte passen, deine Schlussfolgerungen, zumindest die Erste, nicht.
10,98 mm FS-Durchmesser ist mindestens nötig, damit das Bildzentrum vom kompletten HS ausgeleuchtet wird. Mit zunehmenden Abstand vom Bildzentrum wird die Helligkeit abnehmen. Der Durchmesser des 100% ausgeleuchteten Bildfeldes beträgt 0 mm. Wenn dieser grösser sein soll, muss der FS-Durchmesser grösser werden.
Bei weniger FS-Durchmesser wird an keiner Bildstelle der volle HS-Durchmesser ausgenutzt, es wird Licht verschenkt.
Bei Planetennewtons wird der FS-Durchm. so gewählt, das der Durchmesser des 100%-Feldes wenige mm beträgt. Fotonewtons haben grössere Fangspiegel, dort sollte Aufnahmechip zumindest über die kurze Bildseite das volle Licht bekommen. Der Helligkeitsabfall in den Bildecken wird als Vignettierung bezeichnet.

Gruss Heinz

Bearbeitet von: mintaka am: 04.12.2019 23:18:44 Uhr
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Grodahn
Mitglied im Astrotreff


40 Beiträge

Erstellt  am: 04.12.2019 :  23:16:58 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hi Heinz,

danke dir. Leider versteh ich das mit dem ausgeleuchteten Bildfeld nicht ;-)
Wenn der FS einen größeren Durchmesser als das vom HS gebündelte Licht hat, was reflektiert diese "Bonusfläche" dann in den OAZ?

Auf der Dartstellung hier (Wikipedia) fußt ja meine "Milchmädchenrechnung". Wäre Der Fangspiegel nun größer, welche Strahlengänge reflektiert er dann optisch Profitbringend?

Viele Grüße!

Seben 3"

Bearbeitet von: am:
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mintaka
Forenmeister im Astrotreff

Deutschland
14796 Beiträge

Erstellt  am: 04.12.2019 :  23:22:42 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Das Bild in Wikipedia zeigt nur die Bildstrahlen, die das Bildzentrum definieren, aber nichts ausserhalb der Bildmitte!
Besser: http://www.myoptics.at/jodas/stuff/onemirror1.gif

Bearbeitet von: mintaka am: 04.12.2019 23:29:42 Uhr
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stefan-h
Altmeister im Astrotreff


17322 Beiträge

Erstellt  am: 04.12.2019 :  23:57:10 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hi Andre,

zwei Bilder, bei dem ersten sieht man, das vom HS kommende Strahlenbündel geht teilweise (grau gezeichnete Linien) am FS vorbei, das ausgeleuchtete Feld ist sehr klein (entspricht fast deinem Rechenbeispiel)



Bei dem zweiten ist der FS größer und damit ist auch das ausgeleuchtete Feld (der kräftiger gelbe Streifenteil über dem OAZ) größer



Wie sich die FS-Größe auf das ausgeleuhtete Feld auswirkt zeigt die Grafik- der kleinste FS bringt nur 8mm Felddurchmesser, bei einem Übersichtsokular mit einer 28mm großen Feldblende würde am Bildfeldrand (bei +/-14mm) nur noch knapp 50% Licht ankommen, der nächst größere vignetiert da schon viel weniger.



Gruß
Stefan

12" Galaxy Dobson * 105mm William ZS - 66mm William ZS - Tak FSQ85
Vixen Atlux - Skysensor 2000 PC - GP DX Skysensor 2000 / auf Berlebach Planet
Sonnenbeobachtung: 2" Baader Herschelkeil - SolarMax 60 mit BF15

Bearbeitet von: stefan-h am: 04.12.2019 23:58:07 Uhr
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Kalle66
Forenmeister im Astrotreff

Deutschland
10298 Beiträge

Erstellt  am: 05.12.2019 :  00:20:33 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Andre,
bei Deinen geometrischen Überlegungen hast du es nicht mit einem spitzen Kegel zu tun, sondern mit einem Kegelstumpf. Im Fokus musst Du Dir eine kleine Fläche vorstellen, auf die das Bild, das du am Himmel sehen willst, abgebildet wird. In einer einfachen Näherung reicht es, wenn man die Abmessungen der "Bildebene" einfach auf das Maß addiert, was man für einen Spitzkegel herausbekommt.

Man spricht von der Bildebene dann vom 100%-ausgeleuchteten Bildfeld. Visuell reichen da 10mm. Der Rest darf ruhig bis zu 50% bei der Ausleuchtung abfallen. Siehe dazu das letzte Bild von Stefan, wo die Linien rechts und links nach unten abfallen. Für fotografische Zwecke macht es allerdings Sinn, wenn das 100%-ausgeleuchtete Bild so groß ist wie die Chipfläche der Kamera. Muss jetzt nicht die Diagonale sein, aber wenigstens die lange Seite des Chips.

Siehe mein Beitrag in diesem alten Thread:
http://www.astrotreff.de/topic.asp?ARCHIVE=true&TOPIC_ID=138381

In Ergänzung zu meiner Skizze von damals:
Da habe ich in der Skizze ja einen Stern "D" eingezeichnet. Du kannst ja mal überlegen, von welchem (kleineren) Teil des Hauptspiegels der noch via Fangspiegel ins Okular gelangt. Dazu musst du den eingezeichneten Strahl Richtung Zentrum so lange parallel verschieben, bis er vom FS noch ins Okular gepspiegel wird.
Im Ergebnis kann nur ein Teil des Hauptspiegels dieses Strahlenbündel von einem Randstern so auf den FS schicken, dass er im Okular gesehen wird. Das Verhältnis des Flächenanteils vom HS, der das schafft, zur Gesamtfläche des HS ist der Ausleuchtungsprozentsatz. Allgemein spricht man vom Helligkeitsabfall für Objekte am Bildrand außerhalb des 100%-ausgeleuchteten Bildfeldes.

Visuell spielt diese Ausleuchtung nur bei Minimalvergrößerung eine Rolle. Genauer gesagt: Nur für Okulare dessen Feldblenden größer sind als das kalkulierte 100%-ausgeleuchtete Bildfeld.

Kalle - Alles wird gut !
Meine Okulardatenbank im Astrotreff: hier
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Bearbeitet von: Kalle66 am: 05.12.2019 00:35:08 Uhr
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Grodahn
Mitglied im Astrotreff


40 Beiträge

Erstellt  am: 05.12.2019 :  10:44:24 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Kalle,

gelesen und Verstanden. Also glaube ich, werd ja nicht geprüft ;-)

Du sagst "muss ich mir als stumpfen Kegel vorstellen":

Kann ich das so zusammenfassen?
Der HS bildet immer einen spitzen Kegel aus einfallenden Objekten. Für Objekte exakt in der Bildmitte gilt daher meine Überschlagsrechnung. Objekte außerhalb der Bildmitte bilden "ihren eigenen spitzen Kegel" aber entsprechend deiner Skizze in einem Winkel zur opischen Mittelachse liegt. Addiert man alle möglichen spitzen Winkel...bezw betrachtet die Extrema bei gegebener Brennweite und Feldgröße erhält man einen stumpfen Kegel anhand dessen man den FS für 100% Ausleuchtung berechnen kann"?

Ohweh, ich hoffe das liest sich verständlich, das klingt ja selbst für mich Laienhaft ;)

Danke euch,

Andre

Seben 3"

Bearbeitet von: am:
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Kalle66
Forenmeister im Astrotreff

Deutschland
10298 Beiträge

Erstellt  am: 05.12.2019 :  11:14:44 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Andre,
ja und nein ... Du kannst einzelne Bildpunkte auf diese Weise konstruieren. Aber es ist immer die Gesamtheit eines Abbildes, was man im Okular sieht bzw. die im Primärfokus abgebildet werden. In meiner Skizze habe ich verschiedene Sterne, die man im Okular gleichzeitig sieht (einen in der Mitte, einen 100%-ausgeleuchtet mehr zum Rand hin, einen (nicht mehr zu 100% ausgeleuchtet) am Bildfeldrand als Stellvertreter eingezeichnet. Die Gesamtheit des Bildfeldes ist eine Art "Umhüllende" der zu einzelnen Punktlichtquellen konstruierten Strahlen.

Dabei habe ich ausgewählte Strahlen klassisch konstruiert:
a) Für Strahlen, die auf die HS-Mitte treffen, gilt Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel (zur opt. Achse).
b) Für Strahlen parallel zu optischen Achse (von einem Stern aus der Bildmitte) gilt, dass sie auf der opt. Achse fokussieren (im Fall: aus dem unendlichen kommend) treffen sie sich im Brennpunkt.
c) Hilfsstrahlen konstruiert man durch Parallelverschiebung eingehender Strahlen aus a) und gemeinsamen Fokuspunkt in der Brennebene reflektierend. Automatisch generiert man so Einfallswinkel = Ausfallwinkel in der Spiegelwölbung (Parabel).

Prinzip a) kannst du für Randsterne nutzen und so die Größe der Abbildung (die Breite der stumpfen Spitze) geometrisch ermitteln. Mit c) kannst du anschließend die Ausleuchtung überprüfen.

Was aus der Zeichnung nicht hervorgeht sind Bildfehler, wie zum Beispiel Bildfeldkrümmung, Koma etc.

Und startet man zunächst ganz ohne Fangspiegel, stellt sich die Frage der Ausleuchtung auch nicht. Der Fangspiegel selbst ist ja nur ein Knick in der Optik und kommt als letztes dazu. Dazu geht man von der Brennebene (ohne FS) soweit zurück, dass diese Strecke gleich der halben Tubusdurchmesser plus Baulänge Okularauszug ist. Dort kreuzt der FS dann die opt. Achse im 45°-Winkel.
... Wenn du soweit bist, dann verstehst du auch, was es mit FS-Offset auf sich hat. Die Schnittlinie des FS geht durch einen Kegel. Auf der dicker werdenden Seite ist die Schnittlinie länger als auf der schmaler werdenden Seite. Die Mitte der Schnittlinie liegt nicht auf der opt. Achse (=Offset). Den Offset kann man auf zwei Weisen ausdrücken: In x- und y-Werten, mit x = Abstand zur opt. Achse, y = Abstand zur Okularachse (hin zum HS) oder entlang der 45°-Schnittlinie (nach Pythagoras aus x und y).

Ach ja, der Tubusdurchmesser sollte so groß sein, dass er vorne nicht den Strahlen im Weg ist ... (und bei geschlossenen Tuben die Luft direkt an der Tubuswand nicht im Strahlengang das Seeing versaut).

Dann hat man die Eckdaten für einen Newton schon beisammen ...


PS:
Ich hatte mal eine Exceltabelle inkl. Grafik erstellt, die einem das händische Zeichnen erspart. Falls Interesse besteht, dort kannst du rumspielen.
https://www.dropbox.com/s/x08yxxemf3ivvk7/KTS%20v3.0%20beta.xlsx?dl=0
Auf der Help-Seite sind alle Abkürzungen erläutert. Die Formeln stehen in den Zellen. Die Grafik passt sich automatisch den Eingaben an.
Mehrwert: Die Tabelle ist Low-Rider-tauglich, was klassische Newton-Strahlengangprogramme nicht können. Low-Rider: Okularauszug steht nicht senkrecht seitlich, sondern in einem beliebigen Winkel schräg.

Die Formeln zu Ausleuchtung sind noch nicht fertig .... da fehlt mir bis heute Zeit und Lust, das zu Ende zu bringen.

Kalle - Alles wird gut !
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Bearbeitet von: Kalle66 am: 05.12.2019 11:29:34 Uhr
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Grodahn
Mitglied im Astrotreff


40 Beiträge

Erstellt  am: 10.12.2019 :  20:19:14 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Kalle,

nach einem Wochenende unterwegs hatte ich heute Zeit mir deine Antwort in Ruhe durchzulesen.
Ich denke ich hab es verstanden und danke dir und den anderen Antwortern vielmals für die Mühe!

Viele Grüße,

Andre

Seben 3"

Bearbeitet von: am:
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