18. Juli 2011            Bericht Teil eins: GSO 8" RC - Hauptspiegel-Zentrierung - für Andi

D064A für Andi 8-inch GSO RC Abrollverfahren
D064 * @ GSO 8" RC - Hauptspiegel-Zentrierung über Laser-Beam
D065 * GSO 8" RC 203/1624 Auf die Spitze getrieben Hauptspiegel Restastigmatismus eliminieren
094A GSO 8-RC Zentrierung in drei Schritten

Siehe auch: Neues GSO 8" f/8 RC - Ritchey-Crétien 203/1624

Wenn der Strehl-Wert für solche Fälle niedrig ausfällt, werden solche fotografisch konzipierten Systeme wie das GSO RC-System erst einmal abgelehnt.
Dabei wird das Testergebnis N U R auf der opt. Achse erstellt und sagt nichts über D094 die Abbildung im Feld aus und die Frage bleibt deshalb unbeantwortet,
wie tauglich ein solches - scheinbar fehlerhaftes - System tatsächlich für die Astrofotografie ist. Angesichts einer Strehl-Fixierung, die einen solchen
Wert ohnehin nicht richtig einordnen kann, melden sich die "Unfehlbaren der richtigen Strehlermittlung" in den Foren lautstark zu Wort, und vernebeln
vollends die richtige Fragestellung.

Hier im konkreten Fall geht es um die Hauptspiegel-Zentrierung der GSO RC-Systeme, mit der viele, viele Sternfreunde offenbar sehr erfolgreich
Astro-Fotos aufnehmen, wie Beispiele beweisen können. Der Toleranzbereich für fotografische Systeme liegt offenbar weit unter dem Begriff beugungs-
begrenzt, das bei einem Strehl von 0.80 anzusiedeln wäre.

Nun habe ich schon sehr viele GSO RCs nachzentriert. Dabei ist die Fangspiegel-Zentrierung vor einem Planspiegel oder am Himmel kein Problem.
Das Verfahren ist im ersten Bild unten eingeblendet. Man braucht also bei richtiger Kollimierung des RC-Hauptspiegels nur ein paar Minuten, bis
die Zentrierung des Fangspiegels stimmt. ............... . . . und oft wird dann beim Transport die allerschönste Zentrierung wieder zunichte gemacht.

Ein paar Vorbemerkungen zur Einleitung:

Bei jedem opt. System spielt der Tubus eine untergeordnete Rolle. Ein Newton-System aus Haupt- und Fangspiegel kann auch schief in einen Tubus
eingebaut sein, und funktioniert trotzdem, wenn nur die opt. Bauteile zueinander richtig kollimiert sind. Das gilt auch für ein RC-System, wenn die
opt. Komponenten streng auf der opt. Achse zentriert sind, den Okular-Auszug mit eingeschlossen. Man wird sich also in beiden Fällen nicht am Tubus
orientieren dürfen, weil man nie weiß, ob die mechanische Achse identisch ist mit der opt. Achse. Damit werden die Zentrier-Möglichkeiten prinzipiell
eingeschränkt.
Die GSO RSs leiden unter zwei strehl-mindernden Fehlern:
01. zum einen die Über- oder Unterkorrektur, was man über den Spiegelabstand regeln kann, verschiebt aber die Fokuslage im Verhältnis 1 : 10
02. zum anderen der Astigmatismus, wenn er über eine fehlerhafte HS-Zentrierung verursacht wird. Das gilt nur für ausgekühlte Systeme.

Ad 01: Im vorliegenden Fall konnte eine mäßige Unterkorrektur durch eine Abstandsverkürzung von HS und FS beseitigt werden. Das zieht zwar den
Strehlwert "nach oben" ändert aber am Effekt der Obstruktion wenig, die prinzipiell die Lichtenergie teilweise in die Beugungsringe verschiebt und
damit den Scheibchen-Durchmesser geringfügig stärker "aufbläst". Und weil das Ganze weiterhin rund ist, wird es fotografisch kaum bis nie bemerkt.
Im 4. Bild wurde rechts unten dieser Sachverhalt dargestellt. Siehe auch: Strehlwert und Obstruktion

Ad 02. Der Astigmatismus hat mehrere Ursachen: a) er entsteht über einen schlecht temperierten Hauptspiegel, wenn also das System nicht aus-
gekühlt ist. b) er entsteht über einen falsch zentrierten Hauptspiegel, siehe dazu die ZEMAX-Simulation vorletztes und letztes Bild unten. c) der
Hauptspiegel wurde über die Fassung geklemmt und bekommt Druck und d) der Hauptspiegel selbst wäre etwas astigmatisch. e) alle Möglichkeiten
sind miteinander anteilig kombiniert.

Damit schält sich heraus, daß die Zentrierung des Fangspiegels vergleichweise einfach, dafür die Hauptspiegel-Zentrierung umso anspruchvoller ist.
Und genau für diesen Fall gibt es mehrere Lösungen, die mehr oder weniger erfolgreich sind:

http://www.rcopticalsystems.com/support/images/RCOS_Collimation_V3.wmv Im Web gibt es diesen, scheinbar informativen Film, der mit einem Takahashi
Collimator den Versuch startet, so ein RC-System zu zentrieren: Dieser Collimator ist eine Kombination aus Keplerfernrohr mit angesetzten Chesire-Okular.
Mit Blick auf den Sekundär-Spiegel, dem mittig ein kleiner Zentrier-Ring aufgedampft wurde, (siehe 7. Bild) könnte man im ersten Schritt den Sekundär-Spiegel
zum Okularauszug zentrieren und müßte im zweiten Schritt dazu den Hauptspiegel zentrieren, über dem Himmel oder einem Planspiegel. Habe ich also ebenfalls
probiert - und damit war das System gründlich verstellt, bzw. ich hatte mir einen ansehnlichen Astigmatismus eingehandelt.

Neues GSO 8" f/8 RC - Ritchey-Crétien 203/1624 ___ Hauptspiegel-Zentrierung beim Cassegrain-System Abrollverfahren
Über ein Abroll-Verfahren (siehe Link) läßt sich ebenfalls der Hauptspiegel zentrieren. Auch das funktioniert nur, wenn der Tubus im Okular-Auszug
und zugleich zentrisch in der Fangspiegel-Spinne gelagert wird. Etwas schwierig ist später die HS-Zentrierung, die so erfolgt, daß das Reflexbündel stehen
bleiben muß an irgendeinem Projektions-Schirm.

Im Folgenden soll nun ein weiteres ziemlich erfolgreiches opt. Verfahren vorgestellt werden, mit dem sich der vorhandene Astigmatismus
erheblich reduzieren läßt.

Vor einem 520 mm Durchmesser Zeiss Werkstattspiegel mit der Nr. 22 ist die Fangspiegelzentrierung nach der eingeblendeten Anleitung kein Problem, solange
man koordiniert vorgeht.

Der vorliegende GSO RC 8" war vorher fotografisch im Einsatz, und vielleicht bekomme ich dazu noch einschlägiges Bildmaterial. Am Test "künstlicher Sternhimmel"
wird der mit PV L/1.9 ermittelte Astigmatismus bei 1000-facher Vergrößerung in aller "Schönheit" sichtbar. Er liegt nahezu diagonal in der Wellenfront. Interessant
das dazu passende IGramm links unten eingeblendet und ohne Astigmatismus hätte man einen Strehl von ca. 0.90, in dem noch die Unterkorrektur steckt.

Beispiele für Astrofotos mit dem GSO RC findet man hier: http://paulhaese.net/GSORC8inchreview.html
oder hier: http://www.teleskop-service.de/Aufna...c.200mm.f8.php

Springen wir zunächst einmal zum Endergebnis, so zeigt bereits der Vergleich "VORHER" und "NACHHER", wie gravierend sich über die HS-Zentrierung die Qualität
der Optik verbessern läßt. Auch das Interferogramm zeigt andere Merkmale zwischen links (vorher) und rechts (nachher). Der Astigmatismus ist reduziert, und die
Unterkorrektur fast völlig verschwunden. Die Zentrierung links zeigt aber eine ganz andere Figur wie rechts unten, das dem Optimum entspricht.

Gehn wir also nochmals zum Eingangs-Zustand zurück, dann läßt sich ein weiteres Mal an der 444-fachen Vergrößerung des intra/extrafokalen Sterntestes der
Astigmatismus diagnostizieren. Im Fokus wieder das bekannte Kreuz in voller Kamera-Auflösung. Dieses Kreuz sollte also im Laufe der HS-Zentrierung verschwinden.
Links unten im Bild die über den Astigmatismus deformierte Wellenfront, und rechts unten die Auswirkung einer obstruierten Optik, wie es das RC-System darstellt.

Folgende Überlegung stand am Beginn dieses Verfahrens: Wie kann man die opt. Achse darstellen und in Abhängigkeit zu ihr die Hauptspiegel-Verkippung?
Ein normaler grüner Laser-Pointer mit 5 mW stellt bei 2 mm Beam-Durchmesser eine hinreichend genaue opt. Achse dar, die das RC-System zentrisch beim
Fangspiegel und zugleich bei Okularauszug durchstoßen soll: Links sieht man also eine 2 mm Lochblende und zugleich eine mit Ringen zentrierte Mattscheibe,
um okularseitig den Laser-Beam zu lokalisieren bzw. das System danach zentrieren zu können. In der Mitte die Lochblende von vorne, die die Mitte des
Sekundär-Spiegels darstellen soll. Wenn der Laser-Strahl "im Loch verschwindet", dann wäre auch dort der Strahl in der Mitte. Der Laser muß also mittig
beide Lochblenden passieren, was man an der Helligkeit einer nachfolgenden Wand gut studieren kann. Rechts im Bild erkennt man nun den Ursprung des
Strahls, der einen Abstand von ca. 830 mm von der Haltespinne des RC-Systems hat. Steckt man nämlich ein 5 mm Okular auf diesen Laser-Pointer, dann
wird aus diesem Parallel-Bündel ein Lichtkegel, wie Bild Nr. 8 zeigt. Und dieser Lichtkegel leuchtet den Haupt-Spiegel aus, der einen Lichtkegel wieder zurück-
sendet. Ist das System zentriert, dann entstünde IDEALERWEISE ein konzentrisches Bild. Das kann aber aus mehreren Gründen nicht sein. Trotzdem läßt
sich zunächst das System erst einmal besser zentrieren und später soweit zentrieren, daß der obere Erfolg zustande kommt. Dazu weiter unten noch mehr.

Vor der HS-Zentrierung sollte man sich mit dessen Zentrier-Möglichkeiten vertraut machen. Zunächst markiert man im Uhrzeigersinn die drei Paare mit "A", "B" und "C".
Danach liegt man die Zuordnung fest in Zugschraube (die größere Inbusschraube) und in Druckschraube (die kleinere Madenschraube) und sucht sich dazu passend die
Inbusschlüssel mit einem möglichst langen Hebel. Mißlich an der Anordnung der Zug- und Druckschrauben ist der Versatz auf dem Kreis. Die Zugschraube beschreibt
leider einen anderen Kippwinkel als die Druckschraube, weil diese nämlich einen erheblichen Abstand zur vorgenannten Schraube hat. Auch sind die Abstände leider
nicht einheitlich, was die Sache ebenfalls erschwert. Da man aber vor sich auf dem 5 mm Okular das Reflexbild des Hauptspiegels auf seiner Wanderung beobachten
kann, ist trotzdem eine kontrollierte Verkippung des HS in kleinen Schritten möglich. Zwischendurch sollte man aber immer wieder kontrollieren, ob der Laserbeam immer
noch die opt. Achse richtig darstellt und sich nicht versehentlich der Tubus verschoben hätte bei der HS-Zentrierung.

Die derzeit beste Zentrierung zeigt das folgende Bild, indem das Reflexbild des Hauptspiegel im 45° Winkel versetzt rechts zum Ursprung liegt und auf 14:30 Uhr zeigt.
Zu Beginn zeigte dieser Versatz in gleicher Größe auf 10:30 Uhr und erzeugte so einen signifikanten Astigmatismus. Diese Methode der HS-Verkippung ist besser
zu kontrollieren, als der Versatz des künstlichen Sternes im Okularauszug, wie ich ebenfalls ausprobierte. Man kann sich also regelrecht an das Optimum heran-tasten
muß aber immer wieder am Ergebnis überprüfen, ob die Kipprichtung stimmt. Das geht dann leichter, wenn man immer nur die Zugschraube der FS-Zentrierung löst,
und den Fangspiegel immer wieder einmal herausnimmt. Er läßt sich ja sehr leicht erneut zentrieren.

Nochmals die Darstellung der einzelnen Schritte: 01: Laser-Beam zentriert das System. 02. Wechsel zum diverenten Lichtbündel, 03. Reflexbild vom Hauptspiegel

Die Simulation über Zemax zeigt nur, daß über die Verkippung die bekannte Astigmatismus-Figur entsteht. Dabei läßt sich aber nicht die Richtung der Verkippung
ermitteln. Eine Verkippung von - 0.3 und + 0.3 liefert leider die gleichen Ergebnisse ab, sodaß nicht gesagt werden kann, in welche Richtung man zurückkippen soll.

Der Gegentest dreht zwar die Astigm-Figur um, aber auch da ist nicht klar, in welche Richtung zurückgekippt werden muß.

Somit verbleiben zur Hauptspiegel-Zentrierung entweder das Abrollverfahren, oder das Laser-Beam-Verfahren mit dem hier vorgestellten besseren End-Ergebnis.