150mm Apos

Hallo,

es sind ja nun die neuen 150 / 1000 Apos auf den Markt und es stellt sich die Frage wie denn deren Farbkorrektur so ist.

Kürzlich ist ein Test im Nachbar Forum aufgetaucht.

Leider stellt dieser mich nicht im Umfang der Auswertungen zufrieden.
Ich hatte schon einen solchen Apo gerechnet und so ist es naheliegend mein Design den Messwerten aus dem Test anzunähern um dann mit Oslo von diesem angepassten Design diverse Auswertungen zu machen.

Zuerst soll mal das mein optimiertes Design das die Ausgangsbasis darstellt vorgestellt werden.
Es ist ein 150mm Triplet mit den Gläsern BAK2 / S-FPL53 / BK10 und 1050mm Brennweite.
Zur Minderrung des Gaußfehlers ist das Triplet aufgespalten und Linse 3 befindet sich in einigem Abstand von Linse 2
Das scheint mir bei so schnellen Systemen sinnvoll zu sein.

Um den Gaußfehler der Testexemplare zu erreichen hat Linse 3 einen Abstand von 8mm zu Linse 1 der Gaußfehler meines Designs entspricht jetzt sehr gut dem der Testexemplare.

Dieses optimierte Design bezeichne ich mal mit Apo 3.
Hier die Strehlkurve für Apo 3

Der Gaußfehler ist hier der bei weitem dominierende, der Farblängsfehler befindet sich im visuell relevanten Spektrum in völliger Bedeutungslosigkeit.
Eine RC Wert Bestimmung wäre hier völlig witzlos.
Erst im weiten Spektrum unterhalb von 460nm und oberhalb von 670nm hat der Farblängsfehler hier überhaupt Relevanz.

Nun soll der Polystehl für Apo 3 folgen.

Der sieht mit gut 0,97 sehr ordentlich für eine so schnelle Optik aus.
Hier noch die polychromatische MTF für Apo 3

Nun zu den modifizierten Designs.
Ich habe das Optimum der sphärischen Korrektur so gelegt wie es dem jeweiligen Testergebnis entspricht.
Bezüglich Optimum und Gaußfehler konnte eine sehr gute Übereinstimmung mit den jeweiligen Messwerten der getesteten Exemplare erreicht werden.

Schwieriger ist es beim Farblängsfehler
Hier reagiert mein Design etwas anders, Rot fällt bei mir etwas weiter und Blau etwas kürzer wie bei dem Originaldesign.
Eigentlich ein kleiner Pluspunkt für mein Design den bei Blau fällt so eine Optik immer stärker ab als bei Rot , siehe Strehlkurve.

Hier ist es aber etwas hinderlich so das ich den gemessenen Farblängsfehler nur in grober Näherrung einstellen kann.
Ich habe diesen so vermittelt das unterm Strich ( Rot etwas weiter dafür Blau etwas weniger) also polychromatisch in etwa die gleiche Kontrastminderrung durch den Farbfehler wie bei den Testexemplaren zu erwarten ist.

Ich nenne das an den Esprit angenäherte Design Apo 1
Das an den TS angenäherte Design Apo 2
Das soll deutlich machen das es sich nicht um das Originaldesign handelt und die jeweilige Korrektur den Messwerten nur angenähert ist.

Inwieweit mein angepasstes Design mit dem Messwerten der Testexemplare übereinstimmt kann folgender Tabelle entnommen werden.

Den Einfluss der im Test festgestellten Fertigungsfehler des reinen Farbfehlers auf die Sphärochromasie sollen folgende Diagramme zeigen.

Übrigens zeigen diese Diagramme auch schön die Problematik der SWD Bestimmung mittels Messuhr bei solchen Apos mit dominantem Gaußfehler (bei FH liegt die Sache völlig anders)
Man muss in der 0,707 Zone messen, trifft man diese nicht exakt kann es zu beträchtlich abweichenden Messergebnissen führen, da hilft auch keine 1/1000 Messuhr.

Ich betone das diese Diagramme nur in grober Näherrung die Situation des jeweiligen Testexemplars zeigen.
Achtung bezüglich Fertigungsfehler geht es hier ausschließlich um die sphärochromasie
Koma und Asti bleiben hier außen vor!

Zum Vergleich hier das optimale Design von mir ohne die Fertigungsfehler

Nun sollen die Auswertungen für Apo1 folgen.
Achtung grundsätzlich gilt hier Koma und Asti bleiben außen vor bitte beim Vergleich dieser Ergebnisse mit Messwerten von Kurt berücksichtigen.

Wie diese zb. hier zu finden sind.

http://www.astrotreff.de/topic…OPIC_ID=98314&whichpage=1

Kurt gibt aber im 2. Teil der Tabellen auch die Werte „nur SA“ an, diese können im Prinzip mit den hier gezeigten Werten verglichen werden.
Natürlich auch der Polystrehl der unter „nur SA“ steht.
Allerdings sei betont das die hier gezeigten Ergebnisse keine Messergebnisse sind sonder auf der Auswertung eines Designs beruhen welches allerdings den real gemessenen Werten angenähert wurde.
Das betrachtete Spektrum im Test von dem ich die Messwerte habe ist allerding auch bescheiden.
Inwieweit das Design auch im hier gezeigten sehr weiten Spektrum von 405 bis 710nm den Testexemplaren angenähert ist lässt sich nicht genau sagen.
Es spricht aber theoretisch nicht dagegen, die Fertigungsfehler bezüglich des Farbfehlers sind erfasst und im Design berücksichtigt mein Design sollte auch im weitem Spektrum ähnlich wie das Originaldesign darauf reagieren.

Zuerst die Strehlkurve.

Wie zu sehen ist hier der Farblängsfehler schon spürbar, die Verlagerung des Optimums in Richtung Gelb ist schön zu sehen.

Wer sich über den merkwürdigen Verlauf der Kurve für den Gesamtfarbfehler wundert.
Es handelt sich hier um die Überlagerrung von Gauß und Farblängsfehler.
Der Farblängsfehler hat wie es sich laut Definition für einen Apo gehört einen S förmigen Verlauf.
Die Überlagerrung dieses S förmigen Verlaufs des Farblängsfehlers mit der Kurve des Gaußfehlers ergibt dann die resultierende Kurve des Gesamtfarbfehlers.

Es folgt der Polystrehl

Wie zu sehen wirkt sich die veränderte Korrektur des Design bei Apo 1 spürbar aus.
Polystrehl 0,93 sind aber immer noch sehr ordentlich.

Hier noch die polychromatische MTF

Es folgt die Auswertung für Apo 2

Schön zu sehen die Verlagerung des Optimums in Richtung Blau.
Der Farblängsfehler ist kleiner wie bei Apo1 und in Relation zum Gaußfehler von sehr geringer Bedeutung.

Der Polystrehl kann sich wirklich sehen lassen.

Die MTF natürlich ebenfalls.
Ergänzen möchte ich hier mal das Design für Apo2.
Wie gesagt es ist nicht das Optimale sondern das dem TS angenäherte mit in Richtung Blau verschobenem Optimum.
Wer möchte kann die Sache also mal in Oslo Zemax und Co nachvollziehen und sich auch weiterführende Auswertungen anschauen.

Grüße Gerd

Edit
Beitrag ergänzt

Hallo Peter,

danke für die Blumen, ja es steckt natürlich schon einige Arbeit in meinem Bericht.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich finde interessant wie sehr sich Deine Berechnungen mit den tatsächlichen Messwerten vergleichen, da scheint bei beiden Geräten eine sehr gute Arbeit gemacht worden zu sein bei der Herstellung, beide scheinen nicht viel Serienstreuung zu haben.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Nun sie gleichen sich ja deswegen so sehr weil ich mein Design entsprechend an die Messwerte angenähert habe.

Beim Gaußfehler und der Lage des Optimums ist mir das praktisch perfekt gelungen.
Die SWDs fallen bei mir etwas anders (Blau kürzer , Rot länger) so das nicht ganz die gleiche Lage erreicht wird.
Trotzdem ließe sich aber unterm Strich genau der gleiche Durchschnitt (Fund C) einstellen der ermittelt wurde.
Das ist zwar nur näherungsweise erfolgt aber der Farblängsfehler ist hier ohnehin nicht der dominierende Fehler.

Zum perfektem Design (APO3) hin gibt es natürlich schon eine gewisse Abweichung.
Allerdings muss auch gesagt werden das der Designer auch mit Absicht die Korrektur etwas anders gelegt haben könnte.
Ich habe APO3 für das visuell relevante Spektrum optimiert, das erkennst Du auch an der Strehlkurve.

Der Farblängsfehler im Spektrum von 460 bis 670 ist hier bedeutungslos, bei 405 und bei 710 macht er sich aber dafür dann entsprechend bemerkbar.
Man kann es auch anders machen, dann kommt es aber vor allem zwischen etwa 470 und 520nm zu einem spürbaren Farblängsfehler.
Der hat dann womöglich sogar bei 486nm wo der Herr misst sein Maximum und so käme ein RC Wert raus der dieser Optik überhaupt nicht gerecht wird.

Ein Apo hat schließlich einen S förmigen Verlauf des Farblängsfehlers!

Der Herr mit Privatforum möchte ja für den Fotografen gerne Spots sehen.
Hier muss gesagt werden das ich dié Koma in meinen Designgs auch im Feld zu korrigieren pflege.
Die Spots meines Design zeigen damit im Feld nicht diese Situation der Testexemplare.
Selbstverständlich könnte ich auch eine Koma im Feld einbauen, nur gibt es hier ja keinerlei Messwerte an denen ich mich da orientieren könnte.

Auch weitere Fertigungsfehler könnte ich im Design noch einbauen.

Wie am Tal Apolar schon gezeigt lässt sich auch jegliche Möglichkeit einer Dejustage einbauen.
Eine Zentrierkoma zb. wäre also auch kein Problem.
Selbst eine Deformation höherer Ordnung könnte ich einbauen, Oslo bietet hier die Möglichkeit bis hinauf zur 10. Ordnung zu gehen.
Sowas braucht man zb. zum modellieren einer Schmidtplatte.
Diverse SCTs hab ich schon gerechnet und hier vorgestellt.

http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=119141

Bei diesen beiben APOs hier ging es mir aber ausschließlich um den Farbfehler und so sind bei APO1(dem Esprit angenähert) und APO2 (dem TS angenähert) auch nur die hierfür relevanten Fertigungsfehler berücksichtigt.

Ich will aber für das Feld gerne mal die Situation für das optimale Design (APO3) zeigen.
Einfache Spots sind aber für den Fotografen auch nicht das Ideale.

Spots haben in ihrer Bewertung trotz angegebenen Maßstab oder eingezeichneten Beugungsscheibchens immer auch einen subjektiven Faktor.
Präziser sind exakte Zahlenwerte.
Das ist für visuelle Zwecke und hochaufgelöste (Planeten) Fotos der Strehl.
Das ist für niedrig aufgelöste DS Fotografie der RMS Spot-Durchmesser bzw. Radius.
Das sind dann konkrete Zahlen und keine subjektiven Schätzung anhand einfacher Spots.

Der RMS Spot-Durchmesser bzw. Radius lässt sich selbstverständlich genau wie der Strehl in entsprechenden Kurven darstellen, Wahlweise übers Feld oder auch über ein Spektrum.

Das will ich mal für das optimale Design (APO3) über einen kleineren Feldwinkel (0,5°) zeigen.
Nur der Triplet ohne Flattener!

Ich betone das ist das theoretische Ideal bei meinem Design und gibt nicht die Situation der Testexemplare wieder!
Auch nicht unbedingt von deren theoretischem Design, hier kann es durchaus Unterschiede geben.

Den RMS Spot kannst Du jetzt direkt in Relation zu der Pixelgröße Deines CCDs setzen und kannst dann anhand konkreter Zahlenwerte die Abbildungsqualität exakt für Deinen CCD beurteilen.

Grüße Gerd

Hallo Kurt,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Das scheint mir auch im Hinblick auf die messtechnische Überprüfung wesentlich zu sein. Rein beugungstheoretisch sind die Spotdurchmesser auch bei fehlerfreier Optik nicht scharf begrenzt.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

na ja der RMS Spot ist reine geometrische Optik und darf auf keinem Fall mit dem RMS der Wellenfront bzw. Oberfläche verwechselt werden.

Scharf begrenzt ist aber so ein geometrischer Spot natürlich in der Regel auch nicht.
Nur bei einer rein theoretisch völlig fehlerfreien Optik ergibt sich da ja ein Punkt.
Ansonsten gibt es selbst bei kleinem Fehler, je nach Fehler entsprechende Muster in der Verteilung der Strahlen.

Hier ein Beispiel mit einem maximalen Streukreis in Größe des Beugungsscheibchens.

Der Strehl beträgt hier noch stolze 0,977!
Der entscheidende Gesamtwert für den RMS Spot ist rot eingekreist.

Der RMS Spot ist schlicht die durchschnittliche Aberration aller Strahlen.
So ergibt sich dann automatisch eine Gewichtung der Aberration nach Fläche da die Strahlen ja gleichmäßig über die Gesamtfläche der Öffnung verteilt sind.

Die Angaben Oben beziehen sich auf den Radius.
Wie zu sehen erreicht der RMS Spot Radius gerade mal 42,6 % des Radius vom BS.

Die Aussagefähigkeit des rein nach geometrischer Optik berechneten RMS Spots ist natürlich längst nicht dem Wellenoptischen Strehl ebenbürtig.

Für Foto ist dieser aber trotzdem ein sehr aussagefähiges Kriterium.

Selbstverständlich lässt sich auch ein polychromatischer RMS Spot bestimmen, auch unter Einbeziehung unterschiedlicher Gewichtungen.
Ist dann in der Berechnung letztlich nicht anderes wie beim Polystrehl.
Aktuell findest Du zb. Polychromatische RMS Spot Angaben zu den neuen Ricardi Reducern.

Na ja hoffentlich macht jetzt der Herr mit dem Privat Forum nicht einen neuen Thread mit dem Titel der Unfug mit dem Polychromatischem RMS Spot auf.
Da wird Er dann gestandenen Optik Experten wie Ricardi erklären was die doch für groben Unfug treiben.

Grüße Gerd

Hallo,

da geometrische Spots offensichtlich in Hinblick auf die da zu erwartende Bildgüte oft fehlinterpretiert werden will ich das mal an einem Beispiel erläutern.
Es gilt mit der Fehleinschätzung aufzuräumen das ein kleiner maximaler Streukreis beim Spot immer die beste Abbildung liefert.

Das ist nicht der Fall!
Es gib hier 2 Möglichkeiten
Bei einer legt man auf einen kleinen Spot wert, das sieht dann zwar im geometrischen Spotdiagramm subjektiv am schönsten aus bringt aber nach Wellenoptischer Beurteilung bei weitem nicht die beste Abbildung.

Das soll ein einfaches Beispiel zeigen.
Hierzu soll ein sphärischer Spiegel 150/1200 zur Demonstration dienen.
Dieser hat natürlich eine spürbare sphärische Aberration die sich natürlich auch im Spot zeigt.
Wer auf kleinstmöglichen Spot wert legt fokussiert entsprechend, herraus kommt dann das folgende Ergebnis.

Der Spot ist zwar schön klein aber wer sich mal den Strehl mit 0,528 anschaut wird merken das kann es nicht sein.
Solche Spiegel sind ja im Einsatz und überzeugen durchaus in ihrer Abbildung, wie kann das sein.

Hier muss man wissen das der kleinste Spot nicht die beste Abbildung liefert auf die der Beobachter fokussiert.
Der Strehl ist nur deshalb so schlecht weil schlicht der Fokus falsch ist.

Für den besten Strehl bzw. RMS muss dementsprechend fokussiert werden.
Dann ergibt sich folgendes Bild.

Diesen Fokus stellt man selbstverständlich auch am Teleskop ein.
Der Strehl ist deutlich besser, auch die wellenoptische Simulation unten sieht jetzt bedeutend besser aus.
Nur der geometrische Spot sieht subjektiv jetzt wesentlich größer aus.
Interessant ist in der Beziehung auch der große Spot den ich oben gezeigt habe.

Der Streukreis entspricht dort ziemlich genau dem Beugungsscheibchen.
Wer jetzt glaubt das wäre ein Zeichen für eine gerade mal so beugungsbegrenzte Abbildung der irrt gewaltig.
Der Strehl zu diesem Spot beträgt beachtliche 0,977!
Das andere Extrem ist der Defokus, trotz kleinerem maximalen Streukreises sieht der Strehl dort wesentlich schlechter aus.

Eine Beurteilung nach veralteter geometrischer Sichtweise kann mit der Wellenoptik nicht mithalten und führt zu Fehleinschätzungen.

Das ist auch dem Herrn mit Privat Forum so passiert.
Wie schon oben beim sphärischen Spiegel zu sehen zeigt sich eine SA mit recht großem Streukreis beim geometrischen Spot.
Der Strehl ist aber so schlecht trotzdem nicht.

Bei so schnellen und großen Triplets wie hier lässt sich ein deutlicher Gaußfehler nicht vermeiden.
Das führt dann natürlich bei Wellenlängen abseits des Optimums zu subjektiv recht groß erscheinenden geometrischen Spots.
Auch wenn hier paar Strahlen durchaus relativ weit aus dem BS fallen konzentriert sich die überwältigende Mehrheit der Strahlen nach wie vor im BS, der Strehl ist also trotzdem sehr ordentlich.
Der Herr hat sich für 3 Wellenlängen 450 / 550 / 650 entschieden.
Hier mal das korrekte Design bei diesen Wellenlängen.

Ich bitte zu beachten das visuell 450 und 650nm nur noch sehr schwach wahrgenommen werden können.
Zur korrekten Interpretation ist aber der Wellenoptische Strehl diesen einfachen geometrischen Spots weit überlegen.
Strehlwerte bei festem Fokus auf 550nm ( inklusive Farblängsfehler)
Strehl bei 450nm = 0,811
Strehl bei 650nm = 0,896
Strehl bei 550nm = 0,988

Anstatt über die weniger aussagefähigen geometrischen Spots zu mosern sollte der Herr also erst mal nach dem Wellenoptischem Strehl schauen.
Allerdings müsste Er erst mal versuchen den Fokus auch auf 550nm zu kriegen.
Und selbstverständlich das Design exakt so eingeben wie von mir hier Veröffentlicht.

Nachdem Ihm offensichtlich bei dem hier von mir veröffentlichten Design für APO2 (dem TS angenähert) der geometrische Spot zu groß erschien wurde dran rumgebastelt und die gesamte Korrektur versaut.
Nebenbei diese hässlichen Quadrate in den Spots bei Ihm verschlechtern den Subjektiven Eindruck auch noch mal.
Es werden mehrere Hundert Strahlen gerechnet.
Die meinetwegen 600 die schön brav im Beugungsscheibchen landen und sich sogar vorrangig im Zentrum konzentrieren fallen in Relation zu ihrer Anzahl nicht auf.
Die meinetwegen 60 die aus der Reihe tanzen stechen dann ins Auge.

Der Preis dieser Manipulation ist ein deutlich gestiegener Farblängsfehler

Von dem Herrn manipuliertes Design mit R6 -2106,33mm
Fokus 546nm
SWD zu 486nm = -0,051mm
SWD zu 656nm = +0,041mm
Das Optimum der sphärischen Korrektur wurde auf 498nm verschoben und befindet sich damit weit vom Ideal entfernt.
Die Folge der Strehl bei 555nm fällt auf 0,957

Dieses manipulierte Design hat mit dem gemessenen Werten beim TS natürlich nichts mehr zu tun.
Das hier gezeigte Design für APO2 ist weder auf minimalen Spot noch auf minimalen RMS hin optimiert sondern es ist den Messwerten des TS angenähert und stellt daher nicht das Ideal dar.
Es sind Fertigungsfehler im Design integriert!

Grüße Gerd

Hallo Kurt,

die Lösung des Problems auf Wellenoptischer Grundlage hat mein Namensfetter ja soeben aufgezeigt.
Aberrator eignet sich da ja und damit hast Du ja schon etliche EE Kurven gezeigt.

(==&gt;)Gert.

Ja Oslo bietet natürlich auch die Wellenoptische EE Kurve, eine Ratio also ein Verhältnis ist das allerdings nicht.
Die EER ist eine Zahl vergleichbar dem Strehl Ratio, das Ratio vergessen wir beim Strehl ja oft unkorrekterweise dahinter.
Die EER beinhaltet im Gegensatz zum Strehl aber auch die Wirkung einer Obstruktion.

Oslo nützt Kurt nur nichts bei Seinen Auswertungen da er Seine Messwerte dort ja nirgends eintragen kann, aber wie gesagt bei Aberrator geht das ja und dort gibt es auch die EE Kurve.
90% der Energie legt aber die Latte sehr hoch, soweit ich weiß sind hier 80% üblich.

Grüße Gerd

Hallo,

ergänzend möchte ich auch mal die Spots für APO2 für jede einzelne Wellenlänge getrennt zeigen.

Ganz wichtig zur Beurteilung der Abbildung der darunter stehende Strehl.

Einmal mit Fokus auf die jeweilige Wellenlänge (Gaußfehler)
Einmal mit Fokus fest auf 550nm (Gauß und Farblängsfehler)

Das Optimum liegt bei 518nm.
Wie kann es dort zu Strehl 1,0 kommen?
Im Design sind für die Achse Koma und Asti vollständig korrigiert, es geht hier also ausschließlich um sie sphärische Aberration.

Weiterhin bestehen bei diesem Design keinerlei sphärische Fehler höherer Ordnung (Zonenfehler), das ist nicht immer so, auch nicht immer im theoretischen Design.

Gibt es also keine Zonenfehler und die Optik ist bei Wellenlänge a unterkorrigiert und bei Wellenlänge b Überkorrigiert gibt es logischerweise dazwischen einen Punkt an dem die sphärische Korrektur perfekt sein muss.
Das ist bei APO2 eben bei 518nm der Fall.

Wird also bei einer Optik mit keinerlei SA höherer Ordnung was natürlich nicht in der Praxis vorkommt unter Betrachtung ausschließlich der sphärischen Korrektur und Ausschluss aller anderen Fehler ein schlechter Strehl ermittelt heißt da nur das nicht bei der Wellenlänge gemessen wurde wo diese Optik ihr Optimum hat.

(==&gt;) Peter

Wie Markus schon schrieb kann Wolfi da nicht helfen.
Du willst halt gerne wissen wie gut Messwerte und Designwerte zusammenpassen?
Na ja auch ohne das Originaldesign zu kennen, der getestete TS dürfte dem schon recht nah kommen denke ich
Was theoretisch geht hab ich ja mit APO3 gezeigt wobei dieser konsequent für das visuell relevante Spektrum gerechnet ist.
Wie oben schon erwähnt kann man die Korrektur auch etwas anders auslegen.
Wie sich Hugo Ruland nun entschieden hat weiß ich natürlich nicht.

Grüße Gerd