Glaubenssätze zu Obstruktion und Kontrast

  • Erster Glaubenssatz:
    Die Kontrastübertragung eines bestimmten Teleskops wird um so geringer, je kleiner die Objektabstände werden.


    Dazu Bild 1


    Unten sieht man insgesamt 7 Liniengruppen, deren Abstand von Gr. 1 bis 7 schrittchenweise erhöht wurde. Darüber sieht man die entsprechenden Linien, wie sie im Teleskop sichtbar würden. Ganz offensichtlich verschwimmen die Liniengruppen 1und 2 zu einen grauen Block, während Gruppe 7 noch fast ohne Kontrastverlust abgebildet wird. Die Gruppen dazwischen zeigen je nach Linienabstand unterschiedlichen Kontrast.


    Fazit: Erster Glaubenssatz darf weiter geglaubt werden.


    Zweiter Glaubenssatz:
    Die Objektivöffnung eines Teleskops mit Obstruktion muss um den Betrag der Obstruktion größer sein als ein Teleskop ohne Obstruktion, damit man die gleiche Kontrastübertragung bekommt.


    Dazu Bild 2


    In der Mitte sieht man die Linien des Teleskops ohne Obstruktion, darüber gleiche Öffnung mit 20% Obstruktion, unten 20% Obstruktion + 20% mehr Objektivdurchmesser. Zwischen 20% Obstuktion und 0% Obstruktion ist keinen Unterschied erkennbar. Mit 20% Obstruktion und 20% mehr Diurchmesser wuird dagegen Liniengruppe 2 eindeutig aufgelöst un der Kontrast der Gruppen 3 und 4 ist ebenfalls eindeutig höher. Gr.6 und 7 ist der Kotrast in allen Fällen praktisch gleich.


    Fazit: Zweiter Glaubenssatz ist ein Irrtum.


    Dritter Glaubensatz:
    Durch Obstruktion wird der Kontrast kleiner Objektabstände in der Nähe der Auflösungsgrenze angehoben im Vergleich zum nicht obstruiertem System. Für mittlere Objektabstände mindert die Obstruktion den Kontrast.


    Dazu Bild 3.

    Damit das deutlich wird, hab ich dem Teleskop 60% Obstruktion verpasst. Und wieder beide Bilder zusammenkopiert. Liniengruppe 1 bleibt mit/ohne Obstuktion nicht aufgelöst, Gr. 2 wird mit Obstruktion schon aufgelöst, ohne Obstruktion kann man gerade daran glauben.* Gr. 3 und 4 erscheinen praktisch mit gleichem Kontrast, während Gr. 5 bis 7 ohne Obstruktion kontrastreicher erscheinen.


    Fazit: Dritter Glaubenssatz ( bisher nur wenige Anhänger, z. B. „Tomlicha“) ist Wahrheit.


    Gruß Kurt


    PS:. Hat da jemand gequakt, alles nur „Aberrator“ - Trixerei? Richtig! Beweis mit Teleskop folgt in Kürze. Mann kann die Versuche aber auch leicht selber durchführen[:D], z. B, mit einem kleinen Modell- Teleskop.

    *Hier muss Mario II noch mal gründlich nachdenken/rechnen[8D]. Nach meiner Auffassung wird nix verstärkt, sondern bei höheren Ortsfrequenzen (geringer Linienabstand) wird durch die Obstruktion nur weniger gedämpft.

  • N`Abend Kurt,


    sehr interessant,ich scheine ja wirklich zu vorschnell auf Marios Kurve eingeschwenkt zu sein[:I]


    Aber wie du ja selbst sagst,die praktische Überprüfung steht noch aus.
    Und da würde ich mich sehr gerne beteiligen.
    Wenn du also soweit bist sag mir doch bitte Bescheid!


    Viele Grüße,


    Karsten

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Zweiter Glaubenssatz:
    Die Objektivöffnung eines Teleskops mit Obstruktion muss um den Betrag der Obstruktion größer sein als ein Teleskop ohne Obstruktion, damit man die gleiche Kontrastübertragung bekommt.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Imo ungenau zitiert. Zmeks Faustformel besagt sinngemäß: 'Um den effektiven Kontrastdurchmesser <i>für 20%-igen Kontrast</i> zu berechnen, kann man näherungsweise D-d verwenden. Diese Formel ist etwas zu pessimistisch für kleine Obstruktionen.'

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Imo ungenau zitiert. Zmeks Faustformel besagt sinngemäß<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Hallo aths,
    an hand von "Faustformeln" mathematisch exakt definieren zu wollen ist doch nicht besonders exakt genau[:D]. "...Wahrnehnung eines 20% Kontrastes..." ist ebenfalls eine völlig willkürliche Festlegung. Unter guten Bedingungen erkennt man sogar noch Objektdetails mit 5% Kontrast. Einige Beobachter behaupten sogar 2% Kontrast seien wahrnehmbar. Die Vergrößerung von ca 1,5 bis 2x (mir reicht 1,2x) Objektivdurchmesser in mm reicht aus, damit das Auge auch die feinsten Details sicher "getrennt" wahrnehmen kann. Genau hier hilft Obstruktion mehr als sie schadet.


    Ich denke, das "Aberrator"- Rechenbeispiel zeigt, dass man 20% Obstruktion praktisch nicht mehr wahrnehmen kann, weder als Kontrastanhebung in der Nähe der Auflösungsgrenze noch als Kontrastminderung im mittleren Auflösungsbereich (hohe, bzw. mittlere Ortsfrequenzen). Spätestesn bei 15% Obstruktion, bei "planetenoptimierten" Newtons problemlos realisierbar, wird die Diskussion um Obstruktion zur hemmungslosen Haarspalterei. Eine entsprechende Vergößerung der Öffnung bei mäßiger Obstruktion bringt dagegen unzweifelhaft sichtbar mehr Auflösung und Kontrast bei feinen und "mittelfeinen" Details. Die groben Detais erkennt man auch dann noch wenn deren relativer Kontrast um 10%- 20% gemindert wird. Das ist aber bei +10% Öffnung und 20% Obstruktion eindeutig nicht der Fall. Die Anhebung der Auflösung wird aber deutlich. Bau Dir doch mit irgendeinem kleinen Refraktor ein Modellfernrohr und probier es aus, was 20 % Obstruktion und/oder 10%, 20% mehr Öffnung bringt. Dann können wir das "Problem" Obstruktion weiter begackern[:D].
    Gruß Kurt

  • Hi Kurt,


    Die "praktischen" Bilder interessieren mich sehr viel mehr. Auch wäre das opt. System ebenso einzubeziehen wie der Durchmesser des Fernrohres. Auf den Erkenntnis-Gewinn bin ich sehr gespannt.


    Gruß! Sven_III

  • Hallo Kurt,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Bau Dir doch mit irgendeinem kleinen Refraktor ein Modellfernrohr und probier es aus, was 20 % Obstruktion und/oder 10%, 20% mehr Öffnung bringt.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Arne hat doch schon einen kleinen Refraktor,und ein paar Blenden
    sowie kleine Pappkreise als Fangspiegelatrappe sind schnell gemacht
    und per Faden appliziert[:D]


    Viele Grüße,


    Karsten

  • Hmmmm,


    das Testbild an sich hat SCHWARZE und WEISSE Linien (richtig?), ist also an und für sich hochkontrastig, sogar maximal!


    Zwei Fragen:


    [?]1. Untersuchst Du hier nicht faktisch das Auflösungsvermögen, nicht den Kontrast?


    [?]2. Müßtest Du für einen Kontrasttest nicht Grauabstufungen verwenden? Also etwa 45% Grau in 55% Grau für einen 10%-Kontrast?


    Vielleicht versteh' ich's auch nicht ... [:(]

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


    Die "praktischen" Bilder interessieren mich sehr viel mehr. Auch wäre das opt. System ebenso einzubeziehen wie der Durchmesser des Fernrohres. Auf den Erkenntnis-Gewinn bin ich sehr gespannt.


    Gruß! Sven_III



    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Hi Sven,
    bin gerade dabei das vorzubereiten. Hauptproblem bleibt immer die Bildübermittlung. Da könnte man z. B. auch manipulieren. Deshalb empfehle ich dringend eigene Versuche mit einem Modellfernrohr. Dazu reicht ein Achromat (abgeblendetes Teleobjektiv) 15 mm Öffnung und f/20 oder länger. Damit fallen alle üblichen Bildfehler auf der Achse praktisch raus und man kann den Versuch mit relativ kurzer Enrfernung, ca 20- 30 m machen. Es gibt dann auch keine merklichen seeing- Probleme und es geht auch bei Tage. Die Gesetzmäßigkeiten um die es hier primär geht gelten für alle Öffnungen. Das ist Stand der physikalischen Erkennisse, aber für nicht- Physiker meist schwierig nachzuvollziehen. Deshalb sind abschauliche Versuche unbedingt nützlich. Naturgemäß spielt bei gebräuchlichen Teleskopen mit 4" und mehr gerade das seeing die entscheidende Rolle. Die hier dikutierten Effekte mit ungefähr 20% Obstruktion gehen dabei garantiert völlig unter, so weit die Erkennis aus meiner eigenen Beobachtungspraxis.
    Gruß Kurt

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
    Hmmmm,
    das Testbild an sich hat SCHWARZE und WEISSE Linien (richtig?), ist also an und für sich hochkontrastig, sogar maximal!



    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Hallo Norbert,
    Ja, die Vorlage hat fast Kontrast=1. Das spielt zur Bestimmumg der MTF = Modulationsübertragungsfunktion prinzipiell keine Rolle. (erster Glaubenssatz). MTF ist das Verhältnis des Bildkontrastes zu Ursprungskontrast. Ursprungskontrast das ist genau die Vorlage. Der Verlauf der MTF ist geau genommen abhängig vom Helligkeitsverlauf zwischen Minimum und Maximum benachbarter Linien der Vorlage. Man kann ein Balkengitter oder ein sog. Sinusgitter als Vorlage verwenden. Der Verlauf der MTF unterscheidet sich damit. Das ändert aber nichts an der qualitativen Darstellung des 1. GS.
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Zwei Fragen:
    [?]1. Untersuchst Du hier nicht faktisch das Auflösungsvermögen, nicht den Kontrast?


    [?]2. Müßtest Du für einen Kontrasttest nicht Grauabstufungen verwenden? Also etwa 45% Grau in 55% Grau für einen 10%-Kontrast?


    Vielleicht versteh' ich's auch nicht ... [:(]
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Beides, das Auflösungsvermögen kann ich visuell erkennen. Ohne Kontrast gibt es keine Auflösung, zB. im ersten Bild Liniengruppe 1 und 2. Zusätzlich könnte ich den Helligkeitsverlauf der Gitterabbildung messen und daraus den Bildkontrast für jede "aufgelöste" Liniengruppe berechnen. Da der Ursprungskontrast der Vorlage bekannt ist (hier nahe 1) kann ich aus der Messung auch den jeweiligen MTF- Wert berechnen.


    Für die Beobachtungspraxis bedeutet das, der Bildkontrast ist das Produkt aus MTF- Wert und Objektkontrast. Da die Ojektdetails sehr unterschiedliche Abstände und Konrast haben, werden die eng benachbarten Objekte mit geringerem Kontrast abgebildet als weiter auseinanderrliegende mid dem selben Objektkontrast. Das ist doch an den Beispielen eindeutig erkennbar.


    Keine Scheu vor weiteren Fragen. Ich hab das selber auch nicht beim ersten Lesen gefressen und weiss auch noch nicht alles ganz exakt- genau[:D]
    Gruß Kurt

  • Haqllo Kurt,
    ich danke Dir sehr für diesen Bericht und den Fotos [:)].
    Gerade erst gestern gab es Diskussion auf dem Nachbarboard zum Thema u.A. auch mit Bino-Tom. Siehe auch http://forum.astronomie.de/php…w=collapsed&sb=5&o=7&vc=1


    Ich habe mal den Versuch vor ca. 3 Monaten in der Praxis gemacht und kann die Richtigkeit der gezeigten Fotos soweit bestätigen. Getestet habe ich mit einem MN68, MN56, Ylena 6" mit f/14,3. Ein Test mit einem 10" f/4 SN steht noch aus.
    Dazu ein kurzer Kommentar:
    - Die Unterschiede fallen fotografisch viel deutlicher auf als visuell. Die visuelle Überprüfbarkeit der obigen Bilder ist recht schwierig, rein visuell gewinnt man fast unsichtbare max. 10%. Erst fotografisch kann man die Wirkung voll ermessen und sehen. Visuelle Tests an Jupi und Saturn werden kaum eine Wirkung zeigen, am Mond hingegen kann man im direkten Vergleich sehr wohl was erkennen, wenn auch recht schwach.
    - Die Brennweite des Gerätes spielt auch eine Rolle (weiss dazu noch keine Erklärung, leider).
    - Die Obstruktion wirkt nicht "besser" je höher der Wert ist, sondern je nach Brennweite im Bereich von 55%-65%. Darüber wird es kritisch, auch fotografisch.
    - Beste Ergebnisse bekommt man bei f/12 (+/-3). Wer mit einem üblichen Newton dies nachvollziehen möchte, sollte also auch den Rand abblenden.
    - Es werden NICHT mehr Details erkannt, es wird lediglich der Kontrast gesteigert, dadurch meint man an besonders "harten" Objekten (mit Vorliebe am Mond) mehr erkennen zu können.
    - Man sieht nicht mehr, nur deutlicher, "härter", getrennter, allerdings auf Kosten feiner, nicht so hart ausgeprägter Details.


    Danke noch einmal
    Viele Grüsse
    Nikita

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: nikita</i>
    - Es werden NICHT mehr Details erkannt, es wird lediglich der Kontrast gesteigert, dadurch meint man an besonders "harten" Objekten (mit Vorliebe am Mond) mehr erkennen zu können.
    - Man sieht nicht mehr, nur deutlicher, "härter", getrennter, allerdings auf Kosten feiner, nicht so hart ausgeprägter Details.


    Danke noch einmal
    Viele Grüsse
    Nikita


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



    Nikitas Ergebnisse sprechen genau das aus, wo ich die Sache nicht verstehe. HOCHKONTRASTIGE Details werden noch kontrastreicher, aber Details mit geringem Kontrast zum Hintergrund verschwinden, wenn ich Nikita recht verstanden habe.


    Ein zum angedachten Test paralleler Test mit einer Grautafel (verschiedene Graukontraste) wäre meiner Meinung nach jedenfalls sehr interessant!


    (Nur die Frage, ob ein gewöhnlicher Drucker solche Grauwerte in ausreichender Qualität liefern kann [:o)]

  • Hallo Norbert,
    visuell sieht das Ergebnis so aus, als würde man am Histogramm des Bildes drehen. Unterhalb einer kritischen Helligkeit saufen Details ab, oberhalb werden diese "verstärkt". So gesehen hat Mario nicht ganz unrecht, ein Filter kann nicht verstärken (Energie zuführen), lediglich unterschiedlich gewichten. Genau das passiert ja dabei.
    Aber genau das zeigen ja auch die Bilder von Kurt. Der leicht dunklere Zwischenraum bei den Balken wird in Richtung SCHWARZ verschoben, die etwas helleren Bereiche in Richtung WEISS. Ohne Obstruktion sind die Unterschiede auch vorhanden, aber die Grauwerte liegen u.U. so eng beianander, sodass das Auge nicht oder nur mit Mühe unterschiedliche Strukturen erkennen kann.
    Insgesamt ist das obstruierte Bild auch dunkler (obwohl kontrastreicher) als das unobstruierte - sie Bilder oben.
    Das ist glaube ich das ganze Geheimnis. Man sollte jedoch nie Details und Kontrast gleichsetzen, mehr Kontrast geht immer auf Kosten der Details.
    Für die Planetenfotografie wäre daher ein Composit aus einem unobstruierten und einigen unterschiedlich obstruierten Bildern ideal. Damit hätte man in der Summe ein kontrast- und detailreiches Bild als Ergebnis.
    Nochmal der Hinweis - visuell wirkt sich die Obstruktion bei Weitem nicht so stark kontraststeigernd aus, wie im Bild.
    Dieser Eigenschaft wird es wohl auch zuzuschreiben sein, dass SC´s visuell zwar oft flau wirken, aber einige der besten Planetenaufnahmen eben mit SC´s und/oder "hoch"obstruierten Newtons (&gt;25%) gemacht werden.
    Aber was weiss ich schon, ich bin nur ein interessierter Tester und Bastler [:I].
    So long
    Nikita

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: nikita</i>
    <br />Man sollte jedoch nie Details und Kontrast gleichsetzen, mehr Kontrast geht immer auf Kosten der Details.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    [:0] Jetz kenn i mi nimma aus [:0]


    Wann kann ich Details erkennen? Ich dachte bisher:


    1. Wenn ich gutes Auflösungsvermögen habe, also abhängig von Öffnung und Seeing


    2. Wenn ich kontrastreiche Abbildung habe, will sagen: die Optik ist noch fähig, bei feinen Grauabstufungen diese noch nicht zu verschmieren, so dass ein "dunkles" 55%-Grau-Detail vor einem "hellen" 45% Grau-Hintergrund nach den unvermeidlichen Kontrastverlusten noch sichtbar ist.



    Also glaubte ich bisher: Weniger Auflösung = weniger Details und weniger Kontrast = weniger Details.


    Was übersehe ich?

  • Übersehen tust Du nichts. Ein mögliches Detail wäre z.B. ein Graustufenverlauf von 20% nach 80% mit z.B. 20 sichtbaren Abstufungen in der Helligkeit, bedingt durch irgendwelche Strukturen im Bild.
    Obstruiert man die Optik, bekommt man den Verlauf (fiktive Angabe jetzt) auf 4 hart abgetrennte Graustufen ´runter, aus dem 20% Grau wird Weiss, aus den 80% Schwarz, dazwischen wenige, hart abgetrennte Stufen, kein Verlauf mehr...
    Entsprechend verliert man diese Bildinformation, wie auch Details, welche in den hoch- bzw. ´runtergestuften Bereichen enthalten gewesen sind.
    Schnapp Dir ein beliebiges Bild, lade es in Photoshop oder Gimp und drehe am Kontrast. Dabei entspricht das Originalbild dem nicht obstruierten Bild - z.B. in einem guten APO. Oder mache es mit dem Fernsehbild....
    Das Ergebnis ist Immer auf Kosten der feinen Details. Treibt man es auf die Spitze, zerlegt man ein Graustufenbild in reines S/W, ein Farbbild reduziertzv sich auf ca. 4 grelle oder reine (mit max. Sättigung) Farben inkl. S u. W.
    Speziell bei den feinen und fast gleichfarbigen Details am Jupiter und Saturn im <b>mittleren </b>Helligkeitsbereich ist ein solches Verfahren sinnlos, am Mond jedoch, wie auch bei der Sonnenfleckenbeobachtung mit Gewinn einsetztbar.
    Hoffe, diese Erklärung bringt Dich weiter [:p]
    So long
    Nikita

  • Hallo Fourieroptiker,


    was ist der Abbildungsunterschied bezüglich Kontrast und Auflösung mit den beiden Obstruktionen wie unten gezeichnet:



    Bedingung: Gleiches Objektiv und gleiche Obstruktionsfläche, S1=S2.


    S2 ist ein Hochpassfilter. Das habe ich halbwegs kapiert. Ist S1 ein Allpassfilter? Der Hintengedanken ist die Abbildungsqualität eines exentrischen Sonnenfilters näherungsweise wie S1 zu ahnen.


    Gruss, Astrolan

  • Hallo Astrolan,


    der S1 zerstört die Rotationssymetrie. Das macht man nicht wirklich gerne... Es dürfte ein sehr interessantes Beugungsmuster entstehen...

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