Frage zur Größe und Wirkung der Obstruktion

Gehard,

die Beugungseffekte an der Obstruktionsquelle treten nur einmal auf, nämlich an der Obstruktionsquelle selbst.

Ansonsten wird die Obstruktion im Rahmen der Schärfentiefe (Besserer Begriff fällt mir dazu nicht ein, obwohl man davon nur sprechen sollte, wenn die Obstruktion vor dem Objektiv liegt und nicht hinterm Objektiv) der Optik Bestandteil des Abbilds, welches vom Okular ins Auge projiziert wird. Das passiert immer dann, wenn die Obstruktion nicht genau im Objektiv (Brennweitenentfernung) liegt. Wir sprechen allgemein vom Obstruktionsschatten.

Im Idealfall verlässt je Bildpunkt ein paralleles Lichtbündel mit AP-Durchmesser das Okular und wird vom Auge aufgenommen. Solange dort die EP größer ist, gelangt das gesamte Bündel ins Auge.

Da das Abbild aus mehr als nur einem Punkt am Himmel besteht, überlagern sich vom Okular ins Auge die jeweils per Bildpunkt parallelen Lichtbündel im "Augenabstand" zu einem Lichtbündel mit minimaler AP. Hält man mit dem Auge den Abstand nicht ein, sorgt die EP des Auges dafür, dass Teile des Bildes ausgeblendet werden (abschatten), was wir Kidneybean-Effekt nennen.

Ich hatte den Strahlengang mal skizziert.


Fazit: Man kann das schlecht mit einem schwarzen Punkt vors Auge gehalten simulieren, weil hier vom Auge selbst wirklich die Schärfentiefe greift, inwieweit er wahrgenommen wird.

Hallo Gerhard,

Kurz gesagt lautet die Antwort auf Deine beiden Fragen ja, ob du eine Obstruktion im Teleskop oder in der Austrittspupille anbringst, ist egal, denn diese werden aufeinander abgebildet.

In der Praxis ist die Pupille im Auge nicht zugänglich und ein Objektträger muss immer ein Stück davor sitzen, so dass der Punkt für jeden Feldpunkt etwas anders sitzt oder sogar störend sichtbar wird. Du wirst das auf diese Weise vermutlich nicht belastbar austesten können.

Besser wäre es wahrscheinlich, dafür ein Fernglas oder einen kleinen Refraktor zu verwenden.

Viele Grüße, Holger

Hallo Gerhard,

Zitat von Gerhard_S

Beispiel:

Ein Teleskop mit 10 Zoll, das viel Licht bei den Planeten liefert. Das Gerät hat 25% Obstruktion.

Die eingesetzte Vergrößerung bringt eine AP von 4mm und damit eine Obstruktion von 1mm in der AP.

Durch das viele Licht zieht sich die Augenpupille aber auf 3,0mm zusammen. Die "effektive" Obstruktion beträgt nun 33%.

Stimmt das so?

Ja, stimmt. Der Kontrastverlust aufgrund der größeren Obstruktion ist aber marginal.

Wesentlicher ist eine "effektive" Öffnung von nur noch 7.5 Zoll und damit eine Reduktion der Auflösung.

Im Endeffekt ist das aber egal, denn mit 3mm AP ist man noch weit entfernt, die Leistung des Teleskops auf die Netzhaut zu bringen.

Man kann die volle Auflösung eines Teleskops erst bei ca.1mm AP ausnutzen.

Gruß,

Andreas

Hi Andreas,

Zitat von AndiL

Wesentlicher ist eine "effektive" Öffnung von nur noch 7.5 Zoll und damit eine Reduktion der Auflösung.

Das stimmt doch so nicht. Die Öffnung des Teleskops ändert sich nicht und damit auch nicht die erreichbare Auflösung. Was sich ändert, ist die Menge des eingesammelten Lichts, die tatsächlich ins Auge gelangt. Für den beschriebenen Fall mit einer AP von 1mm und eine Augenpupille von 3mm verliert man an Licht und hat dadurch eine dunklere Abbildung. Bezüglich der Auflösung liegt man mit einer AP von 1mm dagegen nahezu ideal und erreicht damit weitgehend die maximal mögliche Auflösung bzw. Erkennbarkeit von Details.

Zitat von AndiL

Man kann die volle Auflösung eines Teleskops erst bei ca.1mm AP ausnutzen.

Schreibst du ja selbst so. Ob die Pupille deines Auges dabei 6mm oder 3mm oder 1mm groß ist, ändert nichts daran.

Gruß Stefan

Hallo Stefan,

Es ändert sich wohl die "effektive Öffnung", was neben dem Lichtverlust auch die Reduzierung der Auflösung zur Folge hat. Die Augenpupille beschneidet die Randstrahlen, welche eben die Auflösung ausmachen. Im genannten Beispiel ist die Augenpupille die begrenzende Öffnung und vermindert die Eintrittspupille auf 7.5 Zoll. Ob jetzt über diesen 7.5 Zoll der Spiegel weiter geht, oder eine Blende kommt, oder einfach Luft, ist eigentlich egal.

Mit der vollen Auflösung bei 1mm AP meine ich, dass das Auge erst dann die vom Teleskop gelieferte Auflösung sehen kann. Erst dann ist das Sampling (Sehzellen der Netzhaut) ausreichend. Bei größerer AP ist man im Bereich des Undersamplings. Dies ist typischerweise bei DeepSky Beobachtung so. Wir Amateure reden dann gerne von "nadelfeinen Sternen" und schreiben dies einer besonders guten Optik zu. Das hat mit der Optik gar nicht so viel zu tun, sondern vielmehr mit der nicht ausreichenden Fähigkeit des Auges.

Was ich aber sagen wollte: Selbst wenn sich die Auflösung reduziert, ist das irrelevant, da bei 3mm AP auch die verminderte Auflösung mit dem Auge nicht erkennbar ist.

Viele Grüße

Andreas

Andi,

"effektive Öffnung" halte ich für so sinnvoll wie "gefühlte Temperatur".

Kalle,

ist aber so !!!

Dann nenne es statt "effektive Öffnung" eben Durchmesser Eintrittspupille. Im Beispiel: EP = 7.5 Zoll und AP = 3mm.

Die Iris im Auge wird zur optisch bestimmenden Blende. Das ist nicht mehr die Eintrittsöffnung. Ob der Spiegel jetzt 10 Zoll oder sogar 1 Meter hat ist egal, genutzt werden die inneren 7.5 Zoll.

Gruß

Andreas

Zitat von Gerhard_S

[…] Ein Teleskop mit 10 Zoll, das viel Licht bei den Planeten liefert. Das Gerät hat 25% Obstruktion.

Die eingesetzte Vergrößerung bringt eine AP von 4mm und damit eine Obstruktion von 1mm in der AP.

Durch das viele Licht zieht sich die Augenpupille aber auf 3,0mm zusammen. Die "effektive" Obstruktion beträgt nun 33%.

Stimmt das so? […]

Hallo Gerhard,

der Fragestellung möchte ich mich weniger wegen des Rechenganges, als vielmehr wegen der Empfindungswirkung anschließen.

Möglicherweise wäre der Gedankengang hinter der Frage ein Erklärungsmodell, warum obstruierte Telekope in der Tagbeobachtung nicht so prickelnd empfunden werden, während das gleiche Teleskop mit gleicher Vergrößerung in der Nacht am Stern keinen Stress bereitet.

Ich selbst bin visuell an Sonnenflecken mit AP 2,5mm und 60x unterwegs, weil das lokale und ferne Seeing nicht weniger AP hergeben. Ich bin nicht glücklich über das Bild. Ganz merkwürdig, bin immer geneigt Schmutz aus meinem Auge zu nehmen. Schaue ich schräg und außermittig rein, ist der Sonnenfleck schärfer und präsenter. Ich suche noch nach Erklärungen, deine wäre eine, wenn meine Augenpupille nur bei 1mm läge. Da bin ich noch dran, ich wollte dein Thema jetzt nicht in meine Richtung lenken.

Am einfachsten müsste man das am eigenen Feldstecher testen können. Schwarz gefärbte Haftnotizronden verschiedenen Durchmessers vorne drauf und schauen ab wann es unangenehm wird. Denn am Tag und jetzt bei Sonne dürfte die eigene Augenpupille recht klein sein.

Der Abstand des Auges zum Okular spielt auch mit rein. Trete ich zurück, wird die Obstruktion als schwarzer Punkt immer sichtbarer, gewiss, das überschaubare Feld wird kleiner, aber das Bild bleibt grundsätzlich scharf sichtbar. Also ich habe das Ganze noch nicht durchdrungen. Das muss ich mich noch einlesen.

Viele Grüße, Reinhold

Hi Andreas,

Zitat von AndiL

Die Iris im Auge wird zur optisch bestimmenden Blende. Das ist nicht mehr die Eintrittsöffnung

Das Auge mit seiner Iris ist nicht Bestandteil des Teleskops und die Größe der Iris hat damit keinen Einfluss auf dieses, kann also nichts an der Öffnung oder der vom Teleskop gelieferten Auflösung ändern.

Zitat von AndiL

Die Augenpupille beschneidet die Randstrahlen, welche eben die Auflösung ausmachen

Wäre das so, dann würde ein über den Tubus in den Randbereich gehaltenes Objekt keinerlei Auswirkung an der Abbildung verursachen. Das ist aber der Fall, halt deine Hand etwas über den Tubusrand und bewege sie hin und her. Du siehst die Hand oder die Finger nicht als scharfes Abbild, aber die dadurch tatsächlich hervorgerufene Abschattung. Nach deiner Theorie wäre das unmöglich, da im Bereich größer 7,5" die Randstrahlen nicht mehr zum Bild beitragen.

Gruß

Stefan

Hallo Gerd,

oder drittens

• für große AP am Tag den Teleskoptyp wechseln

Am Rande, der Newton ist okay, unter exzellenten Bedingungen war ich bereits mit AP 1mm unterwegs, und war für 150mm völlig d‘accord.

Zurück zu Gerhards Annahme seiner Frage und der „effektiven“ Obstruktion. Er hat das ja bewusst in Gänsefüßchen gesetzt, und meint offenbar damit, dass aus objektiver 25% Obstruktion am Ende visuell am Auge 35% und mehr, je nach Okular, empfindbar werden. Und das sind Werte, die man dann prompt auch als störend wahrnimmt.

Seine Sichtweise passt also?

Gerd, Gerhard, besten Dank! Ihr habt mich auf die richtige Spur gesetzt.

Postscriptum: Müßte man den pauschalisierten Refraktorrat für die visuelle Sonnenbeobachtung nicht etwas differenzierter in der gängigen Literatur darstellen? Ich meine, Ja.

Hallo Leute,

in der Ausgangsfrage wurde der visuelle Eindruck mit dem Auge angesprochen. Das Auge ist dann Bestandteil des optischen Systems und darf nicht weggelassen werden. Darauf beziehe ich mich mit meiner Aussage. Beim Abschneiden der AP durch die Iris verringert sich die Lichtmenge und die Auflösung. Das ist Fakt (optische Theorie) und keine Ansichtssache. Auch schön nachzulesen in einem aktuellen Artikel von Sven Wienstein in "Astronomie das Magazin".

Das Teleskop alleine behält natürlich seine Auflösung. Die ist nur von der Öffnung abhängig. Aber das Teleskop alleine behält auch seine Lichtsammelleistung, wieder nur von der Öffnung abhängig. Wenn die Iris jetzt die von Teleskop angebotene AP beschneidet, dann verliere ich im Gesamtsystem Teleskop plus Auge an Helligkeit und an Auflösung.

Zitat von stefan-h

Das Auge mit seiner Iris ist nicht Bestandteil des Teleskops und die Größe der Iris hat damit keinen Einfluss auf dieses, kann also nichts an der Öffnung oder der vom Teleskop gelieferten Auflösung ändern.

... kann also nichts an der Öffnung oder der vom Teleskop gelieferten Lichtsammelleistung ändern.

siehst du, wo die Argumentation hakt?

Gruß

Andreas

Hallo Gerd,

Zitat von CorCaroli

Die Obstruktion sagt aus wieviel Fläche ein Fangspiegel vom Primärspiegel wegnimmt.

Kleine Korrektur:

Es ist nicht die Fläche. Die Obstruktion wird gewöhnlich linear angegeben:

Beispiel:

Ein 25mm Fangspiegel bei einem 100mm Hauptspiegel ergibt 25% Obstruktion.

Auf die Fläche gerechnet ergibt sich dann 0.25*0.25 = 0.0625, also 6.25%

Gruß

Andreas

Hallo Dieter,

Zitat von Dieter Wiedenhofer

ich lese hier begeistert mit. Könnte jemand "Obstruktion" kurz in einfachen Worten erklären?

Ergänzend zur Antwort von Gerd: alles, was sich in der Öffnung des Telekops befindet, gehört zur Obstruktion. Also nicht nur der FS, auch die z.B. beim Newton vorhandenen Haltestreben.

Servus Andreas,

Zitat von AndiL

... kann also nichts an der Öffnung oder der vom Teleskop gelieferten Lichtsammelleistung ändern.

siehst du, wo die Argumentation hakt?

Wo hakt es denn da an der Argumentation? Was hat in dem Fall Lichtsammelleistung mit Auflösung zu tun?

Wenn die AP deutlich größer als die Pupille ist, geht ein Teil des gesammelten Lichts nicht ins Auge. Ist die AP kleiner als die Pupille, wird das Bild dunkler, da nur ein Teil der im Auge vorhandenen Rezeptoren genutzt werden. Nur wenn die AP gleich groß der Pupille ist, nutzt unser Auge tatsächlich 100% des aus dem Okular austretenden Lichts (entspricht nicht 100% des tatsächlich gesammelten Lichts). Und zwar unabhängig davon, ob die nachts z.B. AP 6mm oder z.B. am Tag nur 3mm groß ist. Wobei das korrekt betrachtet nur für flächige Objekte gilt.

Wie kommst du bei deiner obigen Rechnung auf 7,5" statt 10", wenn die AP 4mm und die Pupille 3mm groß sind? Lt. http://www.brayebrookobservato…/EVOLUTIONofEYEPIECES.pdf kommen bei diesem Fall tatsächlich aber nur noch 61,35% des gesammelten Lichts ins Auge und das würde dem Lichtsammelvermögen einer Öffnung von 6,16" entsprechen.

Gruß Stefan

Hallo Gerd,

Zitat von CorCaroli

[…] Präzisiere bitte diese Aussage. […]

aus Völker et al. „Die Sonne beobachten“, Sterne und Weltraum, 1999, zitiert „[…] Aus den Bedingungen, streulichtarme Abbildung, hohe Bildschärfe und geringe instrumentelle Luftunruhe, folgt die Empfehlung, bei einem speziell für die Sonnenbeobachtung eingesetzten Instrument trotz der höheren Anschaffungskosten einen Refraktor zu wählen. […]“.

So oder ähnlich formuliert gibt es Hinweise, wenn es um die Instrumentenauswahl zur Beobachtung der Sonne geht. Darauf bezog ich mich.

Obstruierte Instrumente können in der visuellen Beobachtung unbequem werden, wenn die Austrittspupille des Instrumentes größer als die Augenpupille gewählt wird. Das ist die Beobachtungssituation, in der nichtobstruierte Instrumente, wie etwa einRefraktor, visuell angenehmer sind. Eine differenzierte Beratung ginge auf diesen Aspekt und dessen Ursache ein, wenn es um die Frage geht, Welchen Instrumententyp einsetzen (kaufen)? obstruiert oder nicht. Das helladaptierte Auge scheint mir den Unterschied zu machen.

Viele Grüße, Reinhold

Hallo Stefan,

Zitat von stefan-h

Wo hakt es denn da an der Argumentation? Was hat in dem Fall Lichtsammelleistung mit Auflösung zu tun?

Bei der Lichtsammelleistung wird in obiger Diskussion die ganze Abbildungskette betrachtet, bis zur Netzhaut.

Bei der Auflösung wird dann aber an der AP aufgehört.

Betrachten wir den Lichtweg durchs Teleskop (Linse/Spiegel + Okular) bis AP:

In der AP ist die der Öffnung entsprechende Lichtsammelleistung und Auflösung vorhanden.

Jetzt kommt das Auge dahinter mit Iris kleiner AP:

Dann wird die Lichtmenge und die Auflösung vermindert.

Bei der Lichtmenge ist dies offensichtlich und nachvollziehbar.

Bei der Auflösung ist es aber auch so, nur nicht so einfach nachvollziehbar.

In Endeffekt kann das Auge die verminderte Auflösung nicht erkennen, die Sehzellen (Pixel) sind zu groß. Erst ab ca. 1mm AP ist dies möglich, dann aber ist die Iris größer als die AP.

Zitat von stefan-h

Wie kommst du bei deiner obigen Rechnung auf 7,5" statt 10", wenn die AP 4mm und die Pupille 3mm groß sind?

10" * (3mm / 4mm) = 7.5"

Das gilt dann jedenfalls für die Auflösung.

10" * (3mm / 4mm)^2 = 5.625"

Wäre das dann richtig für die Lichtsammelleistung (Obstruktion mal weggelassen)?

Gruß

Andreas

Zitat von stefan-h

Wenn die AP deutlich größer als die Pupille ist, geht ein Teil des gesammelten Lichts nicht ins Auge.

Richtig!

Zitat

Ist die AP kleiner als die Pupille, wird das Bild dunkler, da nur ein Teil der im Auge vorhandenen Rezeptoren genutzt werden.

Falsch! In diesem Fall gelangt sämtliches Licht in's Auge, da geht nichts verloren. Das Licht eines flächigen Objektes wird lediglich auf eine größere Fläche (mehr Rezeptoren) der Netzhaut verteilt. Jeder einzelne Rezeptor bekommt dadurch weniger Licht ab. Das Bild flächiger Objekte erscheint größer und dunkler.

Im übrigen stimme ich den Aussagen von AndiL zu 100% überein. Wenn das Auge durch Begrenzung der Iris nur 7,5" der Öffnung sieht, ist es ihm egal, ob das Teleskop 7,5" oder 10" oder gar 1 m Durchmesser hat, es sieht immer nur die 7,5" und somit die entsprechende Lichtsammelleistung und Auflösung.

Hallo Gerd,

Die Auflösung des Auges ist zu schlecht, um den Verlust der Auflösung durch das Abschneiden der AP zu bemerken.

Hier ist der Grund des schlechten Auflösungsvermögens des Auges nicht der Irisdurchmesser, sondern die Größe der Rezeptoren auf der Netzhaut.

Im Artikel steht das mit der Verminderung der Auflösung auch drin. Das ist nach der optischen Theorie einfach Fakt. Nur ist das für die praktische Beobachtung irrelevant, genauso wie die Verminderung des Kontrastes durch die größere Obstruktion. Letzteres war ja die Ausgansfrage von Gerhard.

Man kann die Auflösung des Teleskops hinter dem Okular genauso berechnen wie vor dem Objektiv.

(Wenn ich von Teleskop rede, meine ich das im optischen Sinne, also Objektiv + Okular. Ohne Okular ist es optisch gesehen auch kein Teleskop mehr)

Für die Auflösung in Bogensekunden gilt näherungsweise:

Objektseitig, also zum Himmel hin: Auflösung = 120mm / EP

Bildseitig, also zum Auge hin: Auflösung = 120mm / AP

Bei 1mm AP ergibt sich 120" oder 2', die durchschnittliche Auflösung des Auges. Bei sehr gutem Visus kann man im Punkt des schärfsten Sehens sogar 1' auflösen. Dann erkennt man Beugungserscheinungen des Teleskops vielleicht schon bei AP 2mm, sicher dann ab 1.5mm abwärts. Das hat auch Sven so geschrieben. Für die DeepSky Beobachtung mit dem reinen Stäbchensehen kann man aber von 5' Auflösung des Auges ausgehen. Man kann hier die Auflösung des Teleskops eigentlich gar nicht ausreizen, man bräuchte eine AP kleiner 0.5mm.

Gruß

Andreas

Zitat von Kalle66

Ich hatte den Strahlengang mal skizziert.

Mir erklärt die Zeichnung von Kalle66 den Sachverhalt.

Die Breite der beiden Strahlenbündel repräsentiert die Strahlungsintensität.

Der Winkelabstand der beiden Strahlenbündel repräsentiert das Auflösungsvermögen.

Eine Veränderung des Durchmessers der Iris (Augenpupille) verändert nur die Strahlungsintensität, der Winkelabstand auf der Netzhaut bleibt erhalten (Auflösung).

Eine Veränderung der Rechengröße ‘Austrittspupille’ durch Okularwechsel ändert daran nichts, weil das Auflösungsvermögen durch den Durchmesser der Eintrittspupille bestimmt wird.

Was man am Ende tatsächlich wahrnimmt, wird durch “Qualität und Pixelabstand” im Auge bestimmt.

Die Rechengröße Austrittspupille empfinde ich lediglich für Okular- oder Teleskopkauf hilfreich. Sie kann mich davor bewahren, Geld für etwas auszugeben, das mir keinen visuellen Nutzen bringt. Gut.

Hallo

Zunächst nur das Telescop mit Okular :

Das Licht eines Bildpunktes fällt durch die gesamte Öffnung oder EP .

Es wird im Fokus vereinigt und geht danch wieder auseinander .

Dadurch tritt es unter unterschiedlichen Winkeln in das Okular ein . Die Randstrahlen der Öffnung ergeben

nach dem Okular die Randstrahlen der Austrittpupille AP .

Es gilt : AP = EP / Vergrößerung

Für den umgekehrten Weg gilt :

Schneidet man die Randstrahlen der AP weg tritt das Licht weniger schräg aus dem Okular durch den Fokus und erreicht

nicht mehr den Rand der Eintrittsöffnung .

Es gilt : EP = AP x Vergrößerung

Gruß Rainer

Ergänzung :

Verändere ich nur die Vergrößerung (Okularwechsel) ohne die AP zu beschneiden gilt : AP = EP/Vergrößerung

EP und damit die Auflösung bleibt konstant , AP sinkt mit 1/Vergrößerung .

Beschneide ich die AP zB. durch kleine Iris und die Vergrößerung bleibt konstant gilt :

EP = AP X Vergrößerung . Die genutzte EP und damit maximale Auflösung des Telescops sinkt mit kleinerer AP .