Zeiss Newton Cassegrain

16. September 2010

RC-Systeme bekommt aus unterschiedlichen Regionen mit oft zweifelhafter Qualität. Solche Künstler liefern dann RC- oder Cassegrain-Systeme mit
einer behaupteten Qualität von mindestens Strehl = 0.95 bei PV mindestens L/8 der Wellenfront, ganz im Vertrauen darauf, daß es der Kunde schon
nicht merken wird. Und wenn er es dann doch merkt, weil über 100-fache Vergrößerung nichts mehr geht, dann werde ich kontaktiert - obwohl dann
das "Kind" schon lange in den Brunnen gefallen, und der geduldige Sternfreund schon lange mit einem hohen Betrag für angebliche Qualität über den
Tisch gezogen wurde. Leider kann man den Namen solcher Missetäter im Web nicht veröffentlichen, obwohl eine "Rote Liste" auch in diesem Fall
zum Schutz argloser Sternfreunde sinnvoll wäre.

Einen ganz anderen Eindruck erweckt das folgende System, von dem der Verkäufer mutmaßte, daß es von Zeiss gefertigt worden sein. -
Dafür spricht zunächst der bräunliche Zerodur Glaskörper in der damals entsprechenden Randdicke von 60-70 mm. Prüft man eingangs diesen Klotz
auf signifikanten Astigmatismus in RoC, also ohne irgendeine Hilfs-Optik, dann wäre dieser Ausschlußtest eine erste Bestätigung, daß man es
hier mit einem guten Spiegel zu tun hat.

Der Hauptspiegel bringt also locker 25 kg auf die Waage, was mancher 20-Zöller nicht fertig bringt. Jedenfalls wäre dieser Hauptspiegel bereits als Newton-Spiegel
gut zu gebrauchen, was der Besitzer gerne vernahm.



Hier eine Zusammenstellung von Testbildern der beiden Systeme mit dem gleichen Hauptspiegel. Links oben das IGramm eines Astigmatismus-freien Hauptspiegels, sodaß
im weiteren Verlauf ein über den Testaufbau neu eingeführter Astigmatismus abgezogen werden kann. Daneben in Autokollimation (Doppelpaß) das Ergebnis meines
Artificial Sky Testes, der die hohe Auflösung dokumentiert: Der Abstand der 3-er Gruppe wäre zehn und acht Mikron. Daneben das Foucaultbild, das einen sehr glatten
Spiegel zeigt, ohne die sonst üblichen Polierspuren und als weiteres Dokument für Qualität und Glätte das Ronchi-Gramm bei 13 lp/mm intrafokal. Für ein Cassegrain-
System muß allerdings der Hauptspiegel auch deswegen perfekt sein, weil alle seine Fehler über den Sekundärspiegel gnadenlos nachvergrößert werden. Ein Sachverhalt, den
man bei allen RC- und Cassegrain-Systeme zeigen kann, besonders wenn Astigmatismus im Spiel ist. Dann kommt beispielsweise der Verkäufer aus meinem oberen Vorwort
auf die Idee, beide Spiegel solange zu drehen, bis sich der vorhandene Astigmatismus gegenseitig kompensieren möge, was aber nur die die Grundform gelten würde,
wenn man diese Übersicht näher in Augenschein nimmt: Der Zernike Zoo
Jedenfalls sind beide Systeme von hoher Qualität und mit großer Wahrscheinlichkeit tatsächlich von Zeiss hergestellt - vor vielen, vielen Jahren.



Das wären die Ergebnisse für das Newton- und das Cassegrain-System, aus dem erneut ein wunderbares Teleskop entsteht - wir berichten wieder.



Ein besonderer Lekcerbissen oder Herausforderung war der Umstand, daß es zu diesen beiden Spiegel keinerlei Informationen gab, außer der Bemerkung, daß eine
Crew von mehreren Leuten über einen Tag lang versucht hatte, das System mit dem richtigen Spiegelabstand aufzustellen, was mit einiger Systematik eigentlich
kein Problem sein sollte:
01. Zunächst kann man im Krümmungsmittelpunkt des Hauptspiegels dessen Radius ermitteln und mit einem Bandmaß ausmessen, in unserem Fall - 3970 mm
02. Mit einem Spherometer läßt sich dann der Radius des Sekundär-Spiegels vermessen, wobei dieser wiederum hyperbolisch ist und damit das Ergebnis nicht so
genau ausfällt, wie man das bräuchte.
03. In einem dritten Schritt steckt man diese Daten in eine ZEMAX-Datei und bekommt einen Abstand, der in der Nähe des tatsächlichen Abstandes liegt, in
unserem Fall noch um ca. 300 mm zu lang, aber immerhin schon brauchbar.
04. Mit diesen Daten stellt man das System auf und findet den Fokus in der Ebene des Hauptspiegels, was bedeutet, daß man den Abstand beider Spiegel verkleinern muß.
05. Beim 4. oder 5. Versuch hat man dann das System so aufgestellt, daß der Backfokus um 400 mm länger ist als der Spiegelabstand - und das braucht man auch bei
dieser Spiegeldicke und der sich anschließenden Hauptspiegelzelle und einem weiteren Zenit-Spiegel etc.
06. Mit diesen Daten läßt sich nun das System korrigieren, bzw. der Radius des Sekundärspiegels ermittelt, und das Spotdiagramm zeigt ein optisch sehr gutes System,
also auch für die Fotografie geeignet.



Das Aufstellen dieses Systems in Autokollimation erfolgt ebenfalls in mehreren Schritten: Wäre der Cassegrain in einem Tubus exakt zentriert, dann würde er
exakt senktrecht auf den Kollimationsspiegel schauen. Dies erreicht man im ersten Justierschritt, indem man
01. den Cassegrain-Hauptspiegel mittels Laser senkrecht auf den Planspiegel schauen läßt und der wiederum ebenso senkrecht auf den Hauptspiegel zurück-
justiert wird. Ein kleiner mittiger Planspiegel, der parallel zur übrigen Flat-Fläche ist, ist völlig ausreichend. Nun stimmt schon einmal Hauptspiegel und Flat zueinander.
02. Wie im Bild zu sehen wird nun der eigentliche Secundärspiegel statt des kleinen Planspiegels eingesetzt. Der Sekundärspiegel muß aber erneut senkrecht auf den
Hauptspiegel zurück zentriert werden, was mit dem Laser sehr exakt gelingt.
03. Die Überprüfung im Fokus des Systems bestätigt den exakten Vorgang und schon lassen sich die oberen Testbilder erstellen. Zur Sicherheit mißt man abschließend
die erzielten Abstände aus, also den Abstand der beiden Spiegel und der Backfokus. Als Fausformel gilt: ein Millimeter Abstand-Shift wäre 10 mm Backfokus-Shift.
04. Mit diesen Werten läßt sich in Zemax das tatsächliche System berechnen.



Auf einer gleichgroßen Holzscheibe hält das gelbe Klebeband den Sekundärspiegel. Über einen Kipp-Mechanismuß ist dieser frei zentrierbar, nachdem Hauptspiegel und
Flat bereits exakt zueinander aufgestellt sind. Alle anderen Verfahren würden einen in den Wahnsinn treiben.

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Hallo Christoph,

dann will ich meinen Beitrag von heute nacht 02:30 noch ein bißchen erläutern:

Zunächst hat aus opt. Gründen sowohl der Cassegrain Hauptspiegel, wie auch mein Kollimations-Flat eine zentrale Bohrung, von der man hofft. daß sie zum Hauptspiegel
bzw. zum Flat exakt senkrecht liegt. Man braucht also einen Zylinder aus Kunsttstoff, dessen Durchmesser mit einem Spiel von max. 0.1 mm in diese Bohrung "schlüpft".
Zusätzlich hat dieser Zylinder einen Ansatz, der an die verspiegelte Fläche "anschlägt". Das erste Bild zeigt also so einen Spiegel mit Bohrung und zwei dieser Kunststoff
Zylinder mit Anschlag, in denen jeweils ein Zentrier-Laser steckt.




Für jeden Spiegel braucht man also einen eigenen Zylinder mit Anschlag. Dieser wird aber in einer Aufspannung gedreht, sodaß der Anschlag, wie man ihn auch gut
auf den Bildern sieht, exakt zur 1 1/4 inch Bohrung läuft, damit man später dort den Justierlaser und weiteres Zubehör einstecken kann: Man steckt also den für den
Hauptspiegel gedrehten Zylinder mit Justierlaser in die Bohrung des HS und richtet das Laserbündel auf den Flat. Dieser Flat hat auch eine Bohrung, die ebenfalls einen
Zylinder mit Anschlag aufnimmt. Und in diesem Zylinder ist wiederum eine 1 1/4 inch Bohrung, und dort hineingesteckt der kleine runde Planspiegel, der zur Flat-Ebene
parallel sein muß bzw. ziemlich genau ist.
Nun können HS und Flat im richtigen Abstand in drei Achsen zueinander eingerichtet werden. Ist das erfolgt . . .




12" Cassegrain f/20 Fernrohre Drbohlav, Tschechien Hauptspiegel, Astigmatismus, Nachweis, Cassegrain Zentrierung
. . . wechselt man den kleinen Hilfs-Flat gegen den größeren Sekundärspiegel aus und zentriert diesen über den auf dem oberen Bild zu sehenden Kipp-Mechanismus. Die kleine
Zentrierscheibe auf der Gewindestange bildet den Kipppunkt und hat deswegen einen Radius auf der Mantelfläche. Unterhalb dieser kleinen Scheibe ist die Holzscheibe, mit der
der Sekundärspiegel über ein Textil-Klebeband verbunden wird, was völlig genügt. Das längere Ende der M 8 Gewindestange wird hinten über eine Zentrier-Einheit mit vier
Zentrierschrauben verkippt, sodaß eine feinfühlige Zentrierung des Sekundärspiegels möglich ist. Und da man für diesen Sachverhalt einen exakt zentrierten Justierlaser
verwenden muß, läßt sich schließlich auch bei einem Cassegrain-(RC- bzw. Zweispiegelsystem) System auch ohne Tubus das System exakt aufstellen.
Die richtigen Abstände findet man allerdings nur im Versuch- und Irrtum-Verfahren, aber auch da sollte man zwischendurch die Mathematik bemühen.

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lieber Christoph,

Aufgestellt wird das System, wie später im Tubus auch, nach genau den gleichen Regeln. Und weil das so ist, kann man auch den Abstand genau ausmessen, besser als im
Tubus, weil das System noch "offen" ist. Nur weil es jetzt ein Cassegrain-System ist, stellt man es genau so vor einem Planspiegel auf, wie man das bei einem SC-System
auch machen würde. Jetzt ist die Bohrung des Planspiegels sogar ein Vorteil, weil man in ihr den Sekundärspiegel zentral befestigen kann. Vorher muß man aber über den
kleinen Hilfs-Planspiegel in der Flat-Bohrung sicherstellen, daß HS und Flat eine gemeinsame opt. Achse haben.
Test-Anordnungen RoC, Autokollimation, Planflächen, Setup, Parabel-Kompensation Es wäre dieses Prinzip: http://rohr.aiax.de/autokollimat-Linse.jpg

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Noch ein Nachtrag,

unlängst hatte ich erneut ein solches System zu zentrieren:

01. zunächst sollten der Hauptspiegel, der Planspiegel mit Bohrung sowie der Sekundär-Spiegel, der in dieser Bohrung sitzt, auf gleiche Höhe
a) aufgestellt und b) Haupt- und Sekundärspiegel im richtigen Abstand.
02. Mit einem Kreuz-Laser in der Bohrung des Kollimations-Planspiegels diesen zum System-Hauptspiegel kollimieren.
03. Danach den System-HS mit gleichem Kreuzlaser in Flat ebenfalls kollinieren. Beide sind nun ungefähr auf einer gemeinsamen opt. Achse.
04. Nun Sekundärspiegel in Planspiegel-Bohrung einsetzen und im System-Fokus mit künstlichem Stern zum System kollimieren,
ohne die vorherigen Spiegel zu verstellen. Der Sekundär-Spiegel kann mit dem Kipp-System auf der Planspiegel-Rückseite
eingestellt werden.

Für die Vermessung der Spherical = sphärische Aberration reicht das, wenn man vorher Koma und Astigmatismus beim IGramm abzieht.
Genauere Kollimierung lohnt sich erst im Tubus selbst, aber auch da gibt es mehrere Verfahren. Im Tubus hat man den Vorteil, daß
bei richtigem Abstand der beiden Spiegel (HS und SS) beide vor einem Planspiegel kollimiert werden können.

Ein Cassegrain-/RC-System, aus Timisoara, Rumänien, hergestellt, von dem behauptet wurde, es wäre PV L/10 der Wellenfront gut: Nun fehlt
diesem Test-Report aus Rumänien alles, was eine Zuordnung zum vorhandenen System überhaupt ermöglichen würde. Bereits der Hauptspiegel
ist kein Rotations-Paraboloid, sondern eine schwache Hyperbel, und wäre damit ein RC-System. Wenn man das IGramm auf diesem Test-Report
mit meinem unteren IGramm vergleicht, dann könnte man eigentlich böse Absicht beim Hersteller unterstellen. Selbst der Hauptspiegel entspricht
nicht diesen Spezifikationen, weil er Zonen hat.

Dieser Hauptspiegel ist mit einer Exzentrizität von EE = 1.22 eine schwache Hyperbel, wie der Hersteller auf Nachfrage bestätigte. Das als Cassegrain verkaufte
System entpuppt sich also als RC-System.

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Die oben beschriebene Kipp-Möglichkeit auf der Rückseite des Flats.
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Das IGramm zeigt eine deutliche Überkorrektur des Systems an, das auch nicht über einen falschen Spiegel-Abstand erklärt werden könnte. Die Verformung der
Streifen in sich selbst zeigen deutliche Zonen-Fehler an. Zieht man sowohl Astigmatismus und Koma ab, dann verbleiben allein für die Überkorrektur/sphärische
Aberration ein Strehlwert von 0.37 bzw. ein PV-Wert von L/1.4 - und das ist jenseits von PV L/10 der Wellenfront, als das dieses System verkauft worden war.
Leider ist dieses System bereits bezahlt und der "fröhliche" Besitzer bemüht derzeit einen erfahrenen Feinoptiker, diesen Schaden am Fangspiegel zu beheben.
Es gibt wenig Spiegel-Schleifer, deren Qualitäts-Angaben man wirklich trauen kann.


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