Beiträge von Kalle66 im Thema „hilfe beim foucault messen“

  • hilfe beim foucault messen

    Rudi,
    ich nehme mal an, dass Winkelfehler visuell im Bereich unterhalb von 1° bleiben dürften. Dazu reicht ein Prinzip a la Kimme und Korn. Daraus resultierende Längenfehler kannst du vernachlässigen. Je nach Spiegel wirst du eine Zone aufgrund andere Effekte viel weniger genau bestimmen können.


    Aber ansonsten immer im Hinterkopf behalten: Wer misst, misst (auch) Mist. Das geht los bei den zulässigen Toleranzen von Zollstöcken/Mikrometermessschrauben, geht über Ablesefehler, Längenänderungen aufgrund von Temperaturänderungen und vielen anderen Fehlerquellen, insb. mechanischer Art (Belastung/Biegung/Maßtoleranzen). Insofern ist Deine Kalkulation ein erster Schritt.


    Größer als solche Winkelfehler dürften Fehler im Erkennen von Zonengrenzen sein, wenn man mit unterschiedlichen Ausleuchtungen arbeitet. Der eine definiert seine Zonengrenzen, indem er das erste Licht beim Freigeben der opt. Achse mit der Klinge erkennt. Der andere mag's etwas heller, wiederum andere gehen den umgekehrten Weg und suchen nach dem "letzten Licht" beim Zufahren der opt. Achse mit der Klinge. Unterschiedliche Zonengrenzen führen aber dazu, dass man unterschiedliche Schnittweiten erhält.


    Als der Foucaulttest die Ultima Ratio zum Vermessen von Spiegeln war, gab es unzählige Abhandlungen darüber, welche Tücken und systematische Abweichungen man erleben kann. Inzwischen hat der Test etwas an Bedeutung verloren, in technischer Hinsicht ist er trivial (LED-Lichtquellen sei dank), die Zonenauswertung kann fotometrisch von physiologischen Fehlern befreit werden (Erkennbarkeit der "ausgegrauten" Zone) und Alternativen per Interferometer sind für ~30 Euro machbar.


    Beim Messen ist es im Ergebnis immer hilfreich, wenn man seine Toleranzgrenzen kennt und quantifizieren kann: z.B. Schnittweite 0,8 mm +/- 0,015 mm: also von 0,0785 bis 0,0815 mm, um dann die Qualität seines Spiegels zu beurteilen. Während man bestimmte Fehler allein durch Messwiederholung verkleinern kann, da gilt allg. die Statistikregel: Die Wurzel aus Anzahl der Wiederholungen ergibt den Faktor, um den das Ergebnis genauer wird (Mittelwert der Wiederholungen, bei gleichem Konfidenzniveau), gibt es andere systematische Fehler, die gerade nicht durch Wiederholung besser werden (ein falscher Zollstock, bleibt ein falscher Zollstock).


    Gruß

  • hilfe beim foucault messen

    Alex,
    jede Zone, die Du testest, ist wie ein eigenständiger Spiegel und verlangt die volle Aufmerksamkeit. Das mit der Größe des Brennpunkts stimmt deshalb sogar teilweise, weil für jede Zone ein anderes Öffnungsverhältnis zur Bildentstehung beiträgt. Aber ich vermute den Hauptgrund einfach in einem nicht perfekt zur opt. Achse gefluchteten Tester (oder sind alle Winkel perfekt 90°), so dass beim Verfahren der Klinge, diese immer auch etwas zu opt. Achse ihren Stand ändert.


    Gruß

  • hilfe beim foucault messen

    Alex,
    ich hab' mal auf die Schnelle die Zone eingemalt, die du bei Deinem letzten Bild getroffen haben dürftest. Im Grunde läuft das Prozedere für jede Zone wieder von vorne ab: Klinge so weit hineinkippen/herauskippen, bis die Zone flackert. Dir wird auffallen, dass die Zone, deren KR du eingestellt hast weitgehend gleichmäßig links und rechts flackert (grau ist). Das unterscheidet die Zone vom Rest des Spiegels, dessen KR abweicht. Gewöhne Dir an, immer die gleichen Schritte und Kriterien anzuwenden. Z.B. immer nach dem ersten Flackern suchen, wenn man mit der Klinge verdunkelt ... oder ... nach dem ersten Flackern suchen, wenn man aus verdunkelter Stellung die Klinge herausnimmt und aufhellt. Aber nicht einmal so und ein andermal so.


    Wenn du fotografisch vorgehst, ist es egal, ob du den KR in festen Schritten vornimmst und anschließend Bild für Bild per Lineal auswertest, welcher Zonenradius da denn nun getroffen wurde oder umgekehrt, du veränderst am Tester immer so lange, bis du einen vorab definierten Zonenradius (z.B. per Coudermaske definiert) triffst. Das Bildauswertungsprogramm von Horia (http://www.anrs.de/atm/fxl.zip) findet sogar automatisch den Zonenradius im Bild, ist damit ideal für die erste Variante.



    Du kannst durchaus heller belichten, dein Bild ist arg dunkel. Der Spiegelrand sollte sich auch im Schatten abzeichnen.


    Gruß

  • hilfe beim foucault messen

    Alex,
    bevor du mit der Kamera was siehst, möchte ich erst mal zurückfragen, ob Du das Prinzip des Foucaulttest begriffen hast.


    Deshalb hole ich hier noch mal aus:
    Es gibt EINE Klinge. Diese Klinge verdeckt etwa zur Hälfte eine LED. An der gleichen Klingenkante wird das sogenannte Foucault-Bild eingefangen.


    Was passiert da denn nun?
    Nun, grundsätzlich ist das eine optische Abbildung an einem KUGELspiegel. Die Klingenkante (weniger die LED) wird vom Spiegel in ihrem Fokus wieder abgebildet. Das Abbild ist seitenverkehrt und steht kopfüber und ist genau in einer Entfernung, die sich aus folgender Formel ergibt:
    1/q + 1/p = 1/f
    mit q als Abstand Bildquelle (Klinge zu Spiegelmitte), p Abstand Abbild und f für die Brennweite des Kugelspiegels (per Definition halber Kugelradius).


    Für den Foucaulttest interessiert nur die Situation, wo p = q ist ... und das ist dann genau bei 2f (= dem Kugelradius des Spiegels, siehe Definition oben).
    Eine weitere Besonderheit ist, dass eine GERADE Klinge, und das seitenverkehrte kopfüberstehende Abbild perfekt parallel zueinander sind. Ist die Klinge etwas abseits der optischen Achse und ist p = q, dann ist das Abbild genausoweit abseits auf der Gegenseite der optischen Achse. Nähert sich die Klinge durch Querverschieben (hineinkippen des Klingenhalters am Tester) der optischen Achse (ohne den Abstand des Testers zum Spiegel zu verändern), dann nähert sich von der anderen Seite das Klingenabbild auch der optischen Achse.


    Das nützliche daran ist, dass man mit einem Stück Papier als Leinwand das Abbild irgendwo im Raum immer einfangen kann und bei einer Grobausrichtung des Testers, den Tester so lange verschiebt, bis das Abbild im Millimeterbereich an die Klinge zum liegen kommt. (Fällt in die Kategorie Aufstellung, passenden Abstand finden, Spiegel ausrichten). Wenn man in dieser Phase die Klinge durch eine Dia (ich nehme da immer ein Schnipsel von einer beschrifteten Klarsichtfolie aus einer Verkaufsverpackung (Supermarktbrot etc). ersetzt, dann sieht man auf dem Leinwandpapier sofort, wo das Abbild scharf (sprich die Schrift leserlich) ist. Die LED macht nichts anders als die Lampe in einem Beamer; sie sorgt für's Licht.


    Jetzt erst ist der Foucaulttester bereit für's Testen:
    Von jetzt an interessiert uns, welcher "Kugelspiegel" auf dem Prüfstand steht. Denn der Prüfling ist ja alles andere als ein perfekter Kugelspiegel, er hat ja Fehler. Sonst müssten wir nicht testen. Beim Foucaulttest nehmen wir an, dass die Fehler (bzw. die gewollten Abweichungen eines Paraboloid zu einer Kugel) alle konzentrisch sind (eine wichtige Symmetrieannahme und größter Nachteil des Foucaulttesters). Wenn man gedanklich den Spiegel in konzentrische Ringe aufteilt, dann stellt jeder dieser Ringe einen Kugelspiegel dar, der einen ganz speziellen Kugelradius haben kann. Der eine Ring entspricht vielleicht einer kleineren Kugel als der Nachbarring weiter draußen usw.


    Der Tester steht aber immer nur für einen ganz bestimmten Kugelradius (KR) im optimalen Abstand, so dass gilt p = q = KR.


    Nachdem wir den Tester ja schon grob ausgerichtet haben, schauen wir nun mit dem Auge direkt hinter der Klinge auf den Spiegel und wollen herausfinden, welche Teile des Spiegels zu genau dieser Kugel passen. Dazu kippen wir die Klinge quer bis sich das Abbild der Klinge und die Klinge selbst auf der optischen Achse berühren. Was passiert denn dann eigentlich? Die LED schaut seitlich an der Klinge hervor, aber wenn die Klinge und ihr Abbild sich berühren, dann liegt das Abbild der LED ja schon so weit über der optischen Achse hinaus, dass man es vorn vorne zwar auf der Klinge sehen kann, aber nicht mit dem Auge hinter der Klinge. Klinge und ihr Abbild bilden quasi einen Spalt, der dann bei null angekommen ist. Die Bereiche auf dem Spiegel, die genau den passenden Kugelradius haben - und nur die - werden in diesem Moment schlagartig dunkel. Das spielt sich im 1/100 mm Bereich der Klingenverstellung ab. Klinge 1/100 mm zu weit hineingekippt -> dunkel ... zu wenig hineingekippt -> hell. Ein Flackern also, wenn man die Klinge genau auf der Achse hat, jede Berührung, jedes Zittern lässt das Bild flackern.


    Nun gibt es aber noch die Spiegelbereiche, die nicht genau diesen KR haben. Was machen die da denn?
    In Bereichen, deren KR kleiner sind, ist das Abbild ja schon vor der Klinge. Und jetzt kommt einer neuer Gedankengang: Zum Abbild trägt ja eine Ringzone des Spiegels bei. Diese Zone halbiere ich jetzt und überlege mir, wie die rechte und linke Hälfte (bei senkrechter Klingenposition im Tester) zu diesem Abbild beitragen. Die Klinge komme von rechts. Das Abbild entsteht schon vor der Klinge (weil KR ja kleiner), danach überqueren die Strahlen die opt. Achse, und wechseln die Seite. Da Klinge ja rechts war (und dunkel ist) und die LED links, erscheint im Spiegel die Zone genau gekreuzt hell und dunkel. Die Klingenseite solcher Spiegelbereiche sind hell, die LED-Seite erscheint dunkel.
    Was aber viel wichtiger ist: Das ändert sich nicht, wenn man die Klinge um 1/100 mm mehr oder weniger auf die opt. Achse hineinkippt. Es bleibt fast unverändert.


    Für Spiegelbereiche, deren KR größer ist, fehlt in dieser Situation der Platz zum überqueren der opt. Achse, da ihr Abbild ja erst weiter weg ist. Da bleibt also die Klingenseite dunkel, die LED-Seite hell.


    Im Endergebnis hast du also drei verschiedene Spiegelbereiche, die du zu unterscheiden hast: Den Bereich, wo der KR = p = q ist, der bei jeder Berührung des Testers flackert (man spricht aufgrund der Beugungseffekte auch von der ausgegrauten Zone, weder hell noch dunkel, aber sehr empfindlich und unruhig) und die Bereiche, deren KR entweder kleiner oder größer sind.


    Bei einem halbwegs ordentlich polierten Spiegel sollte man erwarten, dass alle KR sich nicht mehr als 2 mm unterscheiden. D.h., um diese Jing-Jang-Muster des Foucaulttests überhaupt zu sehen, muss man anfangs eine Weile "fummeln", die Klinge muss entfernungstechnisch auf +/-2 mm eingestellt sein, und nicht mehr als 1 mm seitlich von der opt. Achse entfernt.


    Kleiner Tipp: Anfangs sieht man beim Hineinkippen nur einen senkrechten Schatten auf dem Spiegel. Je näher man diesem Aufstellbereich kommt, desto empfindlicher bewegt sich der Schatten links/rechts beim Hinein-/Herauskippen der Klinge. Ist man zu weit weg, gilt die Regel mit dem "Überkreuzen der Strahlen vor der Klinge", der Spiegel ist dann auf der Klingenseite hell, auf der LED-Seite dunkel.


    Mit dem Auge hinter der Klinge ist es anfangs leichter. Erst danach würde ich die Kamera positionieren. Denn dazu muss man die Reflexion sehr feinfühlig auch noch der Höhe (auf der Klinge) nach einstellen, was man mit dem Kopf durch etwas wackeln noch ausgleichen kann. Die Reflexionshöhe stelle ich durch eine Stellschraube der Spiegelhalterung ein (leichtes Verkippen) und nicht am Tester.


    Gruß


    PS:
    Das Dein Schatten beim Auslösen wandert .... siehe dazu oben mein Statement zum "Flackern". Nimm einen Fernauslöser oder stelle die DSLR in den Videomodus und schneide die passenden Frames später aus.


    PPS: Der Graubelag am Bildrand spricht dafür, dass du noch nicht auspoliert bist ... und Dein Randbereich ziemlich hinterher hängt.