Polystrehl Definition

Hallo Kurt,

wenn du einen konkreten Acuter vor dir hast, der mit Interferogram bei 435nm mit 0,95 Strehl korrekt und ohne Kunstgriffe in der Auswertung vermessen wurde, dann ist das wohl so. Ob mein Acuter auch diesen Wert hat kann ich dir nicht sagen, da der nicht vermessen wurde. Mir reicht ein sehr zufriedenstellendes Bild am Stern und sehr schöne Aufnahmen am Mond, Sonne und Jupiter um mit meinem Acuter zufrieden zu sein.

Gruß Dirk

Gruß Dirk

Hallo Kurt,
der Gerd hat glaub ich geschrieben, dass auf 435 nm fokusiert ein Strehl von 0,95 herauskommt. Beim Polystrehl wird auf grün fokusiert und die Strehlwerte über die Farben gemittelt. Wie es genau gemacht wird und wieviel Farben man vermisst kann ich nicht sagen.
Servus,
Roland

Etas mehr Lesestoff zum polychromatic Strehl:
http://www.telescope-optics.net/polychromatic_psf.htm
http://www.telescope-optics.net/apo_refractor.htm#focus

Vielleicht kann es jemand in einfachen Worten zusammenfassen?

Hallo,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Stathis</i>
Vielleicht kann es jemand in einfachen Worten zusammenfassen?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Ich probier das mal. Vorab: das ist ein komplexes Thema - einfache Worte führen zwangsläufig zu Verfälschungen.

Allgemein: Die Leistung eines Teleskops wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflußt, die man folgendermassen einteilen kann:

1) Umweltfaktoren: Temperatur, Luftunruhe, Durchsicht etc.
2) Pupillenfunktion: Beugungseffekte an der Eintrittspupille, z.B. Obstruktionen werden hier erfasst
3) Leistung des ideal gefertigten optischen Systems
4) Fertigungsfehler des realen optischen Systems
5) Flussbetrachtung: Wieviel von der Energie, die vorne reingeht, kommt auch hinten raus.
6) Streulicht und Geisterbilder
7) Zustand des realen Teleskops unter realen Bedingungen (Dejustierung, Temperaturanpassung etc)

Der Strehl bezieht sich in der Regel auf Punkt 3 und 4. Er setzt die maximal mögliche Leistung, die ein theoretisches (gerechnetes) Optikdesign oder eine real gefertigte Optik bringt in Verhältnis zur Leistung eines perfekten Systems. Die Punkte 1,2,5,6 und 7 werden nicht in die Betrachtung eingezogen. So kann ein Newton mit einer Obstruktion von 99% einen Strehl von 0,99 erreichen, obwohl nur ein Prozent des Lichts tatsächlich da ankommt, wo es ankommen soll (ja, ich weiß, das es tatsächlich mehr ist, wenn die 99% zentrisch sitzen).

Wenn wir also einen Strehlwert zu tun haben, dann müssen wir unterscheiden, ob wir über Fall 3 oder 4 reden. Das ist wichtig. Nehmen wir einmal an, wir vermessen einen exotischen Fraunhofer-Achromaten: 200mm f/3. Dieser Achromat wird sehr genau gefertigt, und erreicht im Grünen einen Strehl von 0,99. Als h-alpha Teleskop umgebaut wundert sich der Besitzer, daß das Ding nicht scharf wird - weil es trotz bester Fertigung aufgrund der Sphärochromasie im Roten nicht scharf werden kann. Das real gefertigte System ist also klasse gemacht - es erreicht 99% des Möglichen. Aber es ist im Roten prinzipiell in der Leistung limitiert - deswegen funktioniert es für den Zweck nicht.

Jetzt stellt sich also die Frage: Welche Zahl gibt mir an, wie gut das Gerät theoretisch sein kann? Und hier kommt auch der Empfänger ins Spiel - die Leistung des Gerätes im Infraroten interessiert uns nicht, weil unser Auge da nix sieht. Es macht also Sinn, die Leistung in einer bestimmten Farbe mit der Empfindlichkeit des Empfängers (z.B. Auge) zu wichten, und dann in eine Zahl zu gießen. Dazu stellen wir die optimale Schärfe für das Auge ein - fokussieren also auf grün. Und dann werden für eine Reihe von Wellenlängen die gewichteten Strehlwerte gemittelt - so kommt der Polystrehl zustande. Ein Fehler im Infraroten zieht den Polystrehl nicht runter, weil die Empfindlichkeit des Auges da 0 ist - eine Unschärfe im Grünen geht mit voller Stärke ein.

Damit haben wir jetzt eine gute Vorstellung, was das Gerät theoretisch leisten kann - soweit das mit einer Zahl möglich ist. Die normierte Empfindlichkeit des menschlichen Auges für Hellsehen (bei Dunkeladaption können wir mit dem Auge sowieso nicht bis zur Beugungsgrenze auflösen) ist folgende:

lambda Photopisch
nm relativ
380 0.000039
390 0.000120
400 0.000396
410 0.001210
420 0.004000
430 0.011600
440 0.023000
450 0.038000
460 0.060000
470 0.090980
480 0.139020
490 0.208020
500 0.323000
507 0.444310
510 0.503000
520 0.710000
530 0.862000
540 0.954000
550 0.994950
555 1.000000
560 0.995000
570 0.952000
580 0.870000
590 0.757000
600 0.631000
610 0.503000
620 0.381000
630 0.265000
640 0.175000
650 0.107000
660 0.061000
670 0.032000
680 0.017000
690 0.008210
700 0.004102
710 0.002091
720 0.001047
730 0.000520
740 0.000249
750 0.000120
760 0.000060
770 0.000030

Ein deutlicher Fehler bei 380nm geht also nur mit dem Faktor 0,000039 in den Polystrehl ein, ein Fehler bei 555nm schlägt voll ein.

Der Polystrehl ist bei hohen Werten ein sehr guter Indikator dessen, was theoretisch bei guter Fertigung möglich sein kann. Bei niedrigeren Werten kann es hilfreich sein, die polychromatische MTF zu betrachten - die sagt noch mehr aus (weil auch Punkt 2 eingeht), aber auch das ist nicht die ganze Wahrheit, weil die MTF den Energiefluss und das Streulicht nicht berücksichtigt. Man sieht das in den Links von Stathis daran, daß sowohl der 4" als auch die 6" Refraktorbeispiele links oben im MTF den gleichen Ausgangspunkt haben. In der Praxis ist das aber natürlich nicht so - im 6" sehe ich Dinge, die im 4" nicht zu sehen sind, auch wenn beide Geräte eine identische MTF haben sollten.

Fazit: der Polychromatische Strehl ist bei hohen Werten und vergleichbaren Geräten ein guter Indikator dessen, was mit einem Optikdesign erreicht werden kann. Den Polystrehl auch zu messen ist sehr schwierig - man braucht eine Vielzahl von quantitativen Messungen in einem breiten Spektrum. Das ist mit Amateurmitteln schlecht möglich - bezahlbar sind nur drei Laserwellenlängen zugänglich. Das Bath-Interferometer kann auch Weislicht, so daß man dort mit Filtern messen könnte, aber es misst nicht auf der optischen Achse - was weitere Messverfälschungen zur Folge hat. Funktioniert in der Praxis, aber man sollte die zweite Dezimalstelle beim Ergebnis nicht auf die Goldwaage legen - und die dritte natürlich komplett ignorieren.

Clear skies

Tassilo
Edit: Punkt 7 nachgetragen

Hallo Namensvetter,<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kurt753</i>
<br />Auslöser für meine Frage war der Lzos 152/8 mit der Nummer 348 im blauen Forum. Der wenn auf grün fokussiert wurde, im blauen auf 0,689 Strehl kommt. Also nicht einmal beugungsbegrenzt ist.

Grüße,Kurt
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
da ich selber mehrere Apos incl. einem LZOS 152/8 auf Polystrehl vermessen habe würde mich der Bericht zum Nr. 348 interessieren. Bitte um entsprechenden Link. Vielen Dank im Voraus.

Gruß Kurt

Hallo Kurt,
interessant wäre auch die genaue Wellenlänge. "Blau" oder besser violett bei 430nm ist häufig schlechter wie blau bei 486 nm. Das ist zumindest beim Zweilinser so.
Viele Grüße,
Roland

Hallo Freunde,

mein Bericht zu einem LZOS 152 f/8:
http://www.astrotreff.de/topic…HIVE=true&TOPIC_ID=105360

Bitte um Nachsicht wenn dort auch Stehlzahlen mit 3 Nachkommastellen angegeben sind. Die Rechenprogramme liefern das nun mal so. Ich stimme Tassilo zu wenn er meint die zweite Nachkommastelle sei hier nicht mehr gesichert.

Gruß Kurt

Hallo Kurt,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...im blauen auf 0,689 Strehl kommt. Also nicht einmal beugungsbegrenzt ist.
Grüße,Kurt<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

dieses Ergebnis wird wohl im Rahmen der Messgenauigkeit liegen[:o)]

Gruß Kurt

Den Polystrehl kann man doch sowohl für die verwendeten Wellenlängen gleich gewichtet als auch nach der Lichtempfindlichkeit für das menschliche Auge gewichten. Mich würde mal eine Tabelle interessieren, in der diese beiden Wichtungstypen des Polystrehls gegenübergestellt sind. Gibt es die schon irgendwo?

Meine zweite Frage betrifft die Genauigkeit von Angaben von Strehlwerten. Natürlich macht eine Angabe auf drei Nachkommastellen keinen Sinn. Das Problem, was ich dabei sehe ist, dass der Strehl ja eine aus anderen Beobachtungsdaten berechnete Größe ist. Ein Strehlwert von 0,5 ist gegenüber einem Strehlwert von 1,0 ja keineswegs nur halb so gut. Es ist vermutlich wesentlich leichter, einen Strehl um die 0,5 zu messen, als genau Aussagen über einen Strehl von nahe bei 1,0 zu machen. Ein Strehlwert von 0,90 ist auch nicht nur 9% schlechter als einer von 0,99. Hier im oberen Bereich kommt es irgendwie schon auf die zweite Stelle an und das erfordert schon eine genaue Messung. Also was kann nach dem Gesagten dann eine sinnvolle Angabe der Messunsicherheit sein?

Viele Grüße,
Christian

Hallo Christian,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Den Polystrehl kann man doch sowohl für die verwendeten Wellenlängen gleich gewichtet als auch nach der Lichtempfindlichkeit für das menschliche Auge gewichten. Mich würde mal eine Tabelle interessieren, in der diese beiden Wichtungstypen des Polystrehls gegenübergestellt sind. Gibt es die schon irgendwo?
...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
möglich dass das irgendwo schon gibt. Bei Interesse könnte dir aber
einige Strehl- Tabellen aus meinen "Multicolor"- Messungen auflisten. Daraus könntest du dir beliebig gewichtete Kurven stricken.
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Meine zweite Frage betrifft die Genauigkeit von Angaben von Strehlwerten...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
<b>Ein</b> Beispiel zur Abschätzung der Genauigkeit von Strehlmessungen findest du in

http://www.astrotreff.de/topic…CHIVE=true&TOPIC_ID=88997
Dort Abb. 19 bis 23.

Diese Beispiel ist als Näherung bei relativ geringen Schwankungen der Einzel-Strelwwerte gut zu gebrauchen. Bei größeren Schwankungen sollte man sinnvollerweise die entsprechenden RMS- Werte mitteln und aus diesem Mittel den Strehl- Mittel berechnen. So macht es das Auswerteprogramm "openFringe".

Hier noch eine Untersuchung speziell zu Strehlmessungen an Teleskopspiegeln
http://www.astrotreff.de/topic…_ID=17200&SearchTerms=zuf

Gruß Kurt

Hallo Christian,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Christian_P</i>
<br />Den Polystrehl kann man doch sowohl für die verwendeten Wellenlängen gleich gewichtet als auch nach der Lichtempfindlichkeit für das menschliche Auge gewichten. Mich würde mal eine Tabelle interessieren, in der diese beiden Wichtungstypen des Polystrehls gegenübergestellt sind.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Es macht keinen Sinn alle Wellenlängen gleich zu wichten, weil das Ergebnis dann ganz entschieden davon abhängen würde, bei welcher Wellenlänge zu anfängst und bei welcher du aufhörst.

Gruß
Michael

Grüß Euch,
das Thema ist echt interessant. Dann kann man anhand des Polystrehlwerts nicht sagen ob und wenn ja wie gewichet wurde.
Die Gewichtung nach der Kurve der Sehempfindlichkeit des Auges erscheint sinnvoll aber denkbar wäre auch ein ungewichteter Mittelerwert (da ist natürlich die Frage nach dem Messbereich)

Das nächste ist die Messreihe. Bei Deiner Messung Kurt sieht man, dass Du den Strehl relativ genau messen konntest (+- 0,01 Strehl). Das ist schon gut. Jetzt stellt sich die Frage wieviele Wellenlängen vermessen werden. Ich hab mal so eine Minimessung meines Vixen 102/920 mit dem kleinen Keilfehler:
Da wurden nur wenige Wellenlängen gemessen:
RC-Index = 0,48 -&gt; Apochromat

Astigmatism, coma, spherical Aberration
test wavelength : 430nm | 486nm | 546nm | 589nm | 656nm
Strehl, focused for each wavelength: 0,93 | 0,96 | 0,96 | 0,95 | 0,94
Strehl, focuse just on green (poly strehl): 0,13 | 0,96 | 0,96 | 0,94 | 0,88

only spherical aberration
test wavelengnth: 430nm 486nm 546nm 589nm 656nm
Strehl, focused for each wavelength: 0,97 | 0,98 | 0,98 | 0,97 | 0,96
Strehl, focuse just on green (poly strehl): 0,14 | 0,98 | 0,98 | 0,97 | 0,90

Das sind natürlich viel zu wenig Messpunkte um einen Polystrehl zu ermitteln. Man könnte die Werte interpolieren und einen Polystrehl abschätzen. Das ist bei so wenig Messwerten freilich wenig sinnvoll.

Die Frage ist, ob man bei drei mal sovielen gemessenen Wellenlängen einen interpolierten Polystrehl ermitteln könnte und ob das auch getan wird?

Unabhängig von der Anzahl der gemessenen Wellenlängen müsste man immer noch die Fehlerabschätzung mitziehen und am Ende angeben. Das wird aber nie gemacht. Man liest immer nur, dass Gerät hat diesen oder jenen gemessenen oder gerechneten Polystrehl.

Man sieht auf jeden Fall, dass es ziemlich aufwendig ist.
Viele Grüße,
Roland

Hallo Kurt,

danke sehr für deine Ausführungen. Ich sehe, du hast die Statistik über das Endergebnis gemacht. OK, das ist grundsätzlich ja absolut zulässig. Ich habe etwas komplizierter Gedacht und zwar dachte ich daran, die Messabweichung der RMS Werte zu verwenden und die Fehlerfortpflanzung zu betrachten. Aber OK, das ist der Mühe dann vielleicht doch nicht wert.

Generell würde mich die Berechnung des Polystrehl sehr interessieren. Ich würde das gerne mal aus einen Messreihe über einen Wellenlängenbereich berechnen. Hast du die im Astrotreff veröffentlicht?

(==&gt;)Michael: Alle Wellenlängen meinte ich nicht, ich meinte den Bereich des visuellen sehens, eventuell sinnvoll erweitert durch den Fotografischen Bereich.

Viele Grüße,
Christian

Hallo Roland,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Bei Deiner Messung Kurt sieht man, dass Du den Strehl relativ genau messen konntest (+- 0,01 Strehl).... <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
danke, aber die völlig ausreichenden +- 0,01 Strehl gelten nur für die Wiederholgenauigkeit bei guter Qualität der I-gramme und nur geringen Störungen durch Thermik etc.

Natürlich hat auch die Auswertesoftware Einfluss auf die Genauigkeit bei der Strehlbestimmung. Dazu kommth ein vereinfachtes Bespiel mit der bei Amateuren sehr beliebten Auswertesoftware "openFringe" (kurz oF).

Angenommen wir hätten ein perfektes Teleskop vor einem perfekten Interfermeter. Letzteres möge nahezu perfekte I-gramme liefern, etwa solche:

Bild 1

Es sind bolzgerade, völlig gleichartige äquidistante Streifen. Jede Abweichung davon würde durch irgendeinen genau definierten Fehler in der Wellenfront bedingt sein. Ist aber hier nicht. Folglich müsste oF auf Fehlerfreiheit entsprechend Strehl = 1 erkennen. Siehe da, tut es tatsächlich!

Bild 2

Nun nehmen wir mal kleine Fehlerlein in an, wie z. B. Schlieren in einer Linse oder Schmidtplatte. (Diese lassen sich nämlich am einfachsten ins I-gramm simulieren[8D])

Bild 3

Und so sieht es oF im FFT- Auswertemodus.

Bild 4

Diese Störungen knabbern selbstverständlich etwas an der Traum- Strehlzahl 1 weil sie eben doch merklich die ideale Wellenfront deformieren. Die Wellenfront ist jetzt etwas fehlerhaft und bekanntlich wird die Stehlzahl aus dem RMS- Wert des Wellenfrontfehles berechnet. OF weiß das auch und tut es.

Aber was sagt oF wenn man das I-gramm gemäß Bild 3 im Zernike- Modus auswerten lässt?

Bild 5

Selbstverständlich sieht oF jetzt nix bis garnix von den Fehlerlein. Im Zernike- Modus (insbesondere wenn man sich auf nur wenige Zernikes beschränk) ist es für zahlreiche Fehler genauso blind wie z. B. das Auswerteprogramm "Atmosfringe"

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Das sind natürlich viel zu wenig Messpunkte um einen Polystrehl zu ermitteln. Man könnte die Werte interpolieren und einen Polystrehl abschätzen. Das ist bei so wenig Messwerten freilich wenig sinnvoll... <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Nöö, das ist schon brauchbar. Als ich mit meinen Multcolor- Messorgien beschäftigt war hab ich mal spaßeshalber statt 11 Mp nur 5 MP zur Berechnung der Polystregktzahl verwendet Die Ergebnisse waren nicht umwerfend verschieden. Ich müsste mal recherchieren wo der dazu passende Bericht steht.

Gruß Kurt

Christian,
was ist denn "fotografisch sinnvoll"?
Der eine fotografiert mit Schmalbandfilter nur ausgewählte Wellenlängen, der andere RGB oder s/w, der dritte am Planeten zusätzlich noch in IR und andere wollen an der Sonne Calcium- oder H-Alpha-Linien ablichten.
Fotografische Gewichtungen als solche gibt es nicht, das steht und fällt mit dem Einsatzzweck und sprengt m.E. den Begriff "Polystrehl".