In der vorangegangenen Diskussion „Was man mit Star Test im Labor so anstellen kann“ hat MarioII seine Hilfe für die Bildauswertung angeboten. Es hat das folgende Foto mit Kommentar erhalten:
<img src="http://www.astrotreff.de/members/Kurt/20020919/zr.jpg" border=0>
Anbei die Zusammenstellung der Zeitreihe mit meiner Kamera im TIFF- Format,SW- Modus. Ich hoffe, dabei ist nichts Wesentliches verloren gegangen.Die Versuchsanordnug wurde prinzipiell so wie im Schema meines Board- Beitrages beibehalten. Die Lampe habe ich gegen eine blaue Leistungs- LED ausgetauscht.Das dürfte genügend monochromatisch sein. Der künstliche Stern wurde auf ca 0,015 mm durch Projektion verkleinert. Der Prüfling hat zur Reduzierung des Astigmatismus eine Blende von 50 mm. Das macht bei blau = 0,48 nm und 3000 mm
Abstand 0,035 mm Durchmesser des Airy- Disk. Hauptproblem bei dem derzeitigen Versuchaufbau sind Staubpartikel und Kratzer auf dem Okular. Die verbiegen ganz schön die Intensitätsverteilung in den Ringen. Bei den überbelichteten Aufnahmen wird das deutlich.
Sicher ist der Kamera- Chip kein besonders geeigneter Sensor für Meßzwecke, aber vielleicht kriegst Du mit Deiner Auswertung näherungsweise etwas heraus.
Mit meinem Bildbearbeitungsprogramm kann ich ja die Pixelwerte einzeln abfragen. Der Maximalwert geht nicht über 255 hinaus. Das entspricht 2^8-1. Wenn ich dann noch etwas mit der "Kontrastverbiegungsfunktion" spiele, dann kann man auch bei den m Zentrum nicht überbelichteten Aufnahmen den ersten Beugungring sichtbar machen. Im ersten Minimum ist die Intensität signifikant höher als im Pixelfeld im Abstand einige Airy- Radien daneben. Das ist natürlich nicht mehr Messtechnik aber sicher ein Indiz für Streulicht. Wenn bei Deiner Auswertung etwas plausibles herauskommen sollte, würde ich zum Vergleich eine Serie mit einem langbrennweitigen Objektiv als Testobjekt machen. Dazu reicht wahrscheinlich ein sauberes Brillenglas mit 1/2 bis 1/4 Dioptrien aus.
Hier folgt Marios Antwort in Wort und Bild, unwesentlich gekürzt. Ich sag nur Mario, vielen Dank für Deine Mühe!
Hallo Kurt,
na dann wollen wir mal ... Das sehen wir gleich mal in 3D über's ganze Bildfeld, null Problem. Ich schick dir das ganze mal zu (die Bilder auch alsattachment) und Du als Urheber kannst alles (meinen Kommentar inklusive) dann selbst verwursten, interpretieren und ins Netz stellen, wenn Du magst. Wichtig ist auf jeden Fall, daß solche Ergebnisse konstruktiv und kritisch diskutiert werden. Na denn!
Bild1:
<img src="http://www.astrotreff.de/members/Kurt/20020920/IMAGE_1.JPG" border=0>
Was fällt sofort auf? Ab 1s Belichtungszeit ist zumindest der ADC der Kamera gesättigt gewesen. Vermutlich war auch der eigentliche Well auf dem Chip dann so langsam zu (dann droht Blooming). Weit besser sieht es bei 1/2s aus, da ist die Welt noch in Ordnung, wie in Ordnung sehen wir uns anschließend an. Außerdem sieht man daß sich das Grundrauschen für die Bilder bei 1s,2s,4s im Vergleich zum ungesättigten Bereich 1/15, 1/8, 1/4, 1/2 drastisch verändert. Irgendwo schlägt da also ab 1s Belichtungszeit eine Bildverarbeitung zu. Ich vermute die Nikon hat eine Rauschunterdrückung für lange Belichtungszeiten. Die Digiknipsen haben alle solche "kleinen Helfterlein", damit die langbelichteten Bilder besser aussehen, als der Chip es tatsächlich hergibt. In der Regel leider nicht abschaltbar. Macht aber nix - also Fazit bis hier: Bleib bei 1/2s und darunter und wir haben noch keine Sättigung und die Elektronik läßt uns in Ruhe.
Bild 2:
<img src="http://www.astrotreff.de/members/Kurt/20020920/IMAGE_2.JPG" border=0>
Querschnitt über die vier Maxima von Interesse gelegt. Eine schöne lineare Abhängigkeit wie im Bilderbuch. Das paßt also schon. Auch interessant zu sehen, das erste Nebenmaximum ist nicht ganz symmetrisch - grübel - ist da was nicht genau auf der optischen Achse? Trotzdem schön: auch das zweite Nebenmaxima schaut schon schüchtern aus dem Rauschen.
Bild 3:
<img src="http://www.astrotreff.de/members/Kurt/20020920/IMAGE_3.JPG" border=0>
Gucken wir mal, wie weit wir es denn treiben können und schauen uns deine 4s Belichtung genauer an:
Da findet man doch in den Ecken tatsächlich noch ansatzweise das sechste Beugungsmaxima. Da das Gesamtsignal hier achtmal stärker ist, als bei 1/2s Belichtung, müßtest Du bei t=1/2s Belichtungszeit 64 Bilder mitteln, um genau so empfindlich zu werden, ohne dann den Chip zu sättigen. Wer hätte das gedacht? Gar nicht mal so übel, so 'ne Nikon. Und ich 'brat mir gerade 'ne CB245 zusammen, da hammers' wieder.
Übrigens, daß die Beugungsringe nicht schön glatt und symmetrisch sind, liegt vermutlich genau an den von dir genannten Gründen: Den Einfluß von Kratzern, Staub und leichter Dejustage sieht man in dieser Darstellung gnadenlos. Auch denke ich, die leichte Asymmetrie spiegelt lediglich die Asymmetrie deines Versuchsaubaus wieder.
Bild 4:
<img src="http://www.astrotreff.de/members/Kurt/20020920/IMAGE_4.JPG" border=0>
Hier habe ich einfach mal einen Medianfilter mit vier Pixeln-Radius über die linke Hälfte des Bildes laufen lassen, die rechte Hälfte habe ich zu Vergleichszwecken in Ruhe gelassen. So ein Filter schmeißt lokale Fluktuationen wie Pixelrauschen raus. Da kann man sicher noch viel mehr herausholen. Allerdings muß man mit Filtern sehr vorsichtig umgehen: Data treating is data cheating - wie das hier so schön heißt.
Bild 5:
<img src="http://www.astrotreff.de/members/Kurt/20020920/IMAGE_5.JPG" border=0>
Interessant ist auch die Frage, ob man die dir wichtige erste Nullstelle finden kann. Also sägen wir das Ding mal da in der Mitte durch. Tja, das hatte ich befürchtet: Die Präzisonsmessung um da eine "richtige" Nullstelle zu finden, ist leider Wunschdenken. Auch nicht mit einer sehr, sehr, sehr guten Optik. Schon alleine das Pixelrauschen der Kamera macht das theoretisch unmöglich. Auch mit einem Median-Filter (Bild6) sieht man zwar mehr, aber es bleibt schwierig.
Bild 6
<img src="http://www.astrotreff.de/members/Kurt/20020920/IMAGE_6.JPG" border=0>
Jetzt weiß ich nicht so recht was ich dir antworten soll. Klar - eine schlechtere Optik mit viel Streulicht wird dir die Beugungsfigur und damit natürlich auch das erste Nebenminima zerschießen. Aber wieviel Streulicht braucht es, bevor der Effekt "Streulicht" im Vergleich zu allen Zonenfehlern dominierend wird und somit dieser Messung einigermaßen zugänglich wird?
Naja, trotzdem wäre es schon interessant, wenn Du dieses Spielchen mal bei deinem nächsten Spiegel vor, während und nach der Politur machst. Kann man auf jeden Fall was lernen. Auch wenn es als quantitatives Streulichtkriterium vermutlich nicht so recht taugt. Aber wer weiß?
Aber wenn Du schon so einen schönen Versuchsaufbau hast, da kommt mir noch ein anderer Gedanke: Du erinnerst dich sicher noch an die Geschichte mit den Apodisationsblenden damals auf Astronomie.de (Mal ganz nebenbei - wie ist dein Test mit dem optimierten Apodisationsfilter damals eigentlich ausgegangen? Hast Du das eigentlich letztendlich probiert?). Bei dem ganzen 'Rumgemache damals kamen wir ja auch irgendwie auf den Einfluß der Spinne auf das Beugungsbild zu sprechen und wie der exakte Zusammenhang zwischen Aufhängsungsdicke des Fangspiegels und dem Einfluß auf das Beugungsbild eigentlich ist.Das ganze ist ein Problem der Fresnel-Beugung und daher durchaus mit vertretbarem Aufwand berechenbar (steht außerdem auch in jedem besseren Optik-Buch, man müßte es nur mit realen Werten numerisch integrieren und die Ergebnisse schön anschaulich aufarbeiten). Trotzdem ist alle Theorie nur trocken und öde, wenn sie experimentell nicht verifizierbar ist. Seit dem geht mir die Idee im Kopf herum, mir bei Meles-Griot eine saubere Lochblende zu holen und mit einem Laser zu beleuchten. Das ganze wollte ich mir dann durch einen unobstruierten Spiegel anschauen und dann stufenweise obstruieren, um diereale PSF zu kriegen. Aber wie mit so vielen Dingen, die ich immer mal machen wollte, aber nie angegangen bin, isses dann doch nie realisiert worden. Und jetzt sehe ich da deinen Versuchsaufbau mit wunderschönem Beugungsbild und da denk ich mir doch spontan, hm, das waere doch ein Klacks z.B. einen schmalen Streifen Alufolie mattschwarz zu lackieren und vor deinen 50cm Spiegel zu spannen. Über leichtes Verkippen kann dann die "optische Obstruktion" der ganzen Sache schön genau variiert werden. Dann könnte man die wirklichen Beugungsbilder verschiedener Obstruktionsbreiten den berechneten Beugungsbildern gegenüberstellen und lernt was feines zum Thema "wieviel stört die Spinne denn wirklich und was ist Aberglauben" dazu. Der Suiter gibt sich dazu ja meiner Meinung nach etwas vage (no offense...).
So, aber jetzt ab nach Hause,
Mario
PS von Kurt: Bericht mit Startest- Bildern über Apodisationsblenden, Obstruktion, Spinne ist in Arbeit!
