Astigmatismus durch Messaufbau

Stathis · 25. Juni 2003

Ich versuche einen 24" f/4,5 auf Astigmatismus aus dem Krümmungsmittelpunkt zu messen, so wie es Achim im Nachbarthema macht. Als Lichquelle verwende ich eine superhelle LED mit Lochblende davor (feiner Nadelstich in Alu Joghurtdeckel). Diesen künstlichen Stern bertachte ich am noch einigermaßen sphärischen Spiegel mit einem 4,8 mm Okular. Das Okular befindet sich um 2,5 cm versetzt genau oberhalb der Lichtquelle.

Ich sehe immer einen astigmatischen Stern, der sich aber beim Drehen des Spiegels nicht mitdreht (zum Glück). Außerhalb Fokus steht die lange Achse des Ovals senkrecht, innerhalb Fokus waagerecht. Der senkrechte Radius ist also kürzer als der waagerechte. Ich schätze es sind ca. 1 mm Radiendifferenz (hab ich noch nicht genau ausgemessen).

Liegt das am Abstand von Lichtquelle zu Okular?
Oder verbiegt sich der Spiegel in der Lagerung (er ist 48 mm dick und steht senkrecht auf 2 Klötzen)?
Am Spiegel kann es ja nicht liegen, den dann würde sich die Orientierung mit dem Spiegel mitdrehen.

Wie rechnet man aus, wie groß der Astigmatismus durch den außerachsialen Versatz ist, also wie groß die Radiendifferenz zwischen senkrechter und waagerechter Ebene ist? Ist 2,5 cm Versatz schon zuviel?

tomlicha · 25. Juni 2003

Hi Stathis,

ausseraxialer Astigmatismus? Ist ja relativ klein und im Handbuch der Sternfreunde steht da mehr. Die Seidelsummen und so.

Neben den von dir genannten Astigmatismusquellen: Könnte es nicht auch das Loch im Joghurtdeckel sein? Kannst du das auch mal 90 Grad drehen. Ich weiss nicht genau, obs das sein kann, aber dieses Loch wirkt auf die Wellenfront ja wie eine Linse und falls dieses Loch etwas elliptisch ist...

Wenn der Spiegel genau senkrecht steht, dann dürfte er normalerweise ja im unteren Drittel etwas gestaucht werden. Das könnte schon etwas Astigmatismus erzeugen. Bei den beiden Klötzchen müsste er dann zusätzlich etwas Druckspannung kriegen, was zu weiteren optischen Fehler führen sollte. Falls es der Spiegel ist.

Und auch dein Auge nicht vergessen! Wenn ich Suiter recht in Innerung habe, dann deutet der konstante Astigmatismus nach Drehung des SPiegels durchaus auch auf Astigmatismus des Auges hin. Bei mir ist es jedenfalls so, dass sich innerhalb der letzten 12 Monate ein leichter Astigmatismus im rechten AUge eingeschlichen hat. Das hat mich zunächst verrückt gemacht. Keine meiner Optiken war mehr Astigmatismus-frei Nun weiss ich Bescheid...

Stathis · 25. Juni 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: tomlicha
 Könnte es nicht auch das Loch im Joghurtdeckel sein?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Nein. Ich habe gleich 4 Löcher, die ich alle zusammen im Okular sehe und die zeigen alle den gleichen Effekt.

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Und auch dein Auge nicht vergessen! <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Nein auch das ist es nicht.

Im Handbuch der Sternfreunde, meine Ausgabe 3 von 1980 steht nichts genaueres darüber drin.

tomlicha · 25. Juni 2003

Hi Stathis,

OK, dann bleibt ja wohl nur noch der Spiegel...

Ich erinnere mich an eine Tabelle der Seidelsummen für diverse System, inklusive des Newtonspiegels.

Diese Summen können in die verschiedenen Formeln für Koma, Astigmtaismus usw. eingesetzt werden, die auf den folgenden Seiten sein müssten.

Bin leider grad 140km von meinen Büchern entfernt...

Kurt · 25. Juni 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Liegt das am Abstand von Lichtquelle zu Okular?
Oder verbiegt sich der Spiegel in der Lagerung (er ist 48 mm dick und steht senkrecht auf 2 Klötzen)?
Am Spiegel kann es ja nicht liegen, den dann würde sich die Orientierung mit dem Spiegel mitdrehen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hallo Stathis,
wenn der Asti durch die spezielle Spiegellagerung bedingt ist, müsste man zusätzlich Anomalien im Bereich der Auflagepunkte erkennen. Ich hab das beim Test meines 16" erlebt. Bei dem werden die radialen Gweichtskräfte in einer zentralen Ringnut aufgenommen. Beim Test, d. h. vert. Aufbau hängen seine ganzen 75 N Gewichtskraft auf wenigen cm² nahe der Mitte. Genau dort sieht man im Foucault- Bild eine geringe Deformation. Beim Star- Test auf der Prüfstrecke und auch am Himmel sieht man keine Spur davon. Auf Deinen fall übertragen: versuchweise Aufhängung in einer Schlinge ist ja trivial. Dazu mußt Du aber vermutlich Deine Prüfstrecke umbauen.

Von Bernard Schmidt, dem Erfinder des Schmidt- Spiegelteleskopes wird berichtet, er habe für ein Observeatotiom eine 50 cm Planspiegel gefertigt, der gebrauchsmäßig vertikal gelagert werden sollte. Die werte Kundschaft hatte dann promt Astigmatismus
reklamiert. Schmidt erschien vor Ort, ließ den Spiegel in die von ihm gekennzeichnete Position drehen und alle waren glücklich!

Falls Dein Asti. nicht völlig irregulär ist, Versuch mal eine Simulation mit "Abberator". Damit bekommst Du eine Idee davon, ob das was Du im Test siehst in der Praxis weh tun könnte.
Viel Erfolg!
Gruß Kurt

Rohr · 25. Juni 2003

Hallo Stathis,

Kurt war mal mit einem Spiegel hier, den ich auf der vorderen Kante
lagerte, weil hinten noch ein Teil der Fassung dranhing. Also reagierte
der Spiegel astigmatisch durch falsche Lagerung. Müßte der Kurt eigent-
lich noch wissen.

Gerade wegen dieser Effekte, daß falsche Lagerung einen großen
Spiegel verbiegen kann, lagere ich diese ab 250 mm Durchmesser in
einer Schlinge im Gleichgewicht. Bei Versuchen mit einem solch
großen Spiegel habe ich erlebt, daß man einen vorhandenen Astigmatismus
durch entsprechende Lagerung regelrecht beheben kann, also nicht mehr
wahrnimmt. Das geht mit wenig Druck bereits. Alois hat mittels
Blattfedern aus einem astigmatischen Planspiegel ein guten Planspiegel
gemacht. Man sollte also der richtigen Lagerung große Aufmerksamkeit
schenken. Weil das so ist, hat man bei den 8-Meter-Spiegeln eine
aktive Lagerung eingebaut, das weißt Du doch. Unabhängig ist der Okular-
test zum Nachweis von Astigmatismus noch der verläßlichste Test, aller-
dings nur extrafokal.

Gruß! Wolfgang

Stathis · 26. Juni 2003

Spieglein Spiegelein auf dem Teststand... hier ein Bild wie das aussieht (die Zonenmaske dabe wegdenken)

jetzt habe ich mal ein Bisschen am nicht mehr sphärischen Spiegel rumgespielt. Ca. 20% Korrektur sind in 2 Tagen drin und meine Arme um 20% länger . Die Aussagen gelten für außerhalb Fokus, innerhalb sieht man nur noch wischi waschi:

- Okular freihändig seitlich versetzt auf gleicher Höhe wie die Lichtquelle gehalten statt wie gestern direkt über der Lichquelle. Erst ab einem seitlichen Abstand von ca. 6 cm meinte ich ein oval zu sehen das die Längsachse in der Waagerechten hat. --> Daraus folgere ich, dass es der Astig. durch Versatz geringer sein muss, als das was ich gestern hatte. p.s. Gibt's den da keine einfache Formel dafür, so ohne Seidelsummen und sonstige Hirnquäler?

- Okular wieder direkt über die Lichquelle mir 2,5 cm Versatz, Spiegel aber so mit den 2 Klötzen unterstützt, dass er von hinten einen nur sehr geringen Druck von der Rückwand bekommt. Ergebnis: alles ziemlich rund (wenn ich da Okular gerade genug halten kann). Aha!

- Spiegel etwas schräg gestellt, so dass er berghoch guckt und somit der obere Teil stärker gegen die Rückwannd drückt. Ergebniss: Deutliche Ovale mit der Längsachse in der Senkrechten (also so wie gestern nur stärker). Ahaaaaaaa!. Mit der Foucault Messerschneide sehe ich den Parabelschatten deutlich verzerrt unsymmetrisch als Ying Yang Zeichen.

Also wie ihr schon vemutet habt, es liegt hauptsächlich an der Lagerung und die daraus resultierende Druckverteilung auf das Glas. Hätte ich mir ja auch denken können, bin aber selbst immer wieder erstaunt, wie genau die Flächen sind, die wir so polieren und wie empfindlich sie gegen Quetschen reagieren - vor allem die großen Dünnen.

(==>)Kurt:
Im Foucault kann ich auch eine geringe Deformation an den 2 Auflagern sehen, allerdings nur am knall sphärischen Spiegel, da der Effekt klein ist. Kann man beim Messe ingnorieren, denke ich, da man ja der Zonenmessung nur entlang eines waagerechten Streifens vermisst.

(==>)Wolfgang:
Mit Schlinge hatte ich von 2 Jahren meinen 24" mit 41 mm Dicke auch gelagert beim Messen, wurde aber nicht sehr glücklich damit, da die Schlinge irgendein Eigenleben führte (Dehnung) und mir ständig den Aufbau dejustiert hat. Vielleicht war aber auch alles nur zu wackeilig gebaut. Um 24 kg auf 2-3 hundertstel mm zu halten braucht es halt schon was richtig Stabiles. Ich werde es nochmal mit Schlinge auf Teststand für Gorillas probieren.

Übrigens ist dieser 24" mit 48 mm Dicke und 29 kg jener, der mir die Zehen so übel zugerichtet hat. Da klebt quazi noch Blut dran. So richtig habe ich mit der Scherbe noch keinen Frieden geschlossen.

Alois · 26. Juni 2003

Hallo Stathis !

Das ist ein toller Bericht aus der Praxis.
Der Astigmatismus durch den Messaufbau hat mich schon seit Längerem interessiert.
Deshalb habe ich mir einmal die Gelegenheit bei einen zerlegten SC zu Nutze gemacht und fotogrfiert.
Aufgrund dieser Diskusion habe ich gestern, endlich die Zusammenfassung gemacht und war selbst erstaunt wie deutlich dieser Astgmatismus sein kann.

Meine Lichtquelle ist ein 0,01 mm großes Quadrat. Das entspricht in etwa der Auflösung eines Films. Dies ist auch ein Qalitativer Test den man sich folgend zu Nutze machen kann.
Schaut man im ersten Beispiel a ) 10 mm das Qadrat an, dann sieht man das die durchschnittliche Unschärfe nur ein Viertel des Durchmessers hat. Das sind 0,0038 mm also kleiner als das kleinste CCD Pixel. und kleiner als das Beugungsscheibchen 0,0056 mm bei Lambda 550 nm. Hiermit kann man ohne Strehldiskusion feststellen ob das Fernrohr genau genug ist und was Sinnvoll ist oder nicht. Je nach dem was man haben will oder muss um das gesteckte Ziel zu erreichen.
Das kleine Quadrat hat insofern einen Vorteil, wenn ich einen tatsächlichen Astigmatismus habe dann drehe ich den Spiegel so weit bis eine der Kanten ganz scharf ist, dann kann ich die Radiusdifferenz oder die Brennweitendifferenz exakter messen.
Bei einen runden Loch wird der Rand verlaufend und es bilden sich daher entsprechende Ovale. Beim Beispiel a ) 40 mm wäre das Oval so lang wie dieser Strich aber auf der Seite nicht so scharf. Das Obstruktionsloch im fokusierten Bildscheibchen ist deshalb nicht zentrisch will das Blendrohr bei der außerachsialen Abbildung so viel auf der einen Seite abgeschattet hat.

Viele Grüße
Alois

tomlicha · 26. Juni 2003

Hallo,

schöne Zusammenfassung!

Jedoch eine Anmerkung zu Auflösung bei Film / CCD.

Man muss hier Auflösung und Korn- bzw. Pixelgrösse auseinanderhalten. Das macht immerhin Faktor 2 bis 3 aus. Nach Nyquist muss man im schlechtesten Falle (Diagonale) die Auflösung der CCD mit der Pixelgrösse * 2.8 rechnen.

Stathis · 26. Juni 2003

Danke Alois, dass du diese Übersicht in's netzt gestellt hast. Da ist der Effekt schön quantifiziert und nicht so freihand wie bei mir. Da sieht man, wie schon systematisch der Alois das zusammenstellen kann[;)].

Du hast mir ja schon per mail geschieben, wie man meinen Fall auf deine Verhältnisse umrechnen kann. Ich gebe das mal hier wieder:
Mein Spiegel hat f/4,5, deiner hat f/4,18, das macht bei mir in etwa 1,08 x weniger aus. Mein Radius ist 5472 mm, das macht 3,57 x kleinere Winkel. Es ergibt sich 3,57 x 1,08 = 3,86 x kleinere Auswirkung bei meinem Spiegel.

Bei 25 mm Abstand von der Lichtquelle zum Bild konnte ich noch nichts sehen, das entspricht bei dir 25/3,86=6,5 mm. Bei 10 mm (erste Reihe in deinem Bild) ist bei dir ja auch noch alles ziemlich quadratisch. Ab 60 mm konnte ich was sehen, das wäre bei dir 60/3,86=15,5 mm. Bei deinen 20 mm sieht man den Effekt ja schon deutlich.

Abschließend möchte ich noch sagen, dass ich Astigmatismus Tests bisher beim Spiegelschleifen völlig ignoriert hatte, da meine Spiegel immer automatisch symmetrisch wurden. Einige aus der Ami ATM-Liste meinten jedoch, dass das bei einem 80 cm Spiegel mit 40 cm Pechhaut nicht unbedingt mehr selbsverständlich auch so sein muss und deshalb sind diese Erkenntnisse sehr wichtig für mich. Auf jeden Fall möchte ich vermeiden. dass der 80-er nach Monate langer Parabolisiererei die richtige Kurve drin hat und am Ende am Himmel Asti zeigt. Ich glaube, ich würde in's Glas beissen[V]

Alois · 26. Juni 2003

Hallo Stathis !

Nicht ins Glas beisen, sonst machst du dir die Zähne auch noch kaputt.
Nächstes Teleskoptreffen. Stathis mit 3 Zähne. Das wäre wohl nicht gut.

Hallo Tom und Freunde !

Hier noch ein Abbildungsvergleich von einen 0,3 mm langen Lichtspalt von einen Frauenhofer Objektiv 80/800 .

Hier durch einen Dichtestreifen von einen Technical Pan 4125 für den Lyottest.
Die großen Punkte sind Staubteilchen. Die Körnung kann man im gelben Spaltbild sehen
und mit dem Kantenverlauf vergleichen.

Und hier durch einen Dichtestreifen aus Aluminium. Die hellen Punkte sind kleine Löcher
und haben keine Bedeutung. Dafür sieht man den Helligkeitsverlauf auf der Lichtspaltkante und interessant dazu wie weit weg das blaue Licht noch strahlt.
So wird Gelb und Blau gleichzeitig abgebildet.
Der Dichtestreifen aus Aluminium läßt nur 0,7 % durch.

Viele Grüße
Alois

Kurt · 28. Juni 2003

Hallo Freunde,
mir ist noch etwas eingefallen: Astigmatismus kann auch durch einen vertikalen Temperatugradienten der Luft im Strahlengang vorgetäuscht werden. Bekannlich ist die Luft umso dichter = schwerer, je kälter. Luft unten kalt oben wärmer bleibt stabil geschichtet. Ich hab das in meinem Prüfraum mal gemessen. In Tischöhe betrug der T-Gradient ungefähr 1°C/m, über viele Stunden annähernd konstant. Das schwankt sicherlich je nach Wetterlage, Heizleistung und Örtlichkeit etheblich. Auf meiner Prüfstrecke hab ich immer etwas Asti, hab aber nicht genau untersucht wo das im einzelnen herkommt, wenn nach Drehung des Spiegels keine Änderung feststellbar war. Nur in einem einzigen Falle (16" Sphäre nach Abspeckung der Rückseite) war es echt der Spiegel. Trotzdem, mit einer einfachen Temperatumessung in der Nähe des Spiegels oben und unten im Strahlengang kann man sich absichern, ob das Problem relevant ist. Es gibt preiswerte Zimmerthermometer mit 1/10 °C Auflösung digital. Der T- Gradient der Luft wird unvermeidlich auf das Glas übertragen. Bei größeren Scherben wird das wahrscheinlich merklich werden:

Abschätzung für Pyrex bei 1°C/m
TK = 0,0000032 /K
Dicke 48 mm
Durchmesser 60 cm
Temp- Differenz oben- unten=0,6°C
Dickendifferenz d= 0,0000032x48x0,6 mm = 0,0000922 mm
Das macht ungefähr lambda/6 Gangunterschied allein am Spiegel.

Gruß Kurt

Alois · 28. Juni 2003

Hallo Kurt !

Ist gut das du das erwähnt hast.
Auch das muss berücksichtigt werden.
Auch der Brechkraftunterschied der Luft kommt noch dazu.
Jedoch bin ich der Meinung das dadurch eher ein Koma Effekt entsteht,
weil der Temperaturverlauf in Tischnähe stärker ist als weiter oben.
Sollte so eine Erscheinung auftreten, dann ist es sicher sinnvoll sie durch Drehen des Spiegels, wie du bereits beschrieben hast, zu untersuchen.
Bei Temperatureinwirkungen habe ich durch Abschirmen mit einer Aluminium - Speisefolie
gute Erfolge erzielen können. Bei Radien über 3 Meter ist es gut wenn man sich einen Karttontunell macht.

Viele Grüße
Alois

Kurt · 28. Juni 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Jedoch bin ich der Meinung das dadurch eher ein Koma Effekt entsteht,
weil der Temperaturverlauf in Tischnähe stärker ist als weiter oben.
Sollte so eine Erscheinung auftreten, dann ist es sicher sinnvoll sie durch Drehen des Spiegels, wie du bereits beschrieben hast, zu untersuchen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hallo Alois,
ich muss zugeben bei kleinen Abweichungen vom Ideal kann ich Koma und Astigmatismus nicht so gut unterscheiden. Bei mir steht der Spiegel auf einem separatem, dreibeinigem Tisch mit sehr kleiner Platte.
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Bei Temperatureinwirkungen habe ich durch Abschirmen mit einer Aluminium - Speisefolie<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Das passt gut zu meinen "Freiland- Versuchen" zu Optimierung der Zwangbelüftung. <blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">gute Erfolge erzielen können. Bei Radien über 3 Meter ist es gut wenn man sich einen Karttontunell macht.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Auch das kann ich nur empfehlen. Ich hab so einen Tunnel aus Leisten mit Stoffabdeckung und/oder Styro- Platten genutzt. Anders wäre eine einigermaßen reproduzierbare Fehlerdiadnose und/oder Schnittweitenmessung gar nicht möglich gewesen. Bei der Endkontolle des 16" hab ich alles aufgebaut, die Heizunng abgeschaltet, den "Saal" verlassen und erst am nächsten Tage gemessen. Das mußte öfters wiederholt werden[xx(].
Gruß Kurt

Alois · 28. Juni 2003

Hallo Kurt !

So viel Übereinstimmung und Ehrlichkeit ist erfreulich.

Zitat:
ich muss zugeben bei kleinen Abweichungen vom Ideal kann ich Koma und Astigmatismus nicht so gut unterscheiden.
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Das geht auch mir so.
Weil bei kleinen Abweichungen sind sie auch sehr ähnlich.
Hier kann oft nur durch richtige Überlegung heraus gefunden werden was es ist und die richtige Korrektur wird es dann bestätigen.
Gut ist, das so kleine Abweichungen die am Prüfstand kaum zu erkennen sind, beim Beobachten eh nicht mehr sichtbar sind, aber wenn man sie behoben hat ist es beruhigend.
Das nur zur Notwendigkeitsfrage der Behebung, für die Teilnehmer um sie nicht zu Verängstigen wenn wir hier so ins Detail gehen.

Zitat :
Ich hab so einen Tunnel aus Leisten mit Stoffabdeckung und/oder Styro- Platten genutzt. Anders wäre eine einigermaßen reproduzierbare Fehlerdiadnose und/oder Schnittweitenmessung gar nicht möglich gewesen. Bei der Endkontolle des 16" hab ich alles aufgebaut, die Heizunng abgeschaltet, den "Saal" verlassen und erst am nächsten Tage gemessen. Das mußte öfters wiederholt werden.
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Da hast du wohl ein Lieblingsstück gemacht

Zum Abdecken kann ich auch eine transparente Abdeckfolie empfehlen, weil da sieht man auch in die Einrichtung hinein, wenn man irgendwo etwas ändern muss.

Viele Grüße
Alois

Astigmatismus durch Messaufbau

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