Ein paar Gedanken zum Hartmann Test

    Hallo Experten,


    Ich habe heute Abend mal ueber den Hartmann Test nachgedacht und wie man da mit modernen Methoden was draus machen koennte. Vieles ist noch unfertig. Ich denke in etwa in folgender Richtung.


    Punktlichtquelle. Ein Laser mit Aufweitungsoptik und Sammellinse beleuchtet eine winzige Lochblende. Nach der Lochblende gibt es einen schoenen weiten fast idealen Strahlenkegel. Dann den Hohlspiegel mit Hartmannmaske davor. Der Spiegel kann beliebig geformt sein. Dann eine Digitale SLR oder CCD Camera ohne Objektiv in einem ganz ollen Fokussierer. Mit dem Fokussierer werden laengs Punkte um dem Fokus eingestellt. Die Camera macht Bilder von den Punktewolken. Dann das Entscheidende. Die richtige Software. Wenn man es clever macht, braucht man nichtmal die Positionen der Camera zu notieren. Das kann die Software selber rausfinden. Man bekommt praktisch die Kaustik im Rechner abgebildet. Dann kraeftig Bits schaufeln und fertig.


    Von SBIG hat es mal eine Software fuer den Hartmanntest am Teleskop gegeben:
    http://www.sbig.com/sbwhtmls/hartmann.htm


    Ob damit allerdings auch Auswertungen aus dem Kruemmungsmittelpunkt gehen ist fraglich.


    Was meinen die Experten? Der eigentliche Knackpunkt ist die Software. Ich habe mal in der Yahoo ATM Software Gruppe gefragt. Mal sehen, was da kommt. Gibt es Freiwillige?? ;)


    Beste Gruesse,


    Gert

    Hi,


    ist schon interesantes Thema, mich würde schon reizen so was zu Programieren wie das auf der SBIG Seite.
    Würde bestimmt auch asu dem Krümmungsmittelpunkt gehen, man müsste es aber anders berechnen ... man könnte bestimmt auch sagen wir einen künstlichen Stern aus einer beliebigen Entfernung benutzen.


    Wenn ich es fertig habe, melde ich mich bei dir :)
    Nee, aber versuche ich es vielleicht mal ... mit den punkten und durch den Fokus zu gehen wäre nicht so schwiereg aber davon die Wellenfrontfehler ausrechnen ...


    Gruß
    Patrik

    Hallo


    um es mal vorwegzunehmen, der Krümmungsmittelpunkt ist zum messen Ideal, ein Stern im unentlichen wird bei perfekter parabel von allen Zonen in einenm Punkt abgebildet, da ist dann nichts mehr messbar, alles zwichen ROC und unendlich ist also schlechter.
    Das mit der Lichtquelle hat Kurt schonmal ganz gut gelöst indem er einfach vor den Laser eine 0,5mm Lochblende gesetzt hat die Beugung weitet den Strahl auf und das Aryscheibchen leuchtet dann ein Okular aus welches das Licht dann in einen x-mal kleineren Punkt bündelt und gleichzeitig aufweitet.
    Das klappt prima die Strecke zwichen Laser und Okular ab ca. 1m sollte man aber fest an irgendeine Wand verbauen, wagerecht oder senkrecht , vieleicht den Tester dann am Türrahmen? oder an der Wand mit Laser von der Decke. Ob man das jetzt mit einem Zenitspiegel umleitet oder gleich einen Strahlenteiler benutzt um auf der optischen Achse zu bleiben ist eventuell vom durch den Aufbau zu erwartenden Asti abhängig, man hätte dann auch gleich einen Vernümpftigen Laborstartest und Ronchitest, je nach Ausbaustufe.


    Ist noch nicht lange her da hat hier ein Martin ? seinen Spiegel , na ich dachte schon der ist nur zum messen nicht für den Himmel, sich mit einer Hartmannsoftwareentwicklung beschäftigt und diese auch benutzt, weiß nicht ob es gescheitert ist oder nur kein Interesse bestand oder er es nicht veröffentlichen mag.


    Gruß Frank

    Hallo Patrik !


    Ich finde es toll das du ein Programm machen willst.
    Leider sind nicht alle Kameras Verzeichnungsfrei .
    Könntest du dabei die Möglichkeit einbauen, so das man ein perfektes
    Punktebild mit der Kamera aufnimmt und dann auswertet und dann den Verzeichnungsfehler
    abspeichert, damit man ihn nachher vom Ergebnis abziehen kann.
    Dann wäre das Programm perfekt.


    Viele Grüße
    Alois

    Hallo Alois,


    also ich weiss nicht ob man da auch Cameras mit Objektiv(mit verzeichnung) benutzen könnte, ich denke da muss es direkt auf den Chip(Webkam oder SLR) projeziert werden, oder? Und da gibt es keine Verzeichnung.


    Es wäre vielleicht möglich so was wie okular projektion zusammen mit stinknormale Digicam(mit objektiv). Aber da müsste man schon die Verzeichnung von Okular + Objektiv der Camera messen. das könnte schwierig werden. Nicht aber unmöglich. Könnte man bestimmt wenn es dann funktioniert einbauen.


    Gruß
    Patrik

    Hallo Gert,
    ich hab mal gelesen, dass auch die ESO ihre VLT nach Shack-Hartmann getestet hatten. Soweit ich weiß ist doch deren Software teilweise unter public licence. Vielleicht gibt es ja entsprechende SW-Bibliotheken, die nutzbar sind. Eine Suche auf deren Homepage ergab zumindest dutzende Artikel zum Stichwort Hartmann.
    Gruß Kalle

    Hallo Kalle,


    Es gibt eine Firma in Italien, die gleich eine fertige Kiste & Software baut und verkauft. Deren Applikationsliste enthaelt auch Teleskope von Zeiss bei der ESO. Man koennte da mal anfragen, ob die ihre Software einzeln abgeben. Den Tester koennte man sich ja basteln.


    http://www.spot-optics.com/Optino.htm


    Hier deren Setupvorschlag:
    http://www.spot-optics.com/Sph…ernal%20illuminationl.htm


    Und deren Software:
    http://www.spot-optics.com/sensoft.htm


    Alois und Patrik,
    Die Aufnahme sollte ohne Cameraobjektiv erfolgen. Direkt auf den Chip. CCDs oder CMOS Sensoren in DSLRs sind gleichzeitig wunderbar genaue x-y-Messlatten!


    Frank,
    Man macht die Aufnahmen ja in der Naehe des ROC und tastet sozusagen die Kaustik ab. Bei einem sphaerischen Spiegel aus dem Kruemmungsmittelpunkt (ROC) fallen die einzelnen Strahlen ja in einem Punkt zusammen und man kann sie garnicht mehr einzeln auswerten.


    Neben der Software sehen ich folgende technische Probleme:
    1. Genug Licht. Wie hell muss der Laser sein? Man verwendet ja recht kleine Lochblenden in der Hartmannmaske. (Wie klein eigentlich?)
    2. Hartmannblende. Muss man die evtl. bei lichtstaerkeren Spiegeln der Kruemmung anpassen? Die Blende muss ja eigentlich 'auf der Spiegeloberflaeche' sein.
    3. Blende nochmal. Wie klein muessen die Loecher sein? Wie Oben: Einfluss auf Helligkeit. Ein vorteil. Wenn man eine CCD Camera oder DSLR mit Moeglichkeit zur Langzeitbelichtung nimmt kann man noch sehr schwache Strahlen aufzeichnen. Allerdings steht der ganze Test dann im Finstern!


    Clear Skies,


    Gert

    Hi Gert und Frank,


    ich denke es ist egeal ob bei Sphärischem Spiegel aus ROC oder Parabolischem aus unedlichem die Punkte im Fokus in einem Punkt zusammen fallen. Da wird auch kein Foto gemacht :) sonder weit drin und drausen aus dem Fokus. Und aus diesen zwei Bildern kann man dann alles errechnen. Man muss die Punkte nur viertuell mit Linien verbinden und virtuell im bestem Fokus Gucken wie gut die da zusammenfallen "würden".


    Gruß
    Patrik

    Hallo Gert,
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">1. Genug Licht. Wie hell muss der Laser sein? Man verwendet ja recht kleine Lochblenden in der Hartmannmaske. (Wie klein eigentlich?)
    2. Hartmannblende. Muss man die evtl. bei lichtstaerkeren Spiegeln der Kruemmung anpassen? Die Blende muss ja eigentlich 'auf der Spiegeloberflaeche' sein.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    zu 1): Folgende Quelle http://www.astro.keele.ac.uk/~bjd/hartmann.html empfiehlt 1/200 der Brennweite für die Löcher.
    zu 2) Sollte dass nicht die Software berücksichtigen können? Der Strahlengang muss eh für jedes Loch separat berechnet werden.


    Hier auch ein Link zu jemanden, der mittels Java, eine Simulation programmiert hat: http://members.aol.com/VirgilAJ/Hartmann.html
    Funktioniert mit meinem Firefox-Browser leider nicht.


    Mal 'ne Frage:
    Verstehe ich das richtig, dass Du die Strahlenbündel nur geometrisch ausrechnen willst. Das wäre ja nicht viel anders als beim Ronchitest, oder den davon abgeleiteten Nulltests. Aber selbst hierfür wäre eine Bildauswertungs-Software nicht schlecht.


    Gruß Kalle

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Alois</i>
    <br />
    Leider sind nicht alle Kameras Verzeichnungsfrei .


    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Hallo Alois,
    Völlig richtig, das ist übrigens auch für mich immer ein ungeklärter Punkt beim Interferogramm. Was macht eigentlich die Aufnahmeoptik.
    Aber eine Webcam kann man sich ja leisten, da schraubt man das Objektiv ab und nimmt die den Chip direkt als Projektionsfläche.
    Übrigens wenn ich mich nicht völlig irre gibt es ein Programm, ich habs schon mal runtergeladen aber nie verwendet. Ich versuche das mal zu finden.
    Hier ist ein Link: http://astro.umsystem.edu/atm/ARCHIVES/MAR04/msg00200.html
    Das Programm stammt wohl von James Burrows, der auch Sixtests geschrieben hat, eines der besten Foucaultauswerteprogramme.
    Grüße Martin

    Hallo Martin !


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Völlig richtig, das ist übrigens auch für mich immer ein ungeklärter Punkt beim Interferogramm. Was macht eigentlich die Aufnahmeoptik.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ja die sollte man schon überprüfen.
    Da habe ich mir ein genaues Linienmuster für f/4 gemacht.
    Durch das benutzte selbstgebaute Betrachtungsfernrohr fotografiert und ausgewertet.
    Dabei war ich ganz überrascht das ich bei einen 20 mm und bei einen 40 mm Okular
    auf Strehl 0,997 und 0,999 gekommen bin. Das hat mich beruhugt.
    Aber ein anderes war so schlecht da hat man das schon frei Auge am Linienbild gesehen.
    Das habe ich gar nicht mehr ausgewertet, weil mir die 2 genügten.
    Bei noch größeren Öffnungen werde ich mir das passende Muster vor den Spiegel stellen
    damit ich auch die gleiche Entfernung habe. Ich bin noch nicht sicher ob die Fokuslage
    auch einen Einfluss hat. Aber stark dürfte die wohl nicht mehr sein.
    Die von dir erwähnte Programm interessieren mich auch, komme aber auch noch nicht dazu sie aus zu probieren.


    Viele Grüße
    Alois

    Hallo!


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Alois</i>
    <br />
    Ja die sollte man schon überprüfen.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ich habe früher mit Verzeichnung von Fotoobjektiven (selbst
    bei Zeiss Planar für Contax/Yashica etc.) enormen Ärger gehabt,
    als ich damit Platinenlayouts für doppelseitige gedruckte Schaltungen
    hergestellt hatte. Insofern ist das ein grosses Problem.

    Hallo Beisammen,


    Erstmal vielen Dank an Martin fuer den Link auf das Projekt bei Jim Burrows. Der direkt Link auf seiner Seite lautet:
    http://home.earthlink.net/~burrjaw/public/hart2d.zip
    Uebrigens ist der letzte Update erst vom April 2005, also brandaktuell!


    Ich habe das Programm mal mit den mitgelieferten Testdaten probiert. Es scheint zu funktionieren. Es scheint allerdings recht kritisch darauf anzukommen, dem Programm eine Vorstellung der Position der Kaustik im Raum zu vermitteln. Da wird am Anfang viel mit Korrelationsoptimierung gearbeitet. Irgendwie ist mir da nicht klar, ob man da nicht schon Wissen ueber den Spiegel reinsteckt, was man am Ende ja rausbekommen will.


    Ein paar Dinge fallen mir auf:
    1. Burrows kommt mit nur einem Bild aus! Dazu muss man (wie genau?) Entfernungen zwischen Lichtquelle, Spiegel und Camera vermessen. Hier koennte man doch mit mehreren Bildern in unterschiedlichen Positionen entlang der optischen Achse in der Naehe des Fokus dem Programm helfen. Es koennte sich dann diese ganze Korrelation selber ausrechnen. Mehr Bilder wuerde bei dem System an auftretenden Gleichungen sicher dazu beitragen die eine oder andere Variable automatisch zu bestimmen.
    2. Burrows nimmt eine Webcam. Da hat die FFT ja nur mit relativ wenigen Pixeln zu wirbeln (und auch das dauert schon eine Weile). Wenn ich mir da eine 300D vorstelle, wird die Rechenzeit wohl explodieren. (Muss man soviele Pixel nehmen? Wie kritisch ist es den Ort eines 'Strahls' in der CCD Ebene zu kennen? Irgendwo muss das ja die Messung beeinflussen. Ein 2x2 Photodiodenarray geht sicher nicht! ;) )
    3. Burrows nimmt als Lichtquelle einen Laser, den er auf eine polierte Stahlkugel (Kugellager) scheint. (Clever!)
    4. Er gibt auch eine Formel zur Berechnung der Loecher an. Die sind bei ihm viereckig und fuer meine Erwartung ziemlich gross. Das ergibt (zumindest in seinen simulierten Bildern) schoene kreuzfoermige Beugungserscheinungen, die sich gut auswerten lassen.


    Patrik hatte doch angeboten was zu programmieren? ;) Der Link von Burrows enthaelt sogar Quelltext. Den koennte man doch als Startpunkt nehmen! Freiwillige vor!


    Clear Skies,


    Gert

    Hallo Sternfreunde,
    ich möchte hier eine generelle Anmerkung anbringen,-ich habe mich recht lang mit dem Hartmann-Test auseinandergesetzt, um die mühsamen Zonenmessunen zu umgehen: Das Problem ist, dass der Hartmann-Test die Queraberration misst, welche gegenüber der Längsaberration genau um das Oeffnungsverhältnis unsensibler ist. Wenn du also etwa 1:6 prüfst, ist die Abweichung 6 x kleiner als bei der klassischen mühsamen Zonenmessung. D.h. du brauchst eine sehr grosse Abbildungsfläche, um die Genauigkeit des Foucault-Tests zu erreichen.Daran scheitert die CCD-Technik. Wenn du nicht etwa eine Ap
    ogee Kamera hast,mit einem Bildfeld von etwa 3cmø (5000.-)sind die Sternpunkte nicht genügend versetzt. Mit einer Webcam bist du hoffnungslos im Hintertreffen. Zu Hartmanns Zeiten verwendete man etwa 10cm grosse Glasplatten, die man 5min belichten konnte ,da ging es, allerdings auf mühsamem Weg,wenn man bedenkt, dass jede Platte entwickelt und ausgemessen werden musste. Wir müssen also noch etwas warten, bis uns kleinbildformatige erschwingliche lange Belichtungszeiten zulassende CCD-Kameras zur Verfügung stehen, dann wird der Hartmann-Test sehr interessant.....

    Hallo Emil,


    Vielen Dank fuer Deinen Beitrag und erstmal willkommen im Forum. So ein Forum lebt von den Beitraegen der Mitglieder. Also bitte lese und schreibe weiter so!


    Die Aussage ueber die Empfindlichkeitsabhaengigkeit vom Oeffnungsverhaeltnis ist interessant. Kannst Du ein Stelle angeben, wo denn mal genauer der Hartmanntest analysiert wird?


    Gerade die Vorteile bei den lichtstarken Spiegeln erscheinen mir im Umkehrschluss dann sehr interessant.


    1. Viele 'Extremsportler' unter uns Glasschubsern arbeiten an immer groesseren Spiegeln, die dann oft immer kuerzere Brennweiten haben, um noch akzeptable Tubusabmessungen zu ermoeglichen. Bei mit und ein paar anderen ist auch das Interesse an Cassegrains sehr gross mit Hauptspiegeln bei F2,5.


    2. Hast Du Dir mal die Anleitung bei Jim Burrows durchgelesen? Der kommt mit einer Webcam recht gut aus. Sein Tutorial-Spiegel (eine Simulation) ist mit 30nm Fehler 'programmiert'. Seine Messung kommt auf 26nm. Wenn es um die Aufnahme der Punktmuster geht sind moderne DSLRs sicher ein grosser Schritt vorwaerts. Die Canon 300D und jetzt 350D hat sich bei Hobbyfotografen ja schon sehr weit durchgesetzt.


    Clear Skies,


    Gert

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Emil</i>
    <br /> Zu Hartmanns Zeiten verwendete man etwa 10cm grosse Glasplatten, die man 5min belichten konnte ,da ging es, allerdings auf mühsamem Weg,wenn man bedenkt, dass jede Platte entwickelt und ausgemessen werden musste. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo,
    Wie wäre es denn wenn man eine Mattscheibe aufstellen würde und die dann mit einer Digitalknipse abfotografiert? Ich muß das mal ausprobieren.
    Grüße Martin

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Gert</i>
    <br />



    Ein paar Dinge fallen mir auf:
    1. Burrows kommt mit nur einem Bild aus! Dazu muss man (wie genau?) Entfernungen zwischen Lichtquelle, Spiegel und Camera vermessen. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Gert,
    Du hast natürlich auch zwei Ebenen, wobei eine Ebene die Spiegelfläche bzw. die Maske ist.
    Ich kenne einen Artikel über den Hartmanntest im dreibändigen Amateur Telescope Making von Ingals.
    Grüße Martin

    Hallo Gert,
    Der Hartmann-Test wird im Buch von Coudez: lunettes et telescopes auf französisch ausführlich erklärt und kurz dargestellt in Wenske: Spiegeloptik. Aber er ist vom Prinzip her ja simpel,man braucht keine Literatur. Der geniale Trick von Hartmann liegt darin, dass du ein intra-und extrafokales Photo machst, und deshalb nur die Distanz zwischen den beiden Aufnahmen kennen musst, nicht jene zum Spiegel. Das wird viel exakter. Die Schnittpunkte der Strahlen, also die Foki findet man mit dem Strahlensatz und man muss dann nur schauen, ob sie dem Längsaberrationsgesetz folgen. that's it! Mit zwei Aufnahmen hast du zudem den Vorteil, dass sich die Mess-Genauigkeit in etwa verdoppelt: Intrafokal kommen sich die Leuchtpunkte näher, extrafokal werden sie nach aussen verschoben.- Die Idee von Marty eine Mattscheibe abzuknipsen ist interessant, aber das Problem dürfte die Lichtschwäche sein. Gruss Emil

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