Fotografisches System - TS APO 115SF TS Photoline Triplet APO 115/800 mm + TSFLAT3

  • Fotografisches System - TS APO 115SF TS Photoline Triplet APO 115/800 mm + TSFLAT3

    Während es bei einem visuell-benutzen System um eine hohe Farbreinheit und Vergrößerung, um einem hohen Strehlwert, bei hohem Kontrast und
    wenig Streulicht geht und die Beurteilung hauptsächlich auf der optische Achse erfolgt, konzentriert man sich bei einem fotografischen System auf
    die Abbildung besonders am Rande eines möglichst großen Bildfeldes, das zudem "flat", also plan oder eben sein soll, ohne Bildfeldkrümmung. Auch
    darf man nicht vergessen, daß sich über die Größe der Pixel des Kamera-Chips die visuelle Auflösung für gewöhnlich mindestens um den Faktor 3
    reduziert, weil es u.a. für die Abbildung eines feinen Sternes mindestens 2x2 Pixel, meistens mindestens 3x3 Pixel braucht, und das sind immer
    ca. 13 - 16 Mikron, die nicht unterschritten werden können. Nimmt man beispielsweise die EOS 50D, eine Kamera mit 18 Mege-Pixel, dann hätte man
    4750 x 3168 Pixel bei 4.5 Mikron Pixelgröße, was einer aktiven Fläche von ca. 21.4 mm x 14.3 mm entspricht, was einem Bildfelddurchmesser von
    25.7 mm entspricht. Nimmt man nun dieses fotografische System, das ein Bildfeld von 2° Bildwinkel ausleuchtet, dann wären das bei einem Fokus
    von 800 mm 27.9 mm max. Bildfeld-Durchmesser. Und damit könnte man mit diesem System - wenn die EOS entsprechend umgebaut worden ist,
    Bilder von ähnlicher Qualität erzeugen, wie das folgende Beispiel zeigt. Ein fotografisches System braucht also andere Kriterien zur Beurteilung
    als ein visuelles System.


    Wie die Übersicht zeigt, besteht die Grundeinheit aus einem TS APO 115SF TS Photoline Triplet APO 115/800 mm und einem TS_Flat 3, dessen optimaler Abstand
    zum APO Triplett bei 30 Einheiten
    auf der Skala-Einstellung liegt. Dieser Abstand TS_APO zu TS_Flat-3 darf nun nicht mehr verändert werden. Fokussiert werden
    muß also die Kamera zum Gesamt-System APO+TS_Flat3. Die Fein-Fokussierung kann schließlich wieder über den Fokussierer erfolgen, wenn der Kamera-Abstand
    zum Gesamt-System TS_APO+TS_Flat3 stimmt. Über diesen Abstand sind alle folgenden Ergebnisse erzielt worden, was soviel heißt, daß bei einem anderen Abstand
    die Abbildung "schlechter" werden kann: Dem Sternfreund konnte ich heute beim Abholen nochmals zeigen, wie die Abbildung sich am Bildrand von 27.9 mm ver-
    ändert, wenn man den optimalen Abstand von APO+TS_Flat3 mit +/- 3 mm variiert. Aus der punktförmigen Abbildung wurden am Rande plötzlich kleine Kreuze, was
    ein Hinweis auf Astigmatismus ist.



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    Mit genau diesem System wurde diese Aufnahme erzielt. Der Aufnahme-Chip der Atik 383L hat einen Durchmesser von 22,2mm (17,6 x 13,52mm) bei 5,4 Mikron µm Pixel .
    Man beachte besonders das linke obere Eck, das im nächsten Bild mit 8-facher Vergrößerung gezeigt wird.



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    Dieser Ausschnitt zeigt deutlich die Belichtungs-Situation eines Kamera-Chips, bei dem in der Regel 3x3 Pixel (Quadrat links oben) zur Darstellung eines feinen Sternes
    erforderlicht ist. Selbst wenn ein fotografisches System opt. Mängel hätte, so würden diese inner halb dieser Größe verschwinden, bzw. für die Kamera unsichtbar sein.
    Und da dieser Ausschnitt vom Bildrand stammt, wäre das bereits ein Dokument für eine hohe Auflösung des fotografischen Systems.



    Auch auf der opt. Bank läßt sich fotografisch die Auflösung am Bildfeld-Rand darstellen - übertrieben deutlich.
    Auf der opt. Achse erreicht dieses System nahezu die theoretisch mögliche Auflösung bei 0° Bildwinkel. Bei 1° Bildwinkel kommte ein kleiner Farbquerfehler ins
    Spiel, der bei 2° etwas deutlicher zu sehen ist. Würde man bei 1° Bildwinkel den Strehl-Wert heranziehen, so wäre er dort ähnlich hoch, wie auf der opt. Achse.
    Selbst bei einem Bildwinkel von 2° hätte man einen hohen Strehl. Die Aufnahme zeigt dort aber zugleich ca. 40% Vignettierung, die bei kleineren Chips keine Rolle spielt.
    So wäre auch auf der opt. Bank der Nachweis erbracht, daß man es mit einem sehr guten fotografischen System zu tun hat.
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    Interessant ist auch der Vergleich zwischen dem Grund-System, TS APO, Triplet 115/800 hinsichtlich der Farbreinheit, und wie sich die im Zusammenspiel mit
    dem TS-Flattner verändert. Ganz allgemein reduziert der Flattner die Farbreinheit des APO's geringfügig, und verändert ebenso die Farbschnittweiten im
    Sekundären Spektrum, was aber nur von theoretischem Interesse ist. Insgesamt liegt das Optimum im gelben Spektrum bei 587.6 nm wave, was man weiter
    unten beim Ronchi-Test ebenfalls erkennt. Hier korrigiert der Flattner die Überkorrektur ein wenig. Daß ein geringer Zentrier-Fehler im Spiel ist, stört die
    Fotografie erst einmal nicht. Bei einem visuellen-System würde man versuchen, ihn zu beseitigen.



    Das Diagramm zum Sekundären Spektrum entspricht in etwa den in den Interferogrammen gefundenen Werten. Die engste Einschnürung der Kurven legt man in
    die 0.707 Zone mit dem größten Flächeanteil. Blau ist entsprechend überkorrigiert, Rot unterkorrigiert und bei Grün sollte das Optimum liegen. In unserem Fall
    liegt es bei Gelb, wie in der Mehrzahl aller Fälle, mit Ausnahme von Herstellern, die sich ihre Teleskope entsprechend teuer berzahlen lassen.
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    Für ein fotografisches System ist diese Farbreinhein völlig OK, und man kann ja die obere Beispielaufnahme auch unter diesem Gesichtspunkt studieren.
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    Am Sterntest wird nochmals bestätigt, daß zusammen mit dem TS_Flat 3 die Farbreinheit geringfügig abnimmt.



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    Groß ist dieser Unterschied jedoch nicht, wie sich am Foucault-Vergleich zeigen läßt. Ohne Flattner hat das System etwas mehr Überkorrektur, was gleichbedeutend
    ist, daß sich das Optimum von Grün nach Gelb verschiebt.



    Das Interferogramm von Bild 04 http://rohr.aiax.de/@PL-Leng_04.jpg (auf der opt. Achse) wurde entsprechend ausgewertet.
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    Erkennbar ist noch eine Rest-Koma in der Größe von PV L/8.9, was selbst visuell nicht mehr stört.



    Die Energie-Verteilung im PSF-Diagramm
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    und schließlich die Strehl-Auswertung auf der opt. Achse. Weitere Aufnahmen findet man hier:
    http://www.wolfi-ransburg.de/D…/ic-1318-115mm-ts-apo.htm
    http://www.wolfi-ransburg.de/D…-115mm-wolfi-ransburg.jpg
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  • Ein schöner, ausführlicher Bericht, lieber Wolfgang.


    Ich hab zwar nicht alles (eigentlich wenig) verstanden, freu mich aber, daß 'mein' System von dir getestet wurde.


    Liebe Grüße,
    Johann

  • Lieber Johann,


    ___dann probier ich es noch einmal in kurzen Worten:


    01. Fotografische Systeme müssen anders beurteilt werden als visuelle.
    02. Die Beurteilung fotografischer Systeme gehen von einer guten Abbildung am Feldfeldrand aus,
    ___bei visuellen Systemen konzentriert man sich auf die opt. Achse.
    03. Bei fotografischen Systemen hängt die Auflösung mit den Bedingungen des Aufnahme-Chips zusammen.
    ___In der Regel braucht man zur Abbildung eines feinen Sternes 3x3 Pixel, bei der D50 wären das 13.5x13.5 µm.
    04. Mein künstlicher Sternhimmel zeigt in diesem Fall bei 444-facher Vergrößerung die tatsächliche Auflösung
    ___jeweils über ein Foto. Aus den Abständen der Dreiergruppe von 8µm bzw. 10µm kann ich dann die
    ___Auflösung des Systems berechnen und mit der theoretisch möglichen vergleichen.
    05. RC_Indexzahl, Farbabhängiger Öffnungsfehler sind Beigaben, und für die Fotografie zweitrangig.


    ___Beste Beweiskraft bei fotografischen Systemen haben die Rohbilder vom Himmel selbst, wenn man sie nur
    ___genau genug anguckt.

  • Hallo Wolfgang,
    ein schöner Bericht. Eine Anmerkung habe ich: "Aus der punktförmigen Abbildung wurden am Rande plötzlich kleine Kreuze, was
    ein Hinweis auf Astigmatismus ist."
    Das ist nicht eindeutig gesagt. Kann, muß nicht und ist auch in den meißten Fällen nicht so. Solche Quadrate hast Du an jedem Teleskop mit jeder Kamera in jeder Aufnahme, wenn der Fokus stimmt und nicht nur in den Ecken des Bildes, sogar im Zentrum. Es liegt in der Natur der Sache. Der Stern ist kreisrund und wird von einer (3x3) Matrix erfaßt. Das kreuz entsteht vielmehr, weil nicht soviel Licht in den "Eckquadraten" ankommt (Matrix 3x3), als in den "Kanten"-Quadraten. Eine ganz einfache Erklärung.


    Grüße,
    Gerrit

  • Hallo Gerrit,


    zunächst liegt mir das Rohbild nicht vor. Was also im Computer passiert ist auf dem Weg von Rohbild zur optimierten und verkleinerten
    Aufnahme, wie ich sie hier bekommen habe, weiß ich nicht. Meine Test-Ergebnisse sprengen aber bei weitem den Rahmen, der bei
    dem oberen Astro-Foto offenbar üblich ist. Ein Felddurchmesser von 22.2 mm entspricht bei einer Brennweite von 800 mm gerade mal
    1° 35' Bilddurchmesser, also weit innerhalb dessen, was für die Abbildung kritisch werden könnte.


    Nun habe ich selbst variiert:


    - z.B. (obere Reihe) wie man die Vignettierung ermittelt. Wenn man dies nicht exakt auf der opt. Achse durchführt, variiert z.B. der prozentuale Anteil der Vignettierung.
    _dies merkt man z.B. beim Foucault-Test, wenn er nicht exakt auf der opt. Achse "arbeitet".
    - ab eines Bildwinkels von 2.8° nimmt die Abschattung/Vignettierung wegen des Hülsendurchmessers sehr schnell zu, das merkt man dann auch beim unteren Artificial Sky.
    - Wenn dort bei Bildwinkel 0.0° überbelichtet wird, taucht eine kreuzförmige Farbzerlegung auf, die mit dem Gesamtsystem zu tun haben könnte. Das würde aber in der
    _33x3 Pixel großen Auflösung des Rohbildes verschwinden, in der Verkleinerung wäre es vermutlich weg.
    - Wählt man statt der 30-Einheiten auf der Abstands-Skala 32-Einheiten, dann taucht bereits bei meinen Fotos ein kleiner Astigmatismus auf, auf jeden Fall bei Bild-
    __Winkelwinkel 2.0°
    - wie wirkt sich nun die Vignettierung bei Bildwinkel 2.8° aus, die bei oberem System wegen der kleineren Chipgröße (Felddurchmesser 22.2 mm) keine Rolle spielt.
    - in diesem Fall wäre der Felddurchmesser 39.1 mm. Je nach Fokussierung werden aus den "Punkten" horizontale oder vertikale "Striche", ebenfalls mit Farbquerfehler.


    Die Wahrheit läßt sich auch hier nur näherungsweise ermitteln und wiederum nur dadurch, daß man die Rohbilder einer ganz kritischen Prüfung unterzieht. Mein
    künstlicher Sternhimmel arbeitet aber exakt auf der opt. Achse, was bei großen Öffnungsverhältnissen von f/5 ganz wichtig ist, und die Nachvergrößerung auf 444-fach
    zeigt dann wiederum viel mehr, als selbst auf den Rohbildern noch erkennbar wäre. Ob sich also über die 3x3 Pixel großen Abbildung in den Ecken des Astro-Fotos,
    Astigmatismus dokumentieren läßt, halte ich eher für unwahrscheinlich, es sei denn, der Abstand Flattner-Objektiv hätte überhaupt nicht gestimmt.


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    Hallo Wolfgang,
    manchmal hat man nicht immer die Zeit um direkt in der gleichen Art und Weise zu antworten.
    Aber dafür hat das Forum ja die Möglichkeit. Sicherlich erkenne ich Deine Methoden an und Deiner Herleitung.
    Schematisch wollte ich den "Common Case" auch schon längst dargestellt haben. Wenn man beispielsweise Aufnahmen sieht ,die mit einem FSQ106ED
    gemacht wurden, dann sieht man diese kreuzförmigen Sternchen auch, obwohl von Asti weit und breit nichts zu sehen ist.
    Man sieht in Bildecken oder im Zentrum entweder einelnzen Sterne, die sich als Hotpixel darstellen. Aber im Groß eben diese Kreuzchen. Oder aber auch Quadrate.
    Das Diagram zeigt wie es zu den Kreuzchen kommt. Und da spielt Asti echt keine Rolle.
    Rot ist ein Stern gekenntzeichnet. Blau zeigt die 3x3-Matrix der CCD-Kamera.
    Man sieht die Abdeckung udn man erkennt leicht, daß die Pixel in den Ecken der Matrix nicht mit der Intensität geseättigt werden können,
    wie es die Pixel auf den Kanten der MAtrix werden. Dazu kommt es zu diesem Kreuzchen-Effekt. Das ist rein geometrisch bedingt und
    hat mit Asti nicht undbedingt immer was zu tun. Es tritt auf, wen ndie Optik einwandfrei ist (wie bei vielen FSQ über einen sehr großen Bildkreis).
    Das ist der Common Case (der allgemeine Fall, der häufigste Fall). Asti ist nicht eindeutig indentifizierbar in dieser Darstellung.


    Ich möchte nich anzweifeln, daß ein Asti ein ähnliches Pattern hervorruft (wie von Dir festgestellt).
    ABer die Eindeutigkeit geht zweifelsohne verloren.


    Beste Grüße,
    Gerrit

  • Hallo Gerrit,


    ich beziehe mich nur mal auf Dein Bild: Wenn tatsächlich ein Mikron-großes Kreis-Scheibchen mittig auf die 3x3 Pixel
    projiziert wird, dann muß es zu der kreuzförmigen Pixel-Belichtungs-Verteilung kommen. Auf allen Feldaufnahmen
    fällt mir auf, daß zur Abbildung eines feinen Stern nie nur 1 Pixel in Anspruch genommen wird, was automatisch
    die Auflösung reduziert.


    Wie das tatsächliche Spotdiagramm eines Objektivs am Bildrand aussieht, wissen wir in der Regel ebensowenig:
    Das wäre z.B. abhängig von der Fokus-Lage, der Bildfeldkrümmung, von der Farbreinheit der Optik etc. etc.


    Software-seitig sollte man eigentlich am Bildrand über eine Pixelvergrößerung überprüfen können, wieviel Pixel
    zur Abbildung eines feinen Sternes gerade in Aktion sind. Damit kann man sowohl Fokussierung wie Bildfeld-
    Verkippung überprüfen, möglicherweise auch die Bildfeldkrümmung.