Optische Bank

Meine optische Bank besteht aus einer Vorrichtung, auf der Teleskope aufgelegt und ausgerichtet werden können. Die Ausrichtung erfolgt gegen einen hochgenauen 210 mm Planspiegel, der einen P.V Wert von 27,34 nm aufweist. Allerdings wird die größte Abweichung des Planspiegels nur am äußersten Rand des Spiegels in einem sehr kleinen Flächenbereich erreicht. Deswegen ist der RMS Wert mit 2,555 nm aussagekräftiger. Solche extremen Werte erreichen auch die besten Apochromaten nicht und natürlich müssen die Prüfmittel entprechend hochwertig sein um auch Geräte mit sehr hohen Strehlwerten erfassen zu können.

Für die Sichtprüfung wird ein Ansatz mit hochgenauem Strahlenteiler eingesetzt. Am Eingang sitzt die LED Leuchtquelle, welche über Blenden mit 8 µm, 5 µm oder 2 µm einen "künstlichen Stern" erzeugt. Das ausgesandte Licht durchquert das Objektiv zweimal, weil es über den Planspiegel zurückgeworfen wird. Dementsprechend erscheinen Fehler am Prüfobjektiv in doppelt so großer Auswirkung.

In Verbindung mit hellem Prüfstern und der ruhigen Luft können Beugungsbilder bei sehr hoher Vergrößerung z.B. in 3,4 mm und 2,4 mm Vixen HR Okularen betrachtet werden.

Durch Einsatz von Farbfiltern können die Sterne auch in einzelnen Farbbereichen untersucht werden. Auch kann ein Ronchiokular eingesetzt werden.

Um quantitative Messergebnisse zu erhalten, die Sphäre, Koma und Astigmatismus ausweisen, wird bei mir ein Interferometer nach Michelson eingesetzt. Die Prüfwellenlänge beträgt 532 nm.
Bei guten Rahmenbedingungen beträgt die Schwankung der Messergebnisse 1 bis 0,5 Strehlpunkte. Der Nachkommastelle sollte deswegen auf dem Protokoll keine besondere Bebachtung geschenkt werden.

Bemerkenswert ist jedoch immer wieder die Übereinstimmung der PSF Darstellung auf dem Prüfprotokoll mit dem visuellen Eindruck am künstlichen Stern.

Der beste bisher gemesse Apo war ein FLT 105/1000 mit einem Strehlwert von 0,996 und RMS Wert von 5,55 nm bei 532 nm.

Das Prüfergebnis dieses Objektivs mit Strehlwerten über 99 % wurde an zwei Orten mit zwei verschiedenen Planspiegeln zur Gegenprobe erreicht, was Vertauen in diesem Aufbau gibt.
Allerdings wird bei meinen Messungen gegenüber einem professionellen Aufbau nicht der Anteil an Fehlern erfasst und abgezogen, welcher durch den Aufbau selbst entsteht.
Selbst geringste Luftbewegungen verändern auch das Messergebnis, so dass in der Regel mehrere Interferogramme ausgewertet werden.

Erfahrungen an der optischen Bank:

Seit 2017 steht mir diese optische Bank zur Verfügung, deren Zubehör sich ständig weiterentwickelt. Ich verwende Sie für die Eingangskontrolle von Teleskopen des Wareneingangs von Kaufprodukten, zur Qualitätssicherung der eigenen Produkte und stelle Sie auch Kunden zur Überprüfung Ihrer eigenen Geräte zur Verfügung. So konnte ich mittlerweile eine große Zahl von Apos verschiedenster Marken durchsehen.

Hier eine Liste an Auffälligkeiten, die mir interessant erscheinen:

  • In der Regel erzeugt die optische Bank mehr Ernüchterung als Freude bei den Menschen

  • Deutlich sichtbare Fehler auf der Bank wurden in der realen Beobachtung der Nutzer oft nicht wahrgenommen

  • Nahezu jedes Gerät zeigt einen sichtbaren Anteil von Koma und Astigmatismus

  • Auch sehr gute Apochromate zeigen bei hohen Vergößerungen keine identischen Intra-extrafokale Muster

  • Die optische Bank ist sehr sensitiv im Erkennen von Streulicht um den künstlichen Stern. Die Auswirkungen senken den Kontrast und erzeugen Halos um helle Sterne bei Fotografie. Flächiges Streulicht ist unter realen Beobachtungen kaum zu sehen, am hellen Stern auf der Bank aber nicht übersehbar. Diesem wichtigen Qualitätskriterium wird in der "Szene" kaum Beachtung geschenkt, eben weil es nicht auffällig ist.

  • Selbst in der Praxis als farbreine Apos bekannte Geräte zeigen auf der optischen Bank noch Unterschiede in der Farbreinheit, welche sich nur vergleichend bewerten lassen

  • Apochromate mit ähnlicher Strehlkurve und Öffnung können entgegen der Erwartung dennoch deutlich sichtbare Unterschiede in der Farbreinheit zeigen

  • Auch 100 mm Optiken benötigen teilweise über eine Stunde in der Temperaturanpassung, selbst bei Temperaturunterschienden von kleiner 5 Kelvin. Bei größeren Optiken kann die Anpassung mehrere Stunden dauern, insbesondere bei Temperaturunterschieden von 20 Kelvin, bis der Einfluss verschwindet. Hier gibt es je nach Gerätetyp sehr große Unterschiede in der Anpassungsgeschwindigkeit und in der Größe der Auswirkung am künstlichen Stern

  • Apochromate mit Neigung zu einem helleren ersten Beugungsring im Weißlicht erscheinen oft subjektiv recht ansprechend, erreichen aber häufig nicht die höchsten Strehlwerte

  • Bei sehr gut farbkorrigierten Apos können am feinen ersten Beugungsring noch Unterbrechnungen oder Inhomogenitäten gesehen werden, auch wenn die Messwerte über 0,97 Strehl liegen.

  • Formabweichungen am Kernbild, wie z.B. Dreiwelligkeit, verschlechtert häufig den Strehlwert nur gering. Dagegen können subjektiv sehr runde und definierte Sternabbildungen in manchen Fällen unerwartete Messergebnisse, knapp unter 0,95 zeigen. Die häufig genannte "Bilderbuchabbildung" am scharfen Stern ist kein Garant für einen sehr hohen Strehlwert. Ein hoher Strehlwert von 0,95 ist noch kein Garant für eine "Bilderbuchabbildung", weil die Anteile der leichter sichtbaren Abberationen noch genügend Freiheit haben. Erst ab Srehlwerten von 0,98 ist eine sehr gute "Figur" sichergestellt.

  • Kosmetische Auffälligkeiten wie feine Kratzer oder kleine Beschichtungsfehler, Schmutzpartikel, Staub usw. zeigen in der Regel beim Durchsehen keine Auswirkung. Gerade hier stehen die Sorgen der Besitzer im Widerspruch zu den realen Auswirkungen.

  • Die Erfahrung zeigt, dass Abberationen sichtbar auf der optischen Bank am realen Himmel häufig unerkannt bleiben. Allerdings lassen sich in der Praxis bei einem direkten Vergleich von einem Gerät zum Anderen ebenfalls feine Qualitätsunterschiede erkennen. Auch bei der optischen Bank braucht es Referenzoptiken um am künstlichen Stern besser bewerten zu können.