Optiktests

Wenn man eine Optik baut oder kauft, will man natürlich wissen, wie gut sie ist und ob man ein Optimum erreicht hat. Das ist überraschend schwierig, und beim Testen sieht man auch schnell die Grenzen, die in der Praxis erreicht werden. Eine Optik im Feld verhält sich anders als im klimatisierten Labor, ab einer gewissen Größe ist auch "beugungsbegrenzt" kaum mehr nachweisbar, weil die Bedingungen es nicht zulassen.

Bei meinem ersten Newton hab ich vermutlich kein Schlagloch ausgelassen:

• • Zuerst war der Hauptspiegel total verspannt, mit dreieckigen Sternen

  • Dann hat bei kalten Temperaturen der Fangspiegel Astigmatismus produziert (GSO Halterung Kunststoff)

  • Am Ende habe ich gelernt, daß auch bei einem 8" Newton sehr oft das Seeing die Grenzen setzt.

Trotz aller Einschränkungen will man aber möglichts objektiv messen, oder zumindest abschätzen, wie groß die Fehler sind. Dazu bieten sich Sterntest und eventuell auch der Ronchitest an.

Sterntest

Der Test am Stern ist für ein astronomisches Teleskop naheliegend und schnell durchgeführt. Damit er aber mehr ist als nur eine schnelle Kontrolle der Justage, müssen die Bedingungen passen. Vor allem muß die Optik ausgekühlt und die Luft ruhig sein. Letzteres ist für große Optiken praktisch kaum erfüllbar, da bleibt immer einige Unsicherheit.

Das Buch von R.H.Suiter, Star Testing Astronomical Telescopes, beschreibt diesen Test umfassend. Als Ergänzung ist das Programm Aberrator von Cor Berrevoets zu empfehlen. Es erlaubt die Simulation der Beugungsfiguren einer fehlerbehafteten Optik.

Zur Illustration der Schwierigkeit mit der Luft soll nur ein kleines Beispiel für meinen 16" Dobson gegeben werden. Ein typischer Fall von Astigmatismus, im Fokus (linkes Bild) ein Kreuz angedeutet, und zwischen intrafokal und extrafokal dreht sich das Bild um 90°. Kann jeder sofort sehen! Glaubt man zumindest, wenn man die Simulation ansieht:

In Wirklichkeit sieht man bei einem so großen Rohr die Beugungsringe nicht, ein Stern ist durch die Luftunruhe eine Figur, die komisch verzerrt durch die Gegend springt. Da helfen dann keine optischen Tricks, man kann nur warten, daß zwischendurch das Bild einmal etwas ruhiger ist. Wie bei allen Beobachtungen bei hoher Vergrößerung muß mann im Kopf die besten Augenblicke mitteln.

Unter solchen Bedingungen ist es schon viel schwerer, zu sagen, welche Bildfehler vorliegen. Vor allem, wenn sich in der Praxis die Bildfehler überlagern. Eine Restkoma weil nicht optimal justiert, eine leichte Verspannung, Astigmatismus vom Spiegel oder der lateralen Lagerung, etwas Tubusseeing. Bei einem großen Rohr kann man froh sein, wenn man irgendwann in einer Ausnahmenacht einige Augenblicke ruhiger Luft erwischt, und dann alles zusammen passt.

Ronchitest

EIn Gitter knapp vor oder hinter dem Brennpunkt in den Strahlengang halten, das Bild an Hand von typischen Bildern beurteilen und damit die Optik quantitativ einschätzen. Die Krümmung der Linien im Bild sollte ja direkt die spärische Korrektur wiedergeben. Klingt zu gut um wahr zu sein. Jedenfalls hab ich mir schnell mal um kanpp 40€ so ein Ronchi Okular mit 10 Linien pro mm besorgt und losgelegt.

In Wahrheit ist leider der Ronchi Test speziell bei schnellen Optiken sehr unempfindlich, und er ist keinesfalls einfach. Im Labortest wird in temperierter Umgebung ein Bild gemacht und ausgewertet, und der Test ist doppelt so empfindlich, weil das Licht zweimal durch die Optik läuft (Doppelpass, gegen Planspiegel gemessen). Im Feld ist die Luft unruhig, und die Beurteilung der Linien recht schwierig. Die runde Begrenzung und Beugungserscheinungen erschweren die Beurteilung zusätzlich. Eine fotografische Auswertung kann den Test deutlich sicherer machen als die schnelle visuelle Beurteilung.

Visuell sehe ich nur bei drei meiner Spiegeloptiken im Ronchi Test eine sphärische Aberration, und die sind keinesfalls beugungsbegrenzt:

• 3" Firstscope mit Kugelspiegel

• 4.5" F4 Skywatcher Newton mit "Parabolspiegel" laut Werbung, in Wirklichkeit eher "anparabolisiert"

• Skywatcher Koma Korrektor (hat als zweilinsiger Ross Korrektor grundsätzlich sphärische Aberration)

Sonst zeigt mir der Test immer schöne parallele Linien, obwohl der Sterntest keinesfalls intrafokal und extrafokal gleich aussieht.

Zum Vergleich mit dem Bild im Ronchi Okular kann ein synthetische Ronchi Bild gezeichnet werden. Am besten ist mir das mit dem Programm Foucault Test von Andreas Reifke gelungen. Das Programm ist für die Spiegelherstellung geschrieben, daher ist die Bedienung etwas ungewohnt.

Zuerst wird in Mirror Setup der Spiegel eingegeben. Achtung, Krümmungsradius (=2*f), nicht Brennweite! Dann wird unter Mirror log eine neue "Messung" eingegeben. Erst 2 Zonen für einen Focault Test errechnen lassen, dann die Messwerte für Zone 1 auf 0 setzen. Zone 2 veränden, bis die gewünschte konische Konstante oder der gewünschte Strehl Wert erreicht ist.

Hier wurde ein leicht unterkorrigierter Spiegel eingegeben, mit Lamda/4 knapp an der Beugungsgrenze.

Wenn man dann noch unter Tests die Einstellungen trifft für einen Ronchitest mit einem Gitter von 10 Linien pro mm, Sterntest (also Lichtquelle im Unendlichen) kann man das Resultat betrachten.

Wie man sieht, sind die Linien fast parallel. Und das bei knapp beugungsbegrenzt. Mit einem Gitter mit mehr Linien pro mm oder hinter einer Barlowlinse ist der Test empfindlicher. Aber die Störungen durch die Beugungserscheinungen werden immer massiver. Und hinter einer Barlow gehen zusätzlich die Fehler der Linse ein. Der Sterntest (intrafokales Bild versus extrafokales Bild) ist jedenfalls viel empfindlicher, da ist lamda/4 nicht zu übersehen.