der perfekte Newton? Oder: die Suche nach dem heiligen Gral

  • Hallo zusammen,


    Newtonteleskope gehören zweifellos zu den beliebtesten ATM Projekten. Relativ einfach herzustellen, bewährte Konstruktion.

    Mindestens ein Problem aber haben sie, insbesondere bei schneller Optik: Coma.


    Um diesen Fehler zu korrigieren kann man sog. Coma-Korrektoren verwenden. Damit wird das reine Spiegelsystem (vom Okular einmal abgesehen) zu einem katadioptrischen System mit Spiegeln und Linsen.

    Ich werde in diesem Thread nicht tief in Theorie und Praxis der verschiedenen Designs abtauchen. Wer sich vertieft damit beschäftigen möchte, dem empfehle ich Vladimir Slaceks Seite https://www.telescope-optics.net/.


    Der Ausgangspunkt für meine Recherchen zum Thema war eine Diskussion mit den zwei Schleiferkollegen im Verein. Dabei kam die Sprache auf den MPCC von Baader. Mein Interesse war geweckt.

    Da es sich dabei um ein 2" System handelt und mir das zu gross und schwer erschien habe ich Tante Google nach 1" Korrektoren befragt und ein paar Hinweise bekommen.


    Da war zum einen mal ein Korrektor, der von David Shafer (ja, *dem* Shafer) gerechnet und in "Telescope Making", Ausgabe 45 veröffentlicht worden ist. Die Ausgaben kann man online kaufen, der Preis ist soweit ok.

    Shafer hat einen Zweilinsenkorrektor (Ross Type) gerechnet mit Standardlinsen von Melles Griot mit samt der Definitionen.

    Und zum anderen hat unter https://stargazerslounge.com/t…8-diy-125-coma-corrector/ jemand eine leicht angepasste Version gerechnet und Linsen von EKSMA (https://eksmaoptics.com/) verwendet. Soweit so gut.


    Das ganze habe ich nun in OSLO (https://lambdares.com/oslo) reingehämmert und mir mal angesehen, was dabei raus kommt.

    • Erkenntnis Nr. 1: der Comakorrektor liegt *vor* dem Okular (Kamera), die eintreffenden Strahlenbündel decken damit schnell mal einen Kreis von mehr als 1" Durchmesser ab. Damit dürfte auch klar sein, weshalb es keine 1" (1.25") Korrektoren (mehr) gibt (es gab mal einen von Televue, die in freier Wildbahn anzutreffenden Exemplare kosten ein Vermögen).
    • Erkenntnis Nr. 2: das Resultat ist für visuellen Einsatz ok, ein Feld von 0.5° dürfte unter normalem Seeing genügend korrigiert sein. Für fotografischen Einsatz aber hat die Entwicklung gnadenlos zugeschlagen. Die Annahmen, die Shafer getroffen hatte gelten für die damals verfügbaren Filme (für die jüngeren unter euch, das sind optische Sensoren für den Einmalgebrauch, die mit komplexen chemischen Verfahren dazu gebracht werden können, von ihnen eingesammelte Photonen mehr oder weniger sichtbar zu machen (SCNR)). Hier zeigt sich einmal mehr, mit welch bahnbrechenden Entwicklungen auch wir als Amateure gesegnet sind. Was Ende 80er, Anfang 90er Jahre noch das höchste der Gefühle für Amateure war kriegt man heute mit jeder Smartphonekamera hin. Die Ansprüche sind aber auch dementsprechend gestiegen.

    Ich habe dann noch ein bisschen rumgerechnet und geschraubt, aber mit Standardlinsen ist da Ende der Fahnenstange. Der Design ist ausgereizt. Ausserdem: für den Preis zweier solcher Linsen, vergütet, gefasst in Optosigmakomponenten, kriegt man einen Baader MPCC Mk III. War ein netter Zeitvertreib über die Weihnachtsferien in Südfrankreich und eine gute Möglichkeit, mich ernsthaft mit OSLO zu beschäftigen.


    Also zurück zu 2" Designs. Für die Televue Korrektoren (Vierlinser, bestehend aus zwei Achromaten) gibt es keine genauen optischen Daten. Der Hersteller legt hier offenbar grossen Wert darauf, dass dies sein Betriebsgeheimis bleibt. Dank der vier optischen Elemente kann dieser Korrektor mehr Fehler korrigieren, als ein Zweilinsersystem (Ross Type) wie der MPCC (siehe Slacek). Entsprechend gilt er, neben Wynnie-Korrektoren, als Goldstandard. Und entsprechend teuer, gross und schwer ist er auch.


    Anders sieht es beim MPCC Mk III von Baader aus. Auf Cloudynights hat Ed Jones (ja, *der* Ed) seinen MPCC reverse engineered (m.a.W. professionell vermessen) und die Daten veröffentlicht: https://www.cloudynights.com/t…th-baader-coma-corrector/ . Ob Baader das sehr erfreut ist, weiss ich nicht. Ich denke aber, bei dem Preis wird kaum jemand auf die Idee kommen, die nachzubauen.

    Die Diskussion ist interessant, es fällt unter anderem die Bemerkung, "the Baader is known to be soft". Und nun wird es erst richtig interessant. Ed hat den Design knackscharf hingekriegt, indem er den Hauptspiegel hyperbolisch (CC<-1) gemacht hat. Diese Erkenntnis ist auch nicht ganz neu, es ist schon lange bekannt, dass man die konische Konstante des Hauptspiegels als weitere Variable für die Korrektur von optischen Fehlern verwenden kann.


    Und damit möchte ich euch auf eine Reise mitnehmen, die vielleicht auch für den ein oder anderen ATMler interessant sein könnte. Wer bereit ist, seinen Hauptspiegel hyperbolisch zu polieren (ein Zustand, der im allgemeinen als Vorhof der Schleiferhölle betrachtet wird) wird ein Teleskop erhalten, das über fast 1° Bildwinkel, bei etwas relaxteren Anforderungen (Deep Space, weniger als optimales Seeing sogar über mehr als 2° beugungsbegrenzt ist.


    Ready? Dann mal los. (Nicht drängeln, die weiteren Beiträge entstehen nun nach und nach).


    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • So, weiter gehts.


    Als erstes ein paar Designdaten. Ziel ist ein 150mm/f5 Newton mit Baader MPCC MkIII Comakorrektor. Der Fangspiegel hat 44mm Durchmesser.


    Als erstes habe ich als Grundlage für Vergleiche einen klassischen Newton gerechnet, Für diejenigen, die mit den Designs rumspielen wollen habe ich jeweils die relevanten Dateien als Code eingefügt.

    Das Designfile:


    Um standardisierten Output generieren zu können habe ich einen Skript erstellt, die diese in einem Rutsch abackert. Dabei hat sich gezeigt, weshalb OSLO als Hölle betrachtet wird. Es gibt tatsächlich Dinge, die man *nicht* automatisieren kann, da schlicht Befehle dafür fehlen (z.B. Fenster schliessen. Absolut basic, aber es geht nicht :cursing: ). Nun, für unsere Zwecke reicht es. Der Script ist wegen eines designabhängigen Parameters für das Interferenzbild für jeden Design gesondert aufgeführt. Die Grafiken sind im BMP Format. Fürs Forum habe ich sie in JPG konvertiert.


    Hier also mal das Skript für den klassischen Newton:


    Der optische Aufbau sieht folgendermassen aus und ist nicht überraschend:



    Erste wichtige information über die Bildqualität sieht man im folgenden Fenster:



    Links sieht man die auf etwas ungewohnte Weise, was im Feld zu Coma führt: die X-Achse zeigt den Abstand des jewiligen Strahls von der optischen Achse, die Y-Achse die Abweichung der Weglänge bezogen auf den Hauptstrahl.

    Wenig überraschend sind keine Farbfehler zu finden, ebenfalls ist die Verzerrung 0.


    Bekannter dürfte dieses Bild sein:



    Man sieht hier die Spotdiagramme über einen Fokusbereich von +/- 0.1mm und über Hauptachse, 70% und 100% Feld. Auch wenn die Schwänzchen klein sind, die Coma ist deutlich zu sehen. Etwas detaillierter ist das ganz auf dem folgenden Bild zu sehen:



    Hier sieht man einerseits klar die Airyscheibe (weisser Kreis). Bei einem f5 System (Durchmesser der Optik ist egal) beträgt diese etwa 6.6um (bei grünem Licht) und anderseits die Abbildung des Lichtstrahls. Im Zentrum ist dies ein Punkt - theoretisch. Je weiter wir aus dem Fokus kommen, desto mehr wird daraus eine Scheibe. je weiter weg wird vom Zentrum ins Feld kommen, desto prominenter wird die Coma. Farbfehler sind nicht zu sehen, deshalb sind alle Punkt sowas ähnliches wie ocker.


    OSLO kann noch ein paar Dinge mehr ausspucken, z.B. die Verzerrung:



    Man sieht, ein klassischer Newton verzerrt das Bild nicht.


    Ebenfalls interessant die PSF (Point Spread Function). Sie zeigt, wie eine Punktquelle abgebildet wird:



    Wenig überraschend ist sie im Zentrum perfekt (Strehl 1), nimmt dann aber schnell ab.


    Die MTF (Modulationstransferfunktion) zeigt, wie gut zunehmend kleinere Strukturen aufgelöst werden können:



    Die blaue Kurve ist die theoretisch erreichbare Transferfunktion für einen 150mm Newton mit 44mm Fangspiegel. Man sieht deutlich, dass ein klassischer Newton im Zentrum gut ist,, dann aber schnell abgibt. Man könnte auch sagen, dass der Run, nach weiteren sieben Stellen hinter dem Komma beim Strehl durch die Coma ruiniert werden 8o .


    Soweit also zum klassischen Newton als Referenz.


    Als nächstes stelle ich euch das gleiche mit dem MPCC Coma-Korrektor vor.

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  • Und weiter gehts.


    Erneut erst mal das OSLO Designfile:



    Und der Script:



    Nun haben wir also zusätzlich einen Coma-Korrektor eingefügt:



    Ich habe mich da direkt bei Ed's Design bedient, das scheint ziemlich gut zu passen.



    Die Raytrace Analyse ergibt nun ein völlig anderes Bild. Der Comakorrektor hat nun, wie er soll, die Coma korrigiert. Das tut er aber zum Preis schlechterer Bedingungen im Hauptstrahl und mit chromatischen Abberationen. Ausserdem kommen Bildverzerrungen hinzu. Der Astigmatismus ist ein Graus.


    Das Spotdiagramm zeigt sich nun so:



    Coma im Feld ist kleiner geworden. Zoomt man hinein, zeigt sich aber ein neues Problem:



    Aus dem infinitesimalen Punkt ist ein farbabhängiger Fleck geworden, der grösser als die Airyscheibe ist. Die Coma ist allerdings deutlich verringert worden. Vermutlich ist es dieser Effekt, der Ed zu der Aussage "soft" gebracht hat.


    Das nächste Bild zeigt die Verzerrungen:



    Diese sind, selbst bei höheren Ansprüchen, bei dieser Feldgrösse zu vernachlässigen. Wer das selber weiter simulieren will. Stellt mal den Parameter Image Height auf 17mm. Das resultiert in einem Quadrat von 24x24mm und zeigt ein deutlich anderes Bild, auch bei den weiteren Daten.


    Zurück zu den weiteren Grafiken. Die PSF sieht folgendermassen aus:



    Oopsie! Ein kompett anderes Bild als beim klassischen Newton. Da wird einiges ziemlich versaubeutelt. Der 1. Ring im Beugungsbild hat einiges an Energie erhalten, das Bild wird also deutlich weicher sein.


    Dasselbe gilt auch für die MTF:



    Wir haben zwar eine leichte Besserung bekommen, aber vom Hocker haut mich das noch nicht.


    So. Und nun schauen wir uns mal an, was wir bei einem hyperbolischen Spiegel mit CC=-1.3 bekommen. Schnallt euch an ;)

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  • So, nun haben wir also ein mit Coma-Korrektor "verbessertes" Newtonteleskop. Da wir aber als ATMler ja bekanntlich unsere (Haupt)Spiegel selber herstellen gibt es keinen Grund, hier nicht zusätzlich Hand anzulegen. Ich habe die Diskussion auf CN zum Anlass genommen, mit dem drei Parametern Konische Konstante Hauptspiegel, Distanz Hauptspiegel 1. zu Oberfläche Comakorrektor und Distanz letzte Oberfläche Comakorrektor zu Bildebene zu spielen. Was Ed schon erwähnt hatte: der von Baader angegebene Abstand ist bei CC<-1 anders (grösser).


    Der Prozess war langwierig, da iterativ (hey, ich bin kein Optikdesigner und habe nur OSLO Edu ohne automagische Optimierungsfunktionen zur Verfügung). Falls es euch interessiert, wie ich vorgegangen bin kann ich bei Gelegenheit noch eine Kurzfassung hinzufügen. Hier soll erst mal nur das Resultat interessieren. Und das kann sich sehen lassen.


    Als erstes wieder das OSLO designfile:


    Und der Script:



    Am 2D Bild sieht man keinen Unterschied. Zwischen Prabel und Hyperbel sind es ja nur wenige 100nm :P :



    Die Raytraceanalyse hingegen zeigt erstaunliches:



    Die Coma ist sehr gut korrigiert, Astigmatismus vernachlässigbar und die Farbkorrektur ebenfalls erheblich besser.


    Im Spotdiagramm zeigt sich deutlich, was da passiert ist:




    Was für ein Unterschied! Die Schmiererei ist weg, bei etwas gutem Willen kann man sagen, die Musik spielt innerhalb der Airyscheibe.


    Die Verzerrungen sind identisch und vernachlässigbar:



    Bei der PSF zeigt sich, welche Verbesserung der CC=-1.3 gebracht hat:



    Über das ganze Feld haben wir ein nahezu perfektes Bild.


    Die MTF erinnert an einen Refraktor:



    Mit der einfachen Massnahme, den Hauptspiegel hyperbolisch zu machen haben wir also erreicht, dass mit einem (durchaus positiv bewerteten) Comakorrektor, der laut Aussage einiger Leute "etwas weich" ist, ein perfektes Teleskop gemacht. Knackscharf bis in die Ecke und Welten besser als eine Parabel mit Korrektor.


    Wer fotografisch unterwegs ist und mit Filtern arbeitet: die Farbfehler lassen sich zu 100% kompensieren. Wie man an der Raytraceanalyse sieht, sind die Kurven bei der "longitudinal spherical abberation" senkrecht. Durch farbabhängige Fokussierung lassen sich so die unterschiedlichen Fokalpunkte perfekt übereinander legen.


    Sicher, wir haben kein Weitwinkelobjektiv gebaut. Wer also einen Fullframesensor und 2° Bildfeld anstrebt, wird mit diesem vergleichsweise einfachen Design nicht glücklich. Dazu sei aber auch noch gesagt, dass dann ein 2" Korrektor zu klein ist und schon deutlich vignettiert. In diesem Fall dürfte ein Paracorr die bessere Lösung sein. Leider ist es mangels genauerer Designdaten nicht möglich, dessen Leistungsfähigkeit mit OSLO zu zeigen.


    Ich hoffe, ich habe euch mit meinen Ausführungen nicht gelangweilt. Sollte ich einen Überlegungsfehler oder meine Simulation mangelhaft sein, lasst es mich wissen. Wir sollten das dann in diesem Thread auch dokumentieren.


    Herzliche Grüsse Robert


    Ah und noch was: die Modifikation mit der Hyperbel führt zu einer Brennweitenverlängerung: statt f5 haben wir nun ein f5.03 System 8o

  • Hallo Robert,


    das sieht soweit plausibel aus, wie man an den Queraberrationskurven sieht, hat der MPCC jede Menge sphärische Aberration übriggelassen, die man am Hauptspiegel wieder holen kann. Wundert mich ein bisschen, aber gut - ein Sack voller Kompromisse ist das Design ohnehin immer und ohne den Freiheitsgrad am Hauptspiegel ist das sicher kein Spaß...


    Weiter so und herzliche Grüße


    Holger

  • Hallo Robert,


    danke für die interessanten Ausarbeitungen, sie bestätigen meine praktischen Erfahrungen. Soweit ich mich erinnern kann, war in den 1990-er Jahren der 2-linsige Korrektor (MPCC und ähnliche Bauarten) der Standard in der Analogfotografie. Bei der visuellen Anwendung am f/4,5 Dobson erwies er sich jedoch als unbrauchbar: Er korrigierte zwar die Koma am Bildfeldrand, brachte jedoch deutliche Unschärfe auf der Achse, das war für mich nicht akzeptabel. Lieber verzichtete ich auf eine gute Randperformance, bevor ich Zugeständnisse in der Bildmitte machen musste.


    Erst der TV Paracorr brachte den Durchbruch mit hoher Schärfe auf der Achse und trotzdem gute Komakorrektur selbst bei hohen Öffnungsverhältnissen. Der Verlängerungsfaktor von 1,15x kommt den Großdobsons entgegen, man kann sie sehr kurz bauen für Nutzung ohne oder nur mit kleiner Leiter, z.B. f/3,5 und das Okular sieht trotzdem die angenehmeren f/4.


    Aktuell verwende ich fotografisch den 4- linsigen GPU Komakorrektor von von Pál Gyulai, der eine sehr gute Abbildung über das ganze Feld bei f/4 schafft. Soweit ich das sehe, ist er allgemein sehr beliebt.

  • Hallo Holger und Stathis,


    besten Dank für euer Feedback.


    Holger: ja, der MPCC (Ross Korrektor) fügt inheränt sphärische Abberation hinzu. Das wird auch in CN mehrfach erwähnt, für eine bessere Korrektur braucht es mehr Freiheitsgrade (mehr Optik, CC des Hauptspiegels). Ausserdem: das Problem verschärft sich erheblich, wenn man den Öffnungswinkel weiter erhöht. Es spielt dabei keine Rolle, ob man die Linsenelemente vergrössert (z.B. 3" statt 2"), das Grundproblem bleibt. Der Ross-Korrektor ist und bleibt ein Kompromiss, allerdings ein durchaus akzeptabler.


    Stathis: wie immer, sehr interessant Deine Schilderungen. Sie bestätigen, was ich auch aus der Lektüre von Shafers Artikel vermutet habe: für analoge Fotografie (hey, das war immer noch Standard Ende der 90er Jahre) mit Filmen, bei denen man vielleicht 80l/mm Auflösung rauskitzeln konnte war 1. der Film die Grenze, 2. vielleicht das Seeing und erst dann kam die Amateur-Optik.

    Jetzt, mit digitalen Sensoren, bei denen Berufsastronomen aus dieser Zeit Tränen in die Augen kriegen, wenn sie das mit *ihren* Möglichkeiten aus dieser Zeit vergleichen, ist das komplett anders. Die Schwächen des Ross-Korrektors zeigen sich unerbittlich auch bei fotografischem Nutzen. Und Deine Erfahrung bei visueller Nutzung zeigt sich deutlich im Spotdiagramm.

    Mir ist bewusst, dass Baader (wie alle, die mit ihren Produkten Geld verdienen wollen) diese Schwäche nicht extra betonen. So gesehen habe ich den MPCC für parabolische Spiegel vermutlich etwas entzaubert. Aber erstens war nicht ich das, sondern Ed ( 8o ) und zweitens, es ist nun mal die Realität.


    Du erwähnst Paracorr und GPU. Der Paracorr ist natürlich Königsklasse. Mit vier optischen Elementen (acht Flächen), (theroretisch) vier möglichen Glassorten und drei weiteren Parametern (Distanz Spiegel - 1.Oberfläche, Distanz 4.- 5. Oberfläche und Distanz 8. Oberfläche - Fokalebene) ist natürlich viel mehr Korrektur drin. Televue hat hier bestimmt aus dem Vollen geschöpft.


    Daten sind wie ich schon geschrieben hatte, nicht zu finden. Ev. gibt es für den GPU etwas (der Design ist ja uralt und ein Patent, so vorhanden, längst abgelaufen. Offensichtlich scheint es sich um einen Wynne-Korrektor zu handeln). Wenn also Daten hat, wäre ich sehr interessiert. Ich würd's dann damit auch noch simulieren.


    Was ich aber eigentlich zur Ehrenrettung des MPCC sagen wollte: vergleichen wir doch mal Preise, Gewicht und ein paar andere Details:


    KorrektorPreisGewichtLängeArbeitsabstandBrennweiternverlängerung
    MPCC (Ross) 2"
    186€/225€80g~56mm59mm1
    Paracorr 2"
    >800€500g76mm56mm1.15
    GPU 2"
    330€200-300g
    100mm55mm1


    Ok. Das genaue Gewicht des GPU Korrektors ist mir nicht bekannt. Ich nehme aber mal an, dass es so zwischen MPCC und Paracorr liegen wird. ( Stathis, kannst Du Deinen GPU mal auf eine Küchenwaage legen?)


    Preislich ist der MPCC unschlagbar, bei Gewicht und Länge über alles sowieso. Das war übrigens auch meine erste Überlegung, Informationen über einen 1" Korrektor zu finden.

    Ich glaube nicht, dass jemand für einen 6-10 Zöller einen Paracorr verwenden würde - zu teuer, zu schwer. Hier könnte der MPCC in die Bresche springen. Könnte, hätte er nicht ein Hamilton Filter reindesigned 8o . Dieses Problem lässt sich allerdings, wie Ed gezeigt hat, mit einem hyperbolischen Spiegel soweit zähmen, dass man mit für diese Teleskopgrösse geeigneten Kameras, aber auch visuell schon an sehr dunkle Orte mit perfektem Seeing gehen muss, um noch Restfehler zu sehen.


    Für ein kleines, leichtes Teleskop dürfte also, wenn man bereit ist, seinen Spiegel hyperbolisch zu polieren und ausschliesslich mit MPCC Brille zu verwenden, diese Lösung am günstigsten sein.

    Ich habe das Spotdiagramm nochmals für nur eine Wellenlänge von 546.1nm (grün) generiert, einmal für die gleiche Feldgrösse von 11mm Durchmesser und einmal für 20mm.

    Bei 11mm (ca. 0.8°) spielt die komplette Musik innerhalb der Airyscheibe (6.6um):



    Wie schon weiter oben beschrieben, verwendet man bei Fotografie Filter, wird man durch refokussieren (ca. 100um über den Spektralbereich von 436 - 700nm, also sehr wenig) für jeden Bereich das gleiche Spotdiagramm erhalten. Das stellt schon gewisse Ansprüche an Fokussierer und Fotografen.


    Bei einem Bidlradius von 20mm (2° ! ) verteilt sich die Energie auf 3 Airyscheibchenradien.



    So: nun entspricht die Airyscheibe bei einem 150mm Spiegel in ca. 1". Das dreifache davon sind etwa 3". Das entspricht dem, was man bei halbwegs guten Seeingbedingungen bei längeren Belichtungen erwarten kann. Selbst mit einem langbrennweitigen Okular wird man also ein nahezu perfektes Bild bis zum Rand erhalten.


    Zum Vergleich habe ich das noch "farbig" (also über alle definierten Wellenlängen generiert:



    Man sieht schön, dass sich der Fokus über die Wellenlänge verschiebt. Da wir uns immer noch im Airyscheibchen bewegen, wird man das aber kaum bemerken. Bei visueller Beobachtung sowieso nicht, bei Fotografie eventuell. Wer es ganz perfekt haben will, s.o.


    Vergleichen wir doch nochmal mit dem originalen Newton, dieses Mal ebenfalls für 20mm Feldradius:



    Seht ihr das Airyscheibchen? Ja, es ist 3x3 Pixel gross. Für den Rest dürft ihr eure Phantasie gebrauchen.


    Und der GPU-Korrektor? Vorteil: Spiegel kann parabolisch bleiben (was auch gekaufte Spiegel in die Wahl einschliesst). Damit lässt sich das Teleskop bei Bedarf auch ohne "Brille" einetzen. Was hier aber auffällt, ist der für Wynniekorrektoren typisch lange Aufbau. Bei einem 6-Zöller stehen die 150mm schon arg weit raus. Bei einem grösseren Teleskop spielt das vielleicht keine Rolle mehr, aber für 6-Zöller war das für mich ein Auschlusskriterium.


    Wie weiter oben geschrieben, ich wäre sehr interessiert am "Rezept" (im englischen wird für die Beschreibung eines optischen Systems der Begriff "Optical Prescription", als Rezept wie für eine Brille verwendet) oder, falls bekannt, an einer Patentschrift für dieses Design.


    Herzliche Grüsse aus Südfrankreich Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hallo Robert,


    ich finde das Thema super interessant, das beste aus einen gunstigen Korrektor herauszunehmen.


    Hast du ein Gefühl, wie der Anstatz bei einem grosseren und etwas schnelleren Spiegel funktionieren würde ?


    Grüße,

    Aitor

  • Hallo Aitor,


    ja, geht auch. Habs mal mit einem 400m f4 Spiegel gerechnet. CC=-1.20. Fangspiegel ist100mm.


    Hier ein kurzer Vergleich von reinem Newton und mit der hyperbolischen Variante mit MPCC:



    Erneut bei einer Feldgösse von 11mm. Das Ergebnis kann sich sehen lassen.


    Der Vegleich des Spotdiagramms ist ebenso eindrücklich:



    Bei grösserem Feld zeigen sich aber die Schwächen des MPCC. Hier ist wirklich zu empfehlen, einen Paracorr oder GPU zu verwenden. Preis, Grösse und Gewicht dürften bei einem 400mm Spiegel wirklich nicht mehr ins Gewicht fallen.


    Hier das Spotdiagramm des modifizierten Design reingezoomt:


    Polychrom:


    Monochrom (Achtung, noch weiter reingezoomt!):


    Wie schon weiter oben erwähnt, bei fotografischen Anwendung kann der jeweilige Spektralbereich so (re)fokussiert werden, dass es bei allen Spektralbereichen so aussieht. Wir sprechen hier von ca. 80um Unterschied.


    Die PSF ist auch absolut perfekt bis zum Rand des Felds:


    Auch bei der MTF gibts nicht viel zu meckern. Hier merkt man aber deutlich den Einfluss des Fangspiegels. An einen Refraktor kommt man eben doch nie heran ;)



    Ich möchte noch etwas anderes zu bedenken geben (einmal mehr): das ist eine Simulation, CC und Distanzen sind perfekt. Niemand wird es hinkriegen, Längen mit weniger als 1mm hinzukriegen und über unterschiedliche Massenverteilung und Temperatur zu halten. Und noch niemander wird eine CC von -1.154 +/- 0.001 hinkriegen. Man sollte also hier klar die Kirche im Dorf lassen und sicher der Grenzen der realen Welt bewusst sein.


    M.a.W. es ist also durchaus interessant, das auch für grössere Spiegel zu evaluieren. Allerdings muss man sich bei der Feldgrösse beschränken, die konstruktionsbedingten chromatischen Fehler des MPCC machen sich an den Rändern zunehmend bemerkbar.


    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hallo Robert,


    danke für die zahlreichen Posts und Raytracing-Belege. Da du das Thema Simulation ansprichst. OSLO kann doch auch mit Toleranzen arbeiten bzw. wie wären die Werte bei einer CC +/- 0,1 und Abständen +/- 5 mm ?


    Immer noch akzeptabel oder ist da dann schlagartig Schluss mit sauberer Abbildung?


    Grüße,

    Alexander

  • Hallo zusammen,


    ich habe unter https://erellaz.com/moana/ray-tracing-moana/ den Design des Paracorr gefunden. Nicht den von Televue, da sorgen wie gesagt big Al Nagler und seine Leute dafür, dass das Rezept geheim bleibt (ist wie beim Appenzeller Käse 8o ). Es gibt aber offenbar eine Beschreibung in "Telescopes, Eyepieces and Astrographs" von Smith, Ceragioli und Berry.


    Auf der o.g. Webseite gibt es ein Oslo-Design für einen 10 Zöller, das ich angepasst habe für einen 270mm Spiegel.


    Das Resultat ist einigermassen überraschend:

    Bei parabolischem Spiegel ist der Paracorr dem MPCC eindeutig überlegen. Das Spotdiagramm ist monochromatisch für 546.1 nm (grün).



    Links der MPCC, rechts der Paracorr.


    Bei hyperbolischem Spiegel ist der MPCC dem Paracorr überlegen.



    Links der MPCC, rechts der Paracorr. Die CC beim Paracorr wurde nur minim auf -1.04 korrigiert.


    Der Paracorr ist genau das, ein Korrektor für parabolische Spiegel.
    Der MPCC ist besser bei hyperbolischen Spiegeln, da so seine sphärische Abberation kompensiert wird.

    Noch deutlicher wird das bei der MTF, da fällt der Paracorr schneller ab, sprich, der Kontrast bei zunehmend feineren Details nimmt ab.


    Erst wieder die parabolischen Spiegel:



    Und dann noch die hyperbolischen:



    Hätte ich jetzt so nicht erwartet. Es ist wie immer im Leben: irgendwo muss man immer Kompromisse eingehen.


    So, nun genug der Theorie.



    Herzliche Grüsse Robert

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  • Hallo Alexander,


    ich dachte, Toleranzen gehen nur mit der $$$ Variante von OSLO. Sehe gerade, da geht doch was.

    Ich werde da mal mit rumspielen (Du bist Schuld, dass wieder zwei Stunden flöten gehen :P )


    Immer noch akzeptabel oder ist da dann schlagartig Schluss mit sauberer Abbildung?


    Hmm, was heisst "noch akzeptabel"? Ich würde jetzt erst mal Längentoleranzen von +/- 1mm für möglich halten und die CC +/- 0.05.


    Stay tuned Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • So, ging schneller, als gedacht.


    Toleranzberechnung ist, soweit ich herausgefunden habe, eher basic in der EDU Variante von OSLO.


    Was man aber machen kann, ist einzelne Grössen einzeln manuell zu ändern. Wenn jemand weiss, wie das doch automagisch geht, lasst es mich wissen.


    Ich habe das mal mit den zwei Grössen CC (+/- 0.05) und dem Abstand Hauptspiegel - Fangspiegel (+/- 3mm) gemacht.


    Die Distanz Fangspiegel - vordere Fläche MPCC spielt keine Rolle, die kann in der Toleranz des o.g. Abstands einbezogen werden. Die Längentoleranzen des MPCC sind hoffentlich *sehr* eng und sollten keinen nennenswerten Einfluss haben. Der Abstand hintere Fläche MPCC Fokalpunkt geht in den Fokussierer mit ein (vorausgesetzt man verwendet den Setup wie von Baader vorgeschlagen).


    Ohne Bildbeweis (wer es genauer haben will, ihr habt die Daten :* ), der Unterschied ist so marginal, dass er mMn. mehr als akzeptabel ist.


    Bei Toleranz der Länge:

    LängeStrehl
    565.5mm0.999981
    565.5mm + 3mm0.941035
    565.5mm - 3mm0.936047


    Eine Längentoleranz von +/- 3mm sollte man hinkriegen können.

    Toleranz der CC:

    CCStrehl
    -1.300.999981
    -1.250.865079
    -1.350.870410


    Wenig überraschend ist die CC der empfindlichere Teil, ist sie doch für die Kompensation der sphärischen Abberation des MPCC verantwortlich.


    Ich denke aber, genauso, wie man es schaffen sollte, bei einer Parabel sehr nahe an CC=-1.00 hinzukommen, sollte das auch bei einer Hyperbel möglich sein. Knochenarbeit ist es eh.


    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hallo Robert,


    das die Kombination Hyperbolisch mit ParrCor in die Hose geht, war eigentlich zu erwarten, denn der ParrCor ist schon sehr genau auf eine Parabel abgestimmt, mit einer Hyperbel kommt man in die Überkorrektur und damit wieder weg von der größten Annäherung.


    Der Ansatz für einen Rosskorrektor ist natürlich sehr interessant, in der Praxis wird es deshalb aber kaum hyperbolische Newtons geben. Ich bevorzuge da den klassischen parabolischen Newton, da er visuell auf der Achse immer noch die beste Abbildung hat und setze ich einen Sensor hinten dran, täte es der GPU oder wenn das Konto gut genug gefüllt ist meinethalben auch den ParrCor. Damit bekomme ich die gewünschte Korrektur für Fotografie, ohne mir mühseelig einen hyperbolischen Spiegel schleifen zu müssen. Auch die Industrie wird kaum einen hyperbolischen Newton anbieten.

    Aber mal gut zu wissen, wo die Grenzen liegen und das einige Fragen damit geklärt wurden, daher danke für Deine ausführliche Darstellung.

  • Hallo André,


    das mit dem Paracorr war im Nachhinein gesehen keine Überraschung.


    Deiner Aussage

    in der Praxis wird es deshalb aber kaum hyperbolische Newtons geben

    möchte ich aber ein grosses Fragezeichen hinzufügen. Natürlich stimmt das für ein gekauftes Teleskop, kein kommerzieller Hersteller *nicht*wissenschaftlicher Instrumente wird das einfach so anbieten.


    Aber wir sind hier doch in einem ATM Forum und einige schleifen ihre Spiegel selber. Ob man diesem nun eine Parabel aufnötigt oder eine Hyperbel macht den Kohl nicht fett.

    Dafür kann man aber einen leichten, relativ günstigen und kurz bauenden Korrektor einsetzen.
    Auf der Webseite Vladimir Slaceks findest Du übrigens einige Beispiele, bei der die CC des Hauptspiegels nicht -1 ist.


    Abgesehen davon: selbst bei sehr grosszügigen Toleranzen bei der CC (+/-0.1) wird die Kombination hyperbolischer HS / MPCC auf der Achse kaum schlechter sein, als ein klassischer Newton. Im Feld überholt er diesen dann um Längen. Hat also durchaus Vorteile.


    Aber, wie immer im Leben: jeder macht auf seine Weise was draus. Ich will hier nicht missionieren. Ich wollte nur meine Simulationen mit dem Forum teilen, vielleicht animiert es ja einen Selbstschleifer, seinem Spiegel eine Hyperbel zu verpassen und ihn mit einer MPCC-Brille zu beehren.


    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hallo zusammen,


    ich sehe das ähnlich wie Robert. Hier gibt es Selbstbauer und Spiegelschleifer, und jede Menge Expertise.


    Die Welt ist voller gebrauchter Spiegel im Bereich f4 bis f5.
    Warum also nicht einen kaufen - es kann ja die billigste Gurke sein, idealerweise Pyrex o.ä. als Material. Die Verspiegelung muss ohnehin herunter. Dann eine passende konische Konstante reinpolieren und idealerweise mit dem MPCC noch unverspiegelt mit einer hoch auflösenden Kamera oder am Stern testen. Wenn alles passt: ab zum Verspiegeln.


    So kommt man um wenig Geld zu einem ausgezeichneten, kompakten Astrographen oder Weitfeld-Newton.

    Was braucht man sonst noch? Einen großen Diagonalspiegel für eine ordentliche Feldausleuchtung, und gute Streulichtunterdrückung.


    Viele Grüße,

    Guntram

  • Hallo zusammen,

    Die Welt ist voller gebrauchter Spiegel im Bereich f4 bis f5.

    ... Wenn alles passt: ab zum Verspiegeln.

    ich sehe es genauso wie Guntram. Um es umzusetzen sollte ich aber davor noch Erfahrung beim Schleifen sammeln.


    Und ich habe gerade genug on-going Projekte.


    Den Ansatz finde ich besonder interessant für große Offnungen und unter F/4, z.B. 24" f3.3 oder kleiner. Also, Richtung die Teleskope von Mel Bartels.


    Wenn es mit dem günstigen Koma Korrektor und günstige Okulare ginge, wäre ja was.


    Im Moment liegt das aber außer meinen Fähigkeiten... Traumen dürfen aber wir alle 😉.


    Grüße,

    Aitor

  • Hallo Robert,

    sehr interessantes Thema, vielen Dank fürs vorstellen.


    Gibt es eine Möglichkeit, ohne den wie mir scheint einigermaßen aufwändigen Weg durch OSLO, für einen gegebenen Spiegeldurchmesser und sein Öffnungsverhältnis die optimale CC für die Verwendung mit dem MPCC zu berechnen?


    Gruß Ulli

  • Hallo Ulli,


    *so* aufwändig ist die Simulation/Optimierung mit OSLO auch wieder nicht. OSLO ist ein Sche<censored> Programm, was Bedienung und bestimmte Implementationsdetails angeht. Aber die kann man meist umgehen.

    Man muss sich im klaren sein, dass dieses Programm nicht nur "ein bisschen Raytracing" und 3D Geometrie macht. Der Kernel (also die eigentliche Rechenmaschine) von OSLO simuliert die definierte Optik mit allen Regeln und Gesetzen der Elektrodynamik, will heissen, das Verhalten eines Lichtstrahls z.B. durch zwei BK7 Linsen erzeugt genau die optischen Effekte (Beugung, Dispersion, etc.) die in Wirklichkeit zu erwarten sind.


    Natürlich kann man das "von Hand" machen. Heerscharen von Optikdesignern von Fraunhofer (ok, nicht er, aber seine Leute) bis zur Zeit, als sich Optik-Designsoftware entgültig etabliert hat, haben das so gemacht. Ich könnte das aber nicht und bin deshalb trotz der steinigen Lernkurve bei OSLO dankbar, dass ich das nutzen kann.


    Ich habe die OSLO Files hochgeladen, sie stehen allen Interessieren uneingeschränkt zur Verfügung. Als Anfang für eigene Projekte sind sie auf jeden Fall brauchbar.


    Wer genaueres wissen will oder Hilfe/Unterstützung braucht, darf sich sehr gerne bei mir melden. Es gibt ein paar Tricks und Prozesse, die ich hier nicht genauer beschrieben habe, die die Optimierung wesentlich vereinfachen und eine gewisse Systematik reinbringen.


    Wer also eine Idee für einen solchen Astrographen mit einem bestehenden oder auch noch unfertigen Spiegel umsetzen will: Nachricht an mich und ich helfe gerne.



    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

  • Hallo Aitor,


    f3 habe ich nicht simuliert, ich denke aber, dass da der MPCC langsam an seine Grenzen kommt.

    Dazu kommt, dass ein grosser *und* schneller Spiegel einen relativ stumpfen Strahlkegel hat und der MPCC diesen definitiv vignettieren wird.

    Hier bleiben (als Fertigprodukt) nur der 3" Paracorr oder, wer wahnsinnig genug ist, selber schleifen.


    Mein Traum wäre natürlich, dass die geballte Schwarmintelligenz des Astrotreff einen optimierten 3" oder sogar 4" MPCC (o.ä.) rechnet und wir dann jemanden finden, der das herstellen kann. Aber eben, Traum...


    Ich würde mal sagen, dass ein f4 - f5 Spiegel für den MPCC das Optimum ist.



    Herzliche Grüsse Robert

    Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig. (Albert Einstein)

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