Sterntest von komplexen Systemen

Hallo Stathis

hier ist ein Roddier Test auf Französisch an einem Nexstar GT 8:
http://astrosurf.com/nexstar8/roddier200-800.htm
Im Vergleich zum Netwon Test (link ziemlich oben)auf derselben Seite scheinen die Bilder tatsächlich deutlich verschieden.
Gruss

Sorry hier ist der link für das Celestron: http://astrosurf.com/nexstar8/

Rudi

Hallo Stathis!
Habe mal kurz versucht, den Sachverhalt mit Aberrator zu simulieren.
Bild oben links: Beugungscheibchen einer perfekten Optik
Bild oben rechts: Beugungscheibchen einer Optik mit geringer
sphärischer Aberration 5. Ordnung (5th HSA: 0.2)
Bild Mitte: Fokusquerschnitt einer perfekten Optik
Bild unten: Fokusquerschnitt 5th HSA: 0.2

Die Simulation scheint Christen rechtzugeben, allerdings etwas
mehr Licht geht im Fokus bei geringer sphärischer Aberration
5. Ordnung schon aus dem zentralen Scheibchen in die Ringe.
Etwas sphärische Aberration reduziert aber bekanntlich das
Auflösungsvermögen nicht wesentlich.
Für mich heißt das: Ist der Sterntest perfekt, so ist die
Optik gut. Ist er nicht perfekt, so muß sie nicht unbedingt
schlecht sein. [?]

M.f.G.,
Robert

Hi zusammen,

(==>) Robert: Was genau bedeutet die "5. Ordnung" bei der Aberration? Das war, so ich es recht verstanden habe, auch Stathis Frage.

Grüße
Jens

Hallo Jens!
Mehr als Suiter auf p.173ff schreibt, kann ich dazu auch
nicht sagen. Unter sphärischer Aberration verstehe ich
rotationssymmetrische Abweichungen der Wellenfront. Den
radialen Verlauf dieser Abweichungen kann man in Polynome
unterschiedlicher Ordnung entwickeln (z.B. Zernike-Polynome)
Je höher die Ordnung, umso mehr Wendepunkte hat die Funktion.
Offensichtlich kann man mit bestimmten rein sphärischen Optiken
(APOs, Maksutov) nur Fehler bis zur 3.Ordnung korrigieren.
Das Schmidtcass. mit sphärischem Hauptspiegel und perfekter
Schmidtplatte würde ich hier nicht dazuzählen, da diese die
sphärische Aberration in allen Ordnungen korrigieren sollte.

M.f.G.,
Robert

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>
<br />Laut H.R. Suiters Buch "Star Testing Astronomical Telescopes" zeigt eine perfekte Optik gleichviel Kontrast in den intra- und extrafokalen Beugungsringen.
...
Das entspricht auch meinen Erfahrungen für Newtonteleskope und ich beisse in meinen Spiegel, wenn das nicht stimmen sollte.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Ja, das steht auch so im Buch von Malacara über den Sterntest
im Kapitel von Welford. Bei meinem neuen Newton-Teleskop sehe
ich auch keinen Unterschied intrafokal und extrafokal.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Nun schreibt Roland Christen (Astro Physiks), dass dies für komplexe optische Systeme (schnelle APOs, Maksutov Cassegrains mit sphärischen Komponenten) nicht gelten soll. So seinen die intra- und extrafokalen Beugungsfiguren in einer interferometrisch als perfekt gemessenen Optik nicht gleich. Siehe sein Artikel: http://voltaire.csun.edu/roland/startest2.html
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das ist so wie es da steht korrekt. Allerdings hat so
ein System dann sphärische Aberration 5. Ordnung und ist
dann keineswegs mehr perfekt.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Er spricht in diesem Zusammenhang von sphärischer Aberration 5. Ordnung. Kann jemand erklären, was damit gemeint ist? Im Suiter ist der Formalismus zwar beschrieben (Seite 173 und S. 194 "higher order spherical aberration"), aber ich kapiere das einfach nicht.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Ich habe das Buch von Suiter nicht und kann darauf leider
nicht zurückgreifen. Aber man versteht darunter sphärische
Aberration höherer Ordnung.

Um das mal an einem Kugelspiegel zu erläutern:
Bei einem Kugelspiegel, der einen Stern abbildet,
hat die Spiegeloberfläche eine Form x(y)=r-sqrt(r^2-y^2)=
r*(1-sqrt(1-y^2/r^2)).
Dies kann man in eine Potenzreihe entwickeln, so
dass man erhält: x(y)=(y^2)/(2R)+(y^4)/(8R^3)+(3*y^6)/(48*r^5)+...
Vergleicht man das mit dem Parabolspiegel x(y)=y^2/2R, der
in diesem Fall keine sphärische Aberration hat, so kann man an der Differenz direkt die sphärische Aberration des Kugelspiegels (oder besser gesagt deren Hälfte, da diese Differenz von den Lichtwellen
zweimal durchquert wird) ablesen:
y^4/8R^3+y^6/16R^5 . Der erste Term ist die Hälfte der sphärische Aberration 3. Ordnung, der 2. Term die Hälfte der sphärischen Aberration 5. Ordnung.

Für Flächen mit grossem Krümmungsradius kann man die sphärische
Aberration 5. Ordnung vernachlässigen. Für kurzbrennweitige
Flächen wie einen Schmidtspiegel mit f/1 spielt sie jedoch eine
grosse Rolle. Korrigiert man nun die sphärische Aberration 3.
Ordnung mit einer Schmidtplatte mit Termen bis zur 4. Potenz (y^4),
dann bleibt ggf. sphärische Aberration 5. Ordnung übrig, die
die Bildqualität verschlechtert und in einem Sterntest
sichtbar wäre.

Für die Toleranzgrenze gilt nach Born:
|A_lnm|&lt;=Lambda*sqrt(n+1)/10 .
Für sphärische Aberration 3. Ordnung A_040 bekommt man |A_040|&lt;=0.22 Lambda, für 5. Ordnung |A_060|&lt;=0.265 Lambda für Strehlint.&gt;=0.8.

Hallo,
Der Raphael Bugiel hat ein Programm geschrieben, welches die unterschiedlichen Aberrationen graphisch darstellt. Wenn man damit etwas spielt, dann kann man sich die Bedeutung von unterschiedlichen Aberrationen etwas plastischer vorstellen. Mit den Formeln allein ist das etwas trocken und unverdaulich.
Das Programm kann hier: http://www.optikpraxis.de/index_privat.htm
runtergelden werden.
Grüße Martin

Hallo,

ein weiterer, bislang noch nicht erwähnter Effekt spielt in die ganze Sache noch hinein:

Während bei einem Newton die Komponenten der Fernrohroptik (Haupt- und Fangspiegel) während des Fokussierens ihre relative Lage zueinander nicht verändern, werden viele Schmidt-Cassegrains, Maksutov-Cassegrains, Cassegrains und Ritchey-Chretiens durch Verschiebung des Haupt- oder Fangspiegels fokussiert. Das heisst, die Konfiguration der Hauptoptik ist intrafokal eine andere als extrafokal.

Möglicherweise trägt auch das dazu bei, dass sich die Sternabbildungen intra- und extrafokal nicht exakt gleichen.

Robert,

&gt; kann man mit bestimmten rein sphärischen Optiken
&gt; (APOs, Maksutov) nur Fehler bis zur 3.Ordnung korrigieren

Zumindest die von Astro-Physics hergestellten Apo´s und Maksutov-Cassegrain-Teleskope enthalten asphärische Flächen.

Hallo Amateurastronom,

ist das so richtig?
1. Eine Teleskopoptik egal ob Parabolspiegel oder mit mehrliedrigem Objektivsystem mit exaktgenau gleichen intra/extrafokalen Ringen wäre absolut perfekt.

2. Dann müsste aber zumindest eine der opt. Flächen ashphärisch ausgeführt sein.

3. Wenn eine Optik im Interfereogramm perfekt erscheint dann kann trotzdem im Startest noch etwas Differenz intra/extra erkennbar sein eben wegen der hohen Empfindlichkeit dieses Tests.

4. Von diesen feinen Unterschieden wird man bei der Beobachtung im besten Fokus weder bezüglich Auuflösungsvermögen noch Kontrast nichts erkennen können.

Meine Meinung: Der Startest am Himmel taugt am besten zur Feinkollimation des Teleskopes, am zweitbesten zum Test auf Astigmatismus. Alle übrigen damit erkennbaren Fehler lassen sich nicht "gerichtsverwertbar" quantifizieren.

Gruß Kurt

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

Meine Meinung: Der Startest am Himmel taugt am besten zur Feinkollimation des Teleskopes, am zweitbesten zum Test auf Astigmatismus. Alle übrigen damit erkennbaren Fehler lassen sich nicht "gerichtsverwertbar" quantifizieren.

Gruß Kurt

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Hallo Kurt,
Da ist was dran. Zumindest gehört eine Menge Erfahrung dazu sicher zu entscheiden ob ein erkennbarer Fehler sich nicht, wenig oder deutlich auswirkt.
Grüße Martin

Hallo Stefan!
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Zumindest die von Astro-Physics hergestellten Apo´s und
Maksutov-Cassegrain-Teleskope enthalten asphärische Flächen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ja, das glaube ich auch. Hier schreibt Roland Christen, dass
er jedes ASTRO-PHYSICS Objektiv handkorrigiert und am
Interferometer testet:
http://voltaire.csun.edu/roland/test.html
Derselbe Roland Christen schreibt im oben von Stathis zitierten
Artikel:
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">The hand aspherized version, which was no better on the
interferometer ... <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ich vermute das bedeutet, dass das Interferometer relativ "blind" für
sphärische Aberration 5. Ordnung ist. Kurt erwähnt das auch
in seinem Beitrag (s.o. Punkt 3)

M.f.G.,
Robert

Hallo Kurt!

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kurt</i>
<br />
ist das so richtig?
1. Eine Teleskopoptik egal ob Parabolspiegel oder mit mehrliedrigem Objektivsystem mit exaktgenau gleichen intra/extrafokalen Ringen wäre absolut perfekt.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Ja, darauf läuft die Aussage von Welford praktisch heraus.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
2. Dann müsste aber zumindest eine der opt. Flächen ashphärisch ausgeführt sein.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Für ein astronomisches Teleskop ist dies oft leider notwendig.
Bei Refraktoren kann man jedoch mit Kugelflächen auskommen,
wenn man die sphärische Aberration 3. Ordnung durch passend
gewählte Linsenformen korrigiert.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
3. Wenn eine Optik im Interfereogramm perfekt erscheint dann kann trotzdem im Startest noch etwas Differenz intra/extra erkennbar sein eben wegen der hohen Empfindlichkeit dieses Tests.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das scheint der Hintergrund der Äußerung von Roland Christen zu
sein. Es ist durchaus möglich, mit dem Sterntest geringe Abweichungen
zu erkennen, die in der Praxis irrelevant sind. Das trifft z.B. auch
für einen Foucault-Test zu.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
4. Von diesen feinen Unterschieden wird man bei der Beobachtung im besten Fokus weder bezüglich Auuflösungsvermögen noch Kontrast nichts erkennen können.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Sofern die sphärische Aberration 5. Ordnung hinreichend klein
ist und weit unterhalb der Toleranzgrenzen liegt, ist sie irrelevant.
Bei der Optik, die ich demnächst in Betrieb nehmen will, liegt
sie nach meinen Rechnungen unter Lambda/6. Für photographische
Zwecke (Weitwinkelaufnahmen von Deep-Sky-Objekten) ist das völlig
irrelevant, da kein Detektor das theoretische Auflösungsvermögen
ausnutzen könnte.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Meine Meinung: Der Startest am Himmel taugt am besten zur Feinkollimation des Teleskopes, am zweitbesten zum Test auf Astigmatismus. Alle übrigen damit erkennbaren Fehler lassen sich nicht "gerichtsverwertbar" quantifizieren.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das sehe ich ähnlich. Relevanten Astigmatismus kann man damit gut erkennen, ebenso Koma.

Hallo Miteinander !
Wenn eine Optik A Sphärisch sein soll damit sie perfekt ist, warum genügt dann beim Dall Kirkham System ein HS. mit elliptischer Korrektur und ein Sphärischen Sec. Spiegel ? Oder beim Maksutov dass ja ein System aus rein Sphärischen Flächen ist, wo jedoch die Meniskuslinse für eine entsprechende Ablenkung der Strahlen sorgt um ein
( Paraboloid , Hyperboloid oder was genau zu erzeugen ) ????????
Grüße
Grüße

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>
<br />
Das wäre ja das Ergebnis fehlender Genauigkeit des Labortests. Ich habe Christens Ausführungen aber genau anders verstanden. Er schreibt ja, dass eine im Fokus perfekte Optik (aus sphärischen Flächen) eben keine gleichen intra- und extrafokalen Beugungsfiguren haben darf, oder anders herum, wenn man auf perfekte intra- und extrafokale Beugungsbilder korrigiert, man sich Kontrastverluste im Fokus einfängt. Siehe sein Artikel unter "The dilemma for manufacturers then is..."
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das wäre sicherlich falsch. Ich habe das so interpretiert, dass
er lieber z.B. Farbfehler minimieren will, als Reste von
sphärischer Aberration 5. Ordnung.

Ich sehe aber gerade noch eine ulkige Passage in seinem Artikel.
Er behauptet da, der Rand spiele im Sterntest keine Rolle.
Sphärische Aberration 5. (oder 7. oder 9. Ordnung), von
der er spricht, spielt aber gerade am Rand eine Rolle.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Ich will's mal provokant ausdrücken:
Schreibt er das nun nur, wie Roland ja zu vermuten scheint, um Ruhe vor den Hobby-Sterntestern zu haben, die mit dem Suiter in der Hand ihm seine Optiken madig machen wollen? Andererseits macht der Gutste ja anerkanter Maßen verdammt gute Optiken, warum sollte er seinen Ruf mit sochen Äußerungen in Frage stellen, wenn sie nicht stimmen?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Der Artikel hat vermutlich mit Reklamationen aufgrund solcher
Tests zu tun. Das ist für Hersteller natürlich schon ein
Problem, wenn im Extremfall u.U. ein Kunde wegen eines
Lambda/60-Fehlers ein Teleskop reklamieren will...

Die Diskussion fing aber schon vor langer Zeit
auf sci.astro.amateur an:
http://groups.google.com/group…der01.news.aol.com&rnum=7
(Da schreibt er sphär. Aberration 5. Ordnung
sei im Sterntest unsichtbar)

http://groups.google.com/group…8%40ng-cn1.aol.com&rnum=3
http://groups.google.com/group…2%40ng-ca1.aol.com&rnum=9

Hier gibt es eine Antwort von D. Suiter:
http://groups.google.com/group…9%40earthlink.net&rnum=13

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Uff, ich bin immer noch verwirrt - wie gut dass bei Newtons die Welt noch in Ordnung ist.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Und es ist eine schöne Bestätigung unserer Künste, wenn unsere
Optiken solche Imperfektionen nicht zeigen [:D] .

Stathis,

&gt; Bist du sicher?

Ja. Ich hatte 2003 die Gelegenheit, mit ihm ausführlich darüber zu reden. Beim AP Mak-Cass z.B. ist sowohl der Hauptspiegel als auch eine Fläche des Meniskus asphärisiert, um 'Abbildungsfehler höhrer Ordnung' (das war sein O-Ton, wobei ich noch etwas von 'siebter Ordnung' im Gedächtnis habe) zu korrigieren. Dieser Mords-Aufwand ist es, der die Herstellung so aufwendig und - nach Meinung seiner Frau Marjorie - unrentabel macht. [;)]

Roland Christen ist nicht nur Profi-Optiker (möglicherweise einer der Besten, wenn es um die Herstellung von Astro-Optiken geht), sondern auch begeisterter Hobby-Astronom und -Photograph. Optik ist für ihn Beruf und Berufung.

&gt; Ich glaube auch nicht dass das der Grund ist, sonst würde er es
&gt; sicher erwähnen.

Er ist in vielen Foren aktiv und beantwortet gerne Fragen zur Teleskopoptik ohne dass er es nötig hat, seine eigenen Produkte anzupreisen. Daher würde ich seinen Artikel losgelöst sehen von seiner eigenen Produktpalette.

&gt; dein Argument mit der Unsymmetrie bei Haupt- oder
&gt; Fangspiegelfokusierung greift bei schnellen APOs nicht

Das ist mir wohl bewusst. Dennoch könnte bei Spiegelsystemen mit durchbohrtem Hauptspiegel ([:D]) die Konfigurationsänderung eine Rolle spielen. Bei SC-Systemen z.B. sind Leistungsunterschiede nachweisbar, wenn Verlängerungshülsen eingesetzt und mit dem Hauptspiegel nachfokussiert wird.

So long
Stefan

PS: Das Bild zum Thread:

AP 900 GTO, AP 1200 GTO, AP 155 EDFS, Marjorie Christen, Roland Christen, Elke, AP 130 EDFS F/6, nafpie, AP 400 GTO, AP Traveler 4.1" F/6 (v.r.n.l.) [:D]

Ihr habt ja echt unmögliche Zeiten um zu posten [:o)]

CIao,
Stefan

Stefan,

&gt; Ihr habt ja echt unmögliche Zeiten um zu posten

Ach! Sorry! War das nach Ladenschluß? [;)]

Gute Nacht
Stefan