Qualität von Apochromaten

Vorbemerkungen:

Der folgende, lange Text ist für alle sehr interessierten Leser gedacht, die sich tiefer mit dem Thema Apochromate beschäftigten möchten. Hier berichte ich über meine persönliche Erfahrung und die technische Entwicklung, die ständig fortschreitet.
Unter Hobbyastronomen, Händlern und Optik-Herstellern sorgt der Begriff „Apochromat“ nicht selten für Diskussionsstoff. Dies ist alleine schon der Tatsache geschuldet, dass keine allgemeingültige Norm für den Begriff „Apochromat“ existiert.
Der Begriff ist aus dem Griechischen abgeleitet und bedeutet frei von Farbe.

Mir ist es deshalb ein Anliegen meine Sichtweise über die Qualität von Apochromate darzulegen. Seit 1990 betreibe ich aktiv visuelle Beobachtung und seit 1996 Astrofotografie zu dessen Zweck ich mir den Wunschtraum einer eigenen Sternwarte erfüllt habe.
Der Besuch von Teleskoptreffen, Messen, Vereinstätigkeit, Astrourlaube, VdS usw. gehört wie bei vielen anderen Gleichgesinnten zur Ausübung des Hobbys.
Der Kauf meines ersten Refraktors 1990, einem Astrophysics Star 12ED, bescherte meinem Hobby erste intensive Beobachtungserfahrungen dem eine Phase des Informierens und der Entscheidung zum Kauf vorausging.
Nach einem Jahr der Nutzung wurden mir erst die Mängel am Zenitspiegel bewusst, die zu Strichsternen bei hoher Vergrößerung führen. Das konnte durch die Anschaffung eines hochwertigen Zenitspiegel behoben werden. Zweimal kaufen ist teurer als einmal in Qualität zu investieren, war die Lehre daraus. Den Blick nun auf Qualität gerichtet, ließen mich Zweifel zu der Optik nach Gewissheit suchen, weil ich zum damaligen Zeitpunkt nicht über die notwendigen Kenntnisse verfügte. Über Umwege fand ich mich dann im Prüfraum von Zeiss Jena mit dem Astro-Physics Star 12ED wieder, wo die dortigen Mitarbeiter, wohl auch aus Neugierde, der Reihe nach durch die Optik blickten und kurze Kommentare gaben. Von Verspannung, Dreiwelligkeit und der Nachfrage ob das Gerät ein Apo sein soll, war da die Rede.
Um es gleich vorweg zu nehmen, die genannten Auffälligkeiten hatten nichts mit der Qualität der Gläser zu tun, sondern nur mit dem nicht optimalen Zustand.

Aber wie sollte nun das Problem gelöst werden?

Ein Mitarbeiter bot an, das Objektiv genau zu prüfen, ob man die Abbildungsgüte verbessern kann. Wochen später nahm ich das Angebot an und nach drei Stunden Arbeit, in denen die zerlegten Gläser gereinigt, die Abstände verändert, die Linsen verdreht und schließlich zentriert wurden, hatte ich am Ende eine Optik, die mich begeisterte. Die Zweifel waren nun beruhigender Gewissheit gewichen. Es stellte sich bei mir die Erkenntnis ein, wie sensibel das Zusammenspiel aus Fassung und Gläsern wirkt.

Aus dieser Begegnung mit Peter Große entwickelte sich eine Freundschaft und in der Folge eine Zusammenarbeit in der Verwirklichung verschiedenster privater Teleskopbauprojekte, die sich in der Astro-Optik-Manufaktur nun als gewerbliches Unternehmen weiterentwickelt hat.
Der Austausch mit dem bekannten Optikrechner Dr. Jürgen Pudenz half mir im Verständnis weiter, wo meine Amateurvorstellungen von Optik Grenzen hatten und Peter Große machte mich mit Problemen und Lösungen bei der Optikherstellung vertraut, die mir völlig unbekannt waren. Ich musste auch feststellen, dass meine Vorstellungen von Qualität bei Apochromaten sich doch von der Herangehensweise eines Optikmeisters unterschieden.

Mein Ziel mit dem Artikel ist es, eine thematische Klammer um die Bereiche Fertigung, Beobachtungspraxis, Messwerte und rechnerische Angaben zu setzen.

Was ist das wichtigste Qualitätskriterium?

Bei Apochromaten ist nicht nur die vielbeachtete Farbreinheit oder die Glassorten-Wahl ausschlaggebend für den „Wow“-Effekt bei der Beobachtung, sondern ebenso, wie gut die Optik ausgeführt wird.
Wesentlich ist, wie die Flächen der Linsen bearbeitet werden und insgesamt die sphärische Korrektur des Objektivs ausfällt. Wenn die Fertigungsqualität nicht ausreichend gut durchgeführt wird, erübrigt sich eine Diskussion über Farbreinheit.

Wieviel Apochromasie soll es sein?

Die Frage erscheint vermutlich merkwürdig, da im Wort Apochromat bereits „Farbreinheit“ enthalten ist. Neben dem bekannten Farblängsfehler darf der wellenlängenabhängige Öffnungsfehler nicht außer Acht gelassen werden.

Farblängsfehler:
Refraktoren nennen in der Regel auf der Fassung Durchmesser und Brennweite. Die Brennweite kann in einer Prüfung genau gemessen werden und bezieht sich auf die Hauptwellenlänge 546nm (Grün).
Andere Farben wie 480nm oder 644nm fokussieren sich kürzer oder länger als die Wellenlänge 546nm. Diese Abweichungen werden in Mikrometer gemessen. Bereits aus der Glaspaarung berechnet der Optikrechner, wie groß die Abweichungen jeweils sind.
Zum Glück müssen die Farben sich nicht exakt in einem Punkt treffen, sondern es ist ausreichend die Brennweiten so nahe zusammen zu bringen, dass Sie innerhalb der wellenoptischen Schärfentiefe liegen.

Der RC-Wert gibt Auskunft über das Verhältnis von Brennweitendifferenzen zur wellenoptischen Abbildungstiefe. Bei Werten kleiner/gleich 1 ist die Anforderung an den Farblängsfehler für visuelle Beobachtung erfüllt.

Siehe hierzu Was ist ein visueller Apochromat?

Wellenlängenabhängige Öffnungsfehler:

Die sphärische Korrektur sorgt dafür, dass sich die Strahlen von der Mitte des Objektivs und der Randbereiche gleichermaßen in einem Punkt treffen.
Die Mehrzahl der Apochromate erreicht eine optimale Korrektur des Öffnungsfehlers nur in einer Farbe! Das ist systembedingt bei vielen Apochromaten so der Fall und üblicherweise wird die optimale Korrektur auf die Hauptfarbe Grün (546nm) gelegt.
Abweichungen davon in anderen Wellenlängen (Nebenfarben) beschreibt man mit „Überkorrektur“ oder „Unterkorrektur“. Diese Abweichungen sind bereits in der optischen Rechnung enthalten, also keine Fehler der Fertigung.

Die Kunst in der Fertigung liegt einerseits darin die tatsächliche Korrektur möglichst hochwertig umzusetzen und anderseits darin, das Optimum auch wirklich bei der Farbe Grün zu treffen.

Der wellenlängenabhängige Öffnungsfehler hat eine starke Auswirkung auf die Bildqualität.
Bei modernen Apochromaten ist der Farblängsfehler in der Regel klein, jedoch begrenzt der wellenlängenabhängige Öffnungsfehler die Leistung und wird dann zum bestimmenden Faktor für das Gesamtergebnis „polychromatischer Strehlwert“.

Der wellenlängenabhängige Öffnungsfehler wird auch als Gaußfehler oder Sphärochromasie bezeichnet.

Zusammenwirken von Farblängsfehler und wellenlängenabhängigem Öffnungsfehler

Der wellenlängenabhängige Öffnungsfehler wird im Fokus der jeweiligen Farbe bestimmt. Beobachtet wird mit einem festgesetzten Fokus, rechnerisch auf „Grün“ festgelegt.
Da sich durch den Farblängsfehler ein Defokus für andere Farben ergibt, erhöht sich die Gesamtsumme aus Öffnungsfehler und Defokus für die Nebenfarben.

Wie kann Abbildungsqualität geprüft werden?

Ein einzelner Strehlwert auf einem Protokoll hilft nur eingeschränkt weiter, dagegen ist für einen erfahrenen Amateur eine Beobachtung von Jupiter bei guter Luftruhe eine Eröffnung. Eine vergleichende Beobachtung ist auch für einen Beobachter mit weniger Erfahrung tauglich, um nur mit den Augen Sicherheit zu gewinnen ob ein Apo taugt oder nicht. Ein Sterntest am realen Stern erlaubt dem erfahrenen Beobachter ebenfalls Qualitäten festzustellen, anderseits gibt es hier auch reichlich Möglichkeiten für Fehldeutungen. Wetterunabhängig ist es sehr vorteilhaft eine optische Bank mit genauem Planspiegel nutzen zu können. Der künstliche Stern durchläuft das Objektiv zweimal und zeigt bei der ruhigen Luft im Prüfraum Fehler in einer Deutlichkeit, wie Sie am realen Himmel nicht wahrgenommen werden können. Zeigt sich hier kein sichtbarer Fehler im Fokus, ist das Objektiv in der Praxis mit hoher Wahrscheinlichkeit ebenfalls sehr gut. Auch hier braucht es Erfahrung um Besonderheiten außerhalb des Fokus richtig bewerten zu können. Dieses Prüfmittel „Optische Bank“ steht bei mir zur Verfügung, was in der Regel Kunden bei Abholung Ihrer Optik gerne nutzen.

Um systembedingte Auswirkungen auszuschließen, ist die Verwendung eines Grünfilters hilfreich.
Relativ leicht ist die Beurteilung am scharfen Stern. Ein rundes Kernbild umgeben von einem zarten Beugungsring schließt Astigmatismus und Koma in nennenswerter Größe aus. Für die Beurteilung der sphärischen Korrektur werden intra- und extrafokal die sich zeigenden hellen und dunklen Ringe betrachtet und auf Gleichmäßigkeit geprüft. Peter Große nutzt hier das Einschieben einer Messerschneide in den Strahlengang und beobachtet die sich zeigenden Fläche, bzw. die Art und Weise des Abdunkelns um eine vertiefte Aussage über diesen Bereich machen zu können.

Bei der Fertigung gilt es genau zu Wissen in welchen Bereichen eine örtliche Politur noch winzige Mengen von Material abtragen soll, um sich der Linsen-Idealform zu nähern. Korrekturen an einem Objektiv werden nur an einer Außenfläche vorgenommen, geprüft wird aber das ganze Objektiv. Einzelne Linsen bzw. Flächen können und werden während des Herstellungsprozesses interferometrisch geprüft um eine quantitative Aussage zu erhalten und um den berechneten Sollbereich der Passungen einzuhalten.
Ist die Fertigung beendet, erfolgt die „Vergütung“ der Oberflächen. Ab dem Zeitpunkt ist an den Glasflächen keine Änderung mehr möglich. Auch der sorgfältige Einbau der Linsen, die Lage der Linsen zueinander und die Abstände zwischen den Linsen sind sehr wesentlich. Eingriffe in diesem Bereich sind auch nachträglich möglich.

Der Prozess ist ständig von Prüfungen begleitet um das Optimum an Abbildungsleistung herauszuholen. Das benötigt Zeit, weil an austemperierten Optiken geprüft wird.

All die genannten Fertigungsschritte wirken bei der Sterntestprüfung am fertigen Objektiv zusammen.

Für eine umfassende Prüfung eines fertigen Objektivs braucht es Messungen in Wellenlängen von 486nm bis 656nm. Bei hochwertigen, photovisuellen Apochromaten wird der Bereich bis auf 436nm ausgeweitet.
Durch die Messung in mehreren Wellenlängen kann nicht nur der Farblängsfehler bestimmt werden, sondern auch der Gaußfehler. Das leisten Programme, welche interferometrische Bilder auswerten, die an einer optischen Bank gewonnen wurden.
Die Auswertung zeigt dann auch, ob die optimale sphärische Korrektur von Grün auf eine andere Wellenlänge verschoben wurde.

Strehlwerte:

Bei der realen Beobachtung am Himmel wirken alle optischen Fehler zusammen. Messungen und Programme können jedoch die Anteile der Fehler einzeln bestimmen und aufsummieren. Unser Auge hat keinen eingebauten Rechner und Fehler sind manchmal mehr, manchmal weniger deutlich sichtbar. So entspricht der Strehlwert nicht unbedingt dem, was unser Auge wertet.
Sphärische Aberration ist relativ schwer zu erkennen, während Astigmatismus deutlicher auffällt, es kommt auf die Höhe der jeweiligen Fehler an!

Hierzu drei Bildbeispiele:

Alle Refraktoren haben bei Messungen mehr oder weniger Anteile von sphärischer Aberration, Koma und Astigmatismus.
Neben den genannten Fehler gibt es auch bestimmte Fehlerformen wie z.B. „Dreiwelligkeit“, die häufiger vorkommen. Abbildungsfehler hat der Nobelpreisträger Frits Zernike in den nach Ihm benannten Zernike-Polynomen beschrieben. In den “Zernikes“ ist eine Ordnung von Abbildungsfehlern festgelegt. Auswerteprogramme können die Anzahl der verwendeten Zernike-Polynome begrenzen. Z.B. 9, 16, 25
So können bei gleichem I-Gramm unterschiedliche Ergebnisse für die Strehlwerte erhalten werden, je nachdem ob Aberrationen höherer Ordnung berücksichtigt werden oder nicht!
Messungen haben ebenfalls Toleranzen und eine etwas kritische Haltung zu Messungen oder Protokollen kann nicht schaden. Der Messvorgang ist auch von Umwelteinflüssen abhängig und wenn eine hohe Messgenauigkeit angestrebt wird, müssen Einflüsse bestimmt werden oder ausgeschaltet werden.
Im Unterschied zu Amateurmessungen wird z.B. bei Profimessungen mit hohem apparativen Aufwand zunächst das Messsystem selbst geprüft und der Fehler des Messsystems bestimmt.
Dort sind die Räume auch klimatisiert um immer gleiche Bedingungen zu ermöglichen.

Ich bezeichne Werte über 0,9 Strehl als gut, und besser 0,95 als sehr gut unter der Annahme, dass die Messung ordentlich durchgeführt wurde und keine Ausschlüsse außer Fokus und Verkippung vorgenommen wurden, die systembedingt sind. In der Massenfertigung sind Strehlwerte von z.B. 0,95 nur zufällig oder mit Glück zu erreichen, in der Regel wird hier 0,8 garantiert. Bei Einzeloptimierung von Objektiven im hochwertigen Bereich sind Werte von 0,94 und höher die Regel.
Je größer die Optik, umso größer wird der Aufwand das Ziel von 0,94 oder besser zu erreichen.

Diese Werte beziehen sich auf die Prüfwellenlänge von typischerweise 532nm. Es sind Laser in dieser Wellenlänge bezahlbar verfügbar, während Laser mit exakt 546nm nicht zur Verfügung stehen. Bei Profimessungen habe ich jedoch schon Protokolle mit der Prüfwellenlänge von 543,4nm gesehen. Üblich sind auch Messungen in der Wellenlänge 632,8nm (Rot).
Diese Messung ist als zusätzliche Information interessant, jedoch sollte in dem Wellenlängenbereich geprüft werden, für welche die Optik optimiert wurde.
Bei Optiken, die einen Strehlkurvenverlauf ähnlich wie die der FLT Optiken haben, ist der Einfluss der Prüfwellenlänge dagegen gering. Siehe die Strehlkurve zu den FLT Optiken unter „Produkte“.

Der gemessene Strehlwert ist nicht immer vergleichbar mit dem realen Wert unter Beobachtungsbedingungen, welcher in der Regel nicht bekannt ist. Die Temperaturanpassung spielt hier eine große Rolle und insbesondere dicke Gläser mit starken Radien machen Probleme. Das ist bei größeren, lichtstarken Tripletts stärker der Fall und sie „hinken der Idealform hinterher“. Bei ständig ändernden Temperaturen erreichen sie den gemessenen, optimalen Zustand tatsächlich nie!
Deswegen kann es durchaus sein, dass eine Optik mit geringerem Strehlwert auf einem Protokoll im praktischen Einsatz besser abschneidet, als ein System mit Idealwerten.

Strehlkurven:

Die Gesamtabweichung wird in Abhängigkeit der Wellenlänge in der Strehlkurve dargestellt. Dabei entspricht ein Strehlwert von 1 einer perfekten Abbildung, welche üblicherweise bei 546nm (Grün) erreicht wird. Für die übrigen Wellenlängen ergeben sich die Strehlwerte durch den Abzug der jeweiligen Farblängsfehler und Öffnungsfehler vom Optimum 1.

So wird mit einer Grafik praktisch alles Wesentliche vereint und sehr übersichtlich dargestellt. Ein Interessent kann aus der Strehlkurve schließen, welche Leistungen vom Objektiv zu erwarten ist.

Gemessene Fehler bei einer Prüfung können einerseits auf die endliche Fertigungsqualität zurückgeführt werden, anderseits gibt das Design eines „Apos“ Grenzen vor, die es in der Fertigung möglichst nahe zu erreichen gilt. Was rechnerisch nicht erreichbar ist, darf bei einer Messung nicht dem Objektiv kritisch angelastet werden!
Um eine Messreihe bei einer Prüfung auswerten zu können sollte bekannt sein was bei gegebenem Design möglich ist.

Der große Vorteil der Strehlkurve ist, dass sowohl der Farblängsfehler wie auch der wellenlängenabhängige Öffnungsfehler zusammen dargestellt werden. Bei unseren Strehlkurven ist dabei der Fokus fest auf Grün (546nm) eingestellt, damit der Farblängsfehler berücksichtigt wird. Diese Farbe wird als Hauptfarbe verwendet und die sphärische Korrektur ist hierfür optimiert.
Würde jede Farbe fokussiert werden, wäre der Verlauf der Kurve etwas besser, aber die Aussagekraft geringer!
Bei den Kurven der FLT Optiken wurden die Strehlwerte für Wellenlängen von 440nm bis 700nm in einem Abstand von 20nm rechnerisch bestimmt. Die Kurve entsteht durch Interpolation basierend auf einem Polynom.
Die Strehlkurven sind in der Regel auf 20°C berechnet. Da der Brechungsindex der Gläser sich mit der Temperatur ändert ist es nicht verwunderlich, dass sich auch die Kurve bei Temperaturänderung verändern wird. Eine Messung bei 20°C Raumtemperatur entspricht nicht exakt dem, was ein Beobachter in kalter Nacht real erhält.

Beim Lesen der Kurve muss man sich über die Bedeutung der Wellenlängen im Klaren sein. Für fotografische Anwendung kann die volle Bandbreite von 440nm bis 700nm umfänglich mit CMOS oder CCD Sensoren abgebildet werden, jedoch auch hier mit unterschiedlicher Quanteneffizienz. In der Regel begrenzen Filter den spektralen Durchlass im Bereich von 400nm bis 700nm. Bei 400nm wird praktisch jeder Refraktor in der Strehlkurve nicht mehr beugungsbegrenzt arbeiten, was in der Praxis zum Glück vernachlässigt werden kann.

Bildquelle: https://www.stemmer-imaging.de/de/grundlagen/spektrale-empfindlichkeit/

Nur die wenigsten Apochromate erreichen bei der Wellenlänge 436nm (violett) Werte über der „Beugungsgrenze“ von 0,8. Der FLT 105/1000 gehört dazu, der FLT 135/1080 erreicht dieses Kriterium nicht.
Diese waagrechte Linie „Beugungsgrenze“ entspricht der zulässigen Defokussierung der Auffangebene, bei der die Intensität der Bildpunkte um 20% abnimmt.

Die Beugungsgrenze von 0,8 ist auf den max. möglichen Strehlwert 1 bezogen. Selbst ein Stehlwert von 1 bildet einen Stern nicht als idealen Punkt ab, sondern als Fläche umgeben von schwachen konzentrischen Ringen. Eine Optik von idealer Qualität ist frei von Abbildungsfehlern aber dennoch begrenzt von der Beugung.

Deswegen ist der Begriff „beugungsbegrenzt“ zweideutig.

Unterhalb von 0,8 leidet das Auflösungsvermögen spürbar, es ist jedoch keine harte Grenze, deren Überschreiten oder Unterschreiten eine Reaktion auslöst. Werte höher als 0,8 sind wünschenswert, weil Sie mehr Kontrast bei feinen Details leisten können, was sich z.B.bei Planetenbeobachtung positiv auswirkt. Hier kann ein MTF Diagramm zusätzlich eine genauere Darstellung liefern (siehe etwas weiter unten).

Für fotografische Anwendung in Langzeitbelichtung wird es praktisch auch bei einem Strehlwert von 0,99 zu einer Verschlechterung der Sternabbildung auf Aufnahmen durch Luftunruhe kommen, welche einer „Verwaschung“ der Abbildung gleichkommt.
Deswegen ist davon auszugehen, dass sich Langzeitaufnahmen mit Strehlwerten einer Optik von 0,99 oder 0,8 in der Schärfe nicht unterscheiden, solange kein stärkerer Astigmatismus oder Koma im Spiel ist.
Dennoch können fotografisch auch schwächste Lichthöfe und Streulicht erfasst werden, was sich unter Umständen störend auf das Bildergebnis auswirken kann. Die Lichtmenge, die im Kernbild bei Strehlwert 1 konzentriert ist, geht bei schlechteren Strehlwerten nicht einfach verloren, sondern das Licht wird in die umgebenden Beugungsringe umgeleitet.

Werte von 0,5 und höher würde ich bei der Wellenlänge von 436nm (violett) als sehr gut bezeichnen. Wer sich mit Testberichten und der Materie näher beschäftigt wird feststellen, dass auch nur sehr wenige Geräte solche Werte in dieser Wellenlänge erreichen!
Die Wichtigkeit dieser Wellenlänge halte ich für weniger bedeutend, jedoch als Benchmark für hochwertige und farbreine Apochromate geeignet, wenn noch feinste Unterschiede herausgestellt werden sollen.

Vielleicht ist es erschreckend zu erfahren, dass der Strehlwert unser 2Iinsigen Apos bei einer Wellenlänge von 436nm nur noch ca. 0,04 beträgt!
Die Wellenlänge von 436nm hat visuell jedoch praktisch keine Bedeutung. Unsere Augen lassen im tieferen Blau und Rot sehr stark in der Empfindlichkeit nach. Menschen haben sehr unterschiedliche Farbwahrnehmung und im Alter lässt die Fähigkeit der Wahrnehmung von Farben zusätzlich nach.
Dr. Pudenz bevorzugt im Design die Wellenlängen von 480nm und 644nm, statt den üblichen 486nm und 656nm für visuelle Apos.
Im roten Wellenlängenbereich geht die Empfindlichkeit der Augen bei 700nm bereits gegen Null. Im blauen Spektrum kann Sehfähigkeit bei 380nm und ausreichender Beleuchtung beginnen, bei manchem Beobachter beginnt dieser Bereich jedoch ab 420nm. Schwache Lichthöfe um Sterne im blauen Licht geben zu wenig Anregung für unsere Augen um wahrgenommen zu werden. Auf der optischen Bank bei kräftiger Beleuchtung und einem 5ym Stern lassen sich blaue Halos um Sterne erkennen, die unter realen Bedingungen unsichtbar bleiben.

Die Anforderungen, die ein visueller Apo stellt, sind nicht so leicht zu erfüllen. Auch Dreilinser mit FPL53 Element können hier versagen, wenn die Ausführung nicht optimal durchgeführt wurde und umso mehr, wenn die heute übliche hohe Lichtstärke zusätzlich belastet.

Wird die genannte strenge Forderung „visueller Apo“ erfüllt, erscheint die Abbildung im Fokus visuell farbrein. Das hat sich in der Praxis so bestätigt und selbst wenn die Forderung real knapp verfehlt wurde, ist noch keine Einschränkung in der Realität bemerkbar.
Diese Forderung wird nicht alleine dadurch erfüllt, dass auf der Fassung Triplett oder FPL 53 steht. Die Voraussetzung oder Chance ist natürlich vorhanden und Spitzenfirmen erreichen mit dem gleichen Glasmaterial viel mehr als weniger anspruchsvolle Hersteller!
Die reale Umsetzung einer Strehlkurve unter Verwendung von ED-Glas ist eine schwierige Aufgabe.
Deswegen sollten Optiken nicht alleine anhand der Strehlkurve verglichen werden, sondern auch in der Beobachtung.

Betrachtet man die FLT Optiken für visuelle Anwendung und schränkt die Grafik auf den wichtigen spektralen Bereich ein, sehen die Grafen wie folgt aus.

Der Strehlkurvenverlauf der FLT Optiken ist nun so gut, dass sich eher die endliche Fertigungsgenauigkeit limitierend auswirkt als das Design.

Polystrehl:

Für die visuelle Beobachtung gibt es Bestrebungen, den komplexen Strehlkurvenverlauf mit der photopischen Empfindlichkeitskurve des Auges zu wichten und in einer Zahl auszudrücken.

Zu Bedenken habe ich dabei folgendes:

  • Das farbliche, teleskopische Sehen liegt durchaus im mesoptischen Bereich (Dämmerungssehen) Hier wirken sowohl Stäbchen wie Zäpfchen im Auge zusammen und es kann nicht von der photopischen Empfindlichkeitskurve ausgegangen werden.
  • Das Farbempfinden der jeweiligen Personen unterscheidet sich hier stärker voneinander

Schließlich liegt der Polystrehlwert beispielsweise für unsere Zweilinser bei 0,95 und die FLT hätten 0,99/0,98 auszuweisen. Durch die geringe Wichtung der Nebenfarben werden größere Unterschiede der Qualität im tiefen Blau oder Rot soweit harmonisiert, dass ein unterschiedlicher Verlauf der Strehlkurve in einer einzigen Prozentzahl praktisch „verschwindet“.

Grundsätzlich macht eine Wichtung durchaus Sinn, weil nicht alle Farben perfekt korrigiert werden können. Der Hauptfarbe „Grün“ könnte z.B. der Wert 1 zugedacht werden und den Nebenfarben jeweils 0,5 für den blauen und roten Rand des verwendeten Spektrums.

Bei der Betrachtung polychromatischer Strehlwert mit Wichtung 1 für alle Farbe würden sich die Unterschiede der Apochromate sehr deutlich zeigen. Insbesondere wenn der betrachtete Spekralbereich von 436nm bis 706nm reicht, wie es bei fotografischer Anwendung Sinn macht.

MTF-Diagramme

Die Qualität der Optik zeigt sich im Verlauf der MTF Kurve. Sie trägt den Bildkontrast gegenüber Linienpaaren/mm auf. Dazu kann man sich Linienpaare mit schwarz-weißen Balken vorstellen, deren Abstände immer enger werden. Der Kontrast nimmt bei feineren Objektstrukturen stetig ab.
Anfangs gibt es klare schwarz-weiße Kantenpaare die später zu grauen Strukturen verwaschen.
Je mehr Kontrast die Optik bei feinsten Strukturen liefert, desto besser ist sie.
Hier wird die ideale Abbildung der gegebenen Öffnung mit der berechneten Abbildungsleistung verglichen. Die berechnete Abbildungsleistung bezieht sich auf einen Polystrehl über das verwendete Farbspektrum, dessen Wichtung bekannt sein muss. Bei Farbaufnahmen oder visueller Planetenbeobachtung wirkt sich der Verlauf der Kurve auf die Detailwahrnehmung aus.

Diagramme unserer Optiken als Beispiel zum Verständnis. Zu beachten ist der unterschiedliche Verlauf der MTF Kurven 180/900 durch die Auswahl der Wellenlängen bei polychromatischer Betrachtung. Hier wurde die Wichtung auf 1 für jede Farbe gesetzt.

Wo liegt der Gewinn von FLT Optiken zu den ED-Zweilinsern, wenn doch bereits hier Farbreinheit im visuellen Bereich erreicht wurde?

Die FLT Optiken bieten visuell mehr als nötig, aber das ist sicherlich kein Nachteil, sondern bietet Sicherheit und Verbesserung in Nuancen.
Meine Erfahrung mit ölgefügten Fluorit-Tripletts zeigt eine max. Farbsättigung z.B. an Sternen und eine besondere „Härte“ in der Abbildung. Grautöne lassen sich in sehr feinen Abstufungen unterscheiden. Dies ist bei der Mondbeobachtung besonders eindrücklich feststellbar.
Der bessere Kurvenverlauf bietet Reserven, wenn Temperaturen die Wirkung des Objektivs verändern, für die es berechnet wurde (20°C).
Nahe am machbaren Limit zu arbeiten gibt ein gutes Gefühl. Die feinen Gewinne im Vergleich zu einem Apo der die Anforderungen knapp „visueller Apo“ erreicht, lassen sich in der Regel erst beim direkten Vergleich erkennen und je nach Person kann der Unterschied als bedeutend oder auch nicht bedeutend gewertet werden. Womöglich wird er je nach Person auch gar nicht bemerkt.
Bei der so häufigen Fehlersuche am Stern außerhalb des Fokus findet sich der Betrachter dem Ideal näher. Meine obige Beschreibung ist auf den Beobachtungsgewinn im Fokus ausgerichtet, wo tatsächlich Beobachtung stattfindet.

Politur

Ein wesentlicher Aufwand in der Fertigung ist die Politur. Es gibt Gläser, die sich gut bearbeiten lassen wie z.B. BK7 Glas und eben auch Gläser, die sich nur schwierig bearbeiten und Polieren lassen. Dazu gehören FPL-Gläser! Der Aufwand der Bearbeitung steigt auch innerhalb dieser Glasfamilie von FPL 51 zu FPL 53 erheblich an, so dass der Mehraufwand in der Bearbeitung die Kosten verdoppelt, wenn es denn gut umgesetzt sein soll. Eine schlecht polierte Oberfläche von FPL 53 beeinträchtigt natürlich die Abbildungsqualität. So wurde FPL-55 auch im Hinblick auf bessere Bearbeitbarkeit entwickelt. Das ist jedem Optiker bewusst, jedoch ein völlig vernachlässigter Umstand für den Kunden. Hier kann der rechnerische Vorteil von FPL 53 in der Bearbeitung der Oberfläche seine Grenzen finden. Bei einem ölgefügten Triplett mit Mittenelement aus FPL wird das Problem elegant umgangen, weil das Fügemedium hier ausgleichend wirkt. Die Außenflächen der Partnergläser lassen sich dagegen sehr gut bearbeiten, wie auch z.B. N-ZK 7.

Vergütung:

Um den Anteil der Reflexion an Glas-Luft-Flächen zu vermindern, werden Beschichtungen aufgebracht. Der technische Fortschritt hat den Transmissionswert gesteigert. Glaubt man Werbeaussagen, wird da gerne mit 99,9% geglänzt.
Tatsächlich erhält man bei Vergütungen hoher Güte eine Auswertung der Charge. Wird z.B. der Bereich von 400nm bis 700nm angestrebt ist eine Breitband-Multivergütung angesagt. Bei diesem komplexen Prozess werden verschiedene dielektrische Schichten in einigen Nanometer Dicke auf die jeweiligen Glassorten abgestimmt, lagenweise aufgebracht. Abseits der berechneten spektralen Bereiche steigen die Verluste pro Fläche steil an auf Werte von 4% und mehr. Lichtverluste kleiner 0,5% pro Fläche im gedachten Bereich sind sehr gut und es gibt hier Spitzenwerte in einzelnen Wellenlängen von womöglich 0,1%, jedoch nicht über die gesamte Bandbreite.
Insbesondere bei Blau ist die Transmission in der Regel geringer als bei Rot. Ich habe ein Messprotokoll vorliegen, wonach ein älterer Luftspalt „Dreilinser“ Apo im blauen Spektrum zweistellige prozentuale Transmissionsverluste für das Objektiv aufweist. Hier addieren sich dann die Verluste aus sechs Glas-Luftflächen.

Weitgehend unbekannt ist, dass Verlustangaben anhand von beigelegten Probegläsern ermittelt werden, die plan sind.
Linsen sind nun mal gekrümmt und je stärker die Krümmung, umso weniger ist die Messung übertragbar auf die wirkliche Oberfläche.

Auch die beste Vergütung erreicht real nicht die Transmission einer Ölfügung.

Der Prozess der Vergütung ist nicht einfach und kann auch misslingen. Großes technisches Know-how ist hier erforderlich, um tatsächlich optimierte Schichten zu realisieren.

Sehr häufig ist eine Tönung bei Refraktoren zu beobachten. Solche Tönungen führe ich zum Teil auf die Vergütung zurück. Selbst bei Schmidt Cassegrains können je nach Charge solche Tönungen deutlich erkannt werden, wenn verglichen wird!
Ohne Vergleich kann der Beobachter z.B. Saturn in der gezeigten Tönung von rötlich, pink usw. für real halten.
Eine weitgehend neutrale Farbgebung eines Apos ist ein weniger beachtetes Qualitäts-Kriterium.

Glasqualität:

Durch Werbung getrimmt, können häufig in Astroforen Aussagen gelesen werden wie „FPL 51 ist das schlechte Glas“ und „FPL 53 das gute Glas“. Zu FPL 55, da noch relativ neu, gehen die Meinungen auseinander. Allerdings beziehen sich solche Aussage eher auf Erfahrungen mit weniger gut designten oder ausgeführten ED 2-Linsern aus fernöstlicher Fertigung.

An der Stelle möchte ich erwähnen, dass diese Aussagen nichts mit Glasqualität zu tun haben!

Die genannten Glassorten können jeweils in unterschiedlicher Qualität bestellt werden und die Qualitätsanforderung richtet sich nach der Anwendung. Ein Optiker prüft z.B. die Spannung im Glas, die möglichst gleichmäßig sein sollte. Ist ein Glas nicht homogen, wird es nahezu unmöglich sein, daraus ein Top Objektiv zu fertigen. An der Stelle fängt der Optiker am besten erst gar nicht mit der Bearbeitung an! Nicht jeder Glashersteller kann fluorithaltige Gläser in der erforderlichen Qualität liefern, auch wenn die Katalogangaben es versprechen. Wir haben gute Erfahrungen mit OHARA und Schott gemacht und verwenden bevorzugt OHARA Gläser.

Glassorten:

Leider ist festzustellen, dass die Auswahl oder Verfügbarkeit an Partnergläsern mit der Zeit kleiner geworden ist. Z.B. unsere FLT Optiken beinhalten S-NSL-3 und S-BSL7 Gläser. Auf die Lieferung NSL-3 im Durchmesser von 140mm haben wir 6 Monate gewartet und je größer die Gläser werden, desto schwieriger ist die Liefersituation bei gewissen Glassorten.

S-FPL-53 wird wohl zugunsten von S-FP 55 allmählich abgelöst werden. Nach meinem Kenntnisstand ist das bei Anwendung eines ölgefügten Dreilinsers ohne Bedeutung. Der Preisvorteil des S-FPL 55 ist nur minimal zu S-FPL-53.

Erst das Zusammenwirken aller Gläser gibt das Ergebnis! Eine einzelne Glassorte macht noch kein farbreines Bild und Qualität liegt zu einem großen Anteil in der Fertigung und Ausführung.

Einfluss von Brennweite und Öffnung

Ein „langsames“ Öffnungsverhältnis ist vom Qualitätsansatz in jeder Hinsicht zu bevorzugen. Für die Handlichkeit ist das ein Nachteil und die Montierung ist mehr gefordert oder auch überfordert, wenn Grenzen überschritten werden. Auch in fotografischer Hinsicht ist eine höhere Lichtstärke natürlich Usus. Von der Herstellungsseite sind lichtstärkere Systeme eher schwieriger zu fertigen, aber es ist machbar für gute Hersteller.
Hier muss abgewogen werden welche Prioritäten gesetzt werden. Wir geben der Qualität bei den FLT 105 und FLT 135 Geräten Vorrang und damit langsameren Öffnungsverhältnissen bei mittleren und kleinen Öffnungen, um hier ein Angebot für qualitätsbewusste Käufer zu bieten. In der Masse wird der Handlichkeit und Lichtstärke Vorrang gegeben.

Mit zunehmender Öffnung werden die Herausforderungen ein gutes Objektiv zu bauen immer größer. Es ist schwierig einen 8“ Apo in der gleichen, perfekten Symmetrie wie ein 4“ Apo herzustellen. Die großen Flächen brauchen mehr Zeitaufwand in der Bearbeitung und gutes Glas in großen Abmessungen zu erhalten ist teuer und mit langer Lieferzeit verbunden. Ein 8“ Apo ist nicht der Fläche entsprechend viermal der Aufwand eines 4“ Apo, sondern deutlich mehr.
Als Faustformel steigt der Aufwand und Preis mit der Öffnung im Verhältnis D³

Design und Ausführung:

Die Strehlkurve ist ein Rechenprodukt, wie die Optik idealerweise sein soll. Zunächst wird mit Katalogwerten der Glasdaten gearbeitet. Wir berücksichtigen bei der Berechnung unserer Optiken die tatsächliche Schmelze und danach wir das Objektiv mit den realen Werte hin optimiert. Das bedeutet auch, dass, falls Glas nachbestellt werden muss, das ganze Objektiv neu berechnet wird.
Die Genauigkeit der Daten der Glasschmelzen sind Standardangaben mit vier Stellen nach dem Komma. Aufgrund der langen Brennweiten wirken sich aber schon kleine Unterschiede aus und sechs Stellen nach dem Komma sind wünschenswert. Solche Daten erhält man erst wenn eine teure Präzisionsmessung der Schmelze durchgeführt wird. Hierbei wird ein Prisma aus dem Glas der Schmelze erstellt und jede gewünschte Wellenlänge gegen Bezahlung genau gemessen. Ob das von jedem Hersteller geleistet wird?
Es verbleibt in der Regel eine Unsicherheit und je nach Aufwand kann das Ergebnis möglichst nahe dem Design angeglichen werden. So ist es nicht leicht einen 2-Zweilinser wie unsere Modelle 130/1200 oder 160/1600 zu fertigen. Der geleistete Aufwand steht im Widerspruch zu Pauschalaussagen über „nur“ Zweilinser oder ED-Apos, die abwertend gemeint sind.
Der Aufwand steckt in der Polierkorrektur. Jedes Objektiv gilt es einzeln zu Optimieren und auch das Streben, das gegebene Potential der Glaskombination voll auszuschöpfen steht für uns stets im Vordergrund.

Ich kann nicht genug betonen, wie eine optimale Fertigung (im Gegensatz zu einer weniger guten Umsetzung) im Endergebnis wirkt. So kann ein optimal umgesetztes FPL 51 Doublet ein weniger gut umgesetztes FPL 53 Doublet in der Farbreinheit bei weitem übertreffen. Erst eine ordentliche Ausführung schöpft das vorhandene Potential tatsächlich aus und das ist nicht so leicht zu erreichen, wie man glauben möchte.
Die Aussage kann ich nach dem was so auf meiner optischen Bank zu sehen war auf günstige Dreilinser chinesischer Fertigung erweitern, die in der Regel ebenfalls schlechter wegkommen.
So waren hier einerseits auffällige Aberration zu erkennen die auf Dezentrierung in der Fassung schließen lassen und anderseits war auch bei einigen ordentlichen Tripletts mit FPL 53 Element ein blauer Halo am künstlichen Stern deutlicher wahrnehmbar als bei unseren Zweilinsern.

Heute wird in großem Maßstab industriell Optik in CNC Bearbeitung gefertigt. Diese Maschinen arbeiten schon recht gut um eine zufriedenstellende Qualität zu erreichen. An teuren Spezialmaschinen könnten die Toleranzen so klein angesetzt werden, dass tatsächlich keine Systemkorrektur nötig ist. Solche Maschinen werden eingesetzt, wenn die Anforderung an Optik höher liegen als bei Astro-Optiken.
Diese Möglichkeit wird aber nicht ausgeschöpft, sondern so gut wie nötig und nicht wie möglich produziert. Es lässt sich sonst nicht der günstige Preis erreichen, der es erlaubt die hohen Stückzahlen abzusetzen. Mit Glück kann es aber auch sehr gute Exemplare aus Massenfertigung geben, jedoch ist die Qualitätsbandbreite aus Erfahrung höher als bei Einzeloptimierung.

So bleibt es (noch) den kleineren und meist teuren Markenfirmen überlassen, sich Qualitativ über dem Bereich der Massenhersteller zu positionieren. Oder wie unserem Fall auch kleine Serien zu produzieren, die im Design abseits des Massenmarktes angesiedelt sind.


Fluorit Optiken

Der große Vorteil von Fluorit ist, dass dieser Kristall immer gleiche Eigenschaften aufweist, die genau bekannt sind. So basiert die Rechnung auf genauen Werten und bei Einhaltung der berechneten Passungen ist davon auszugehen sehr nahe am Design zu liegen.
Mit diesem Material ist insgesamt die beste Qualität in der tatsächlichen Umsetzung des Designs zu erwarten.

Das Design der FLT mit Ölfügung bedingt gleiche Radien an den Innenflächen. Die Innenflächen haben nicht so hohe Anforderungen in der Bearbeitung wie die Außenflächen, die besonders genau zu fertigen bzw. zu polieren sind.
Das synthetische Öl verbindet die Innenflächen und die Zahl der Glas-Luftflächen sinkt damit auf die zwei Außenflächen. Der Freiheitsgrad des Designs ist jedoch geringer als bei 3 Linsen mit Luftspalt. Wenn dieser Punkt akzeptiert wird und damit ein moderates Verhältnis von Öffnung und Brennweite gewählt wurde, sehe ich wesentlich mehr Vorteile im gefügten Design gegenüber einem Triplett mit Luftspalt. Die Vorteile liegen in der Fertigung und dem Verhalten der Optik unter Betriebsbedingungen und nicht in der optischen Rechnung!
Mechanisch ist das gefügte Triplett ähnlich einem kompakten Glaskörper. Die Flächen werden mit unglaublich hoher Kraft zusammengehalten, jedoch können sich Gläser dennoch rotierend verdrehen. Deswegen sollen solche Optiken nicht schnell rotiert werden, die eine Verdrehung der Gläser zueinander zur Folge haben könnte.
Ansonsten unterstützt eine Ölfügung die mechanische Stabilität des Objektivs.

Fassungen:

Die verwendeten Gläser bestimmen durch deren Eigenschaften die Fassungskonstruktion. Die Fassung muss die Gläser bei mechanischer Einwirkung wie z.B. Transport oder auch bei Temperaturänderung in der Soll-Position halten. Es darf dabei kein größerer Druck erzeugt werden, weil sonst sofort die Form der Linsen beeinträchtigt wird und damit die Abbildung verschlechtert wird.
Ein Federring sorgt mit geringer Vorspannung für die Aufrechterhaltung des Andrucks in Längsrichtung. Im Innendurchmesser der Fassung muss so viel Luft wie nötig zum Glas eingehalten werden, dass auch bei Minustemperaturen die Fassung nicht gegen den Umfang der Linsen drückt.
Bei Verwendung von N-ZK7 mit einem Ausdehnungskoeffizienten nahe Null verwenden wir zusätzlich eingesetzte Kunststoffbacken nur im Bereich der seitlichen Führung für dieses Glas.
Die definierte Auflage der Linsen wird über eine Dreipunktauflage sichergestellt, die in die Fassung eingefräst wird. Bei Luftspaltobjektiven ist genau an den gleichen Stellen zwischen den Gläsern durch Metallstreifen der berechnete Abstand zu platzieren. Der Optiker stellt beim Einbau der Gläser in die Fassung durch Druck auf die einzelnen Metallstreifen im Bereich von tausendstel Millimeter die Zentrierung ein. Bei ölgefügten Objektiven entfallen die Metallstreifen und der Abstand der Linsen ist hier sehr gering. Pro Fläche werden nur wenige Tropfen des synthetischen Öls verwendet. Linsenseitig werden spezielle Bearbeitungen durchgeführt um die Gläser entsprechend der Ölfügung auszulegen.
Bei größeren Tripletts ca. ab 200mm Durchmesser kann das Eigengewicht der Linsen auf die Dreipunktauflage zu störender Verformung führen und ein geeigneter Unterbau ist dann nötig.
Eine Möglichkeit der seitlichen Verschiebung der Linsen ist bei uns wie auch bei den Top Marken nicht vorgesehen, weil alle Linsen in der Herstellung so genau zentriert wurden, dass keine Verschiebung nötig ist. Das ist für mich ein wesentliches Qualitätsmerkmal, weil die genaue Fertigung der Linsen ohne seitliche Einstellmöglichkeit an der Fassung auch unempfindlich gegen äußere Einflüsse ist.
Eine Dreipunktaufnahme der Fassung zur Montage am Tubus ist dagegen sehr sinnvoll um die optische Achse zur mechanischen Mitte im Auszug zu kollimieren.

Bei preiswerten Tripletts finden sich in der Regel pro Linse 6 Einstellschrauben am Umfang der Fassung verteilt. Manchmal sind die Schrauben vom Werk mit Klebeband verdeckt, meistens jedoch offen. Es besteht die Gefahr, dass durch seitlichen Druck von Glas auf die punktuelle Auflage der Schrauben eine Spannung oder Verformung eintritt, im schlimmsten Fall zu Glasbruch führen kann. Was einstellbar ist, kann sich auch verstellen! Solche Fassungstypen neigen bei Stoß zur Verstellung. Anderseits bleiben die Auswirkungen bei rein fotografischer Anwendung oft unbemerkt.
Im unteren Preissegment der Achromate wird bei Fassungen Kunststoff statt Metall eingesetzt und statt Federringe preiswerte O-Ringe. Das ist im APO Segment zum Glück unüblich.
Die Fassung hat großen Anteil an der Leistung der Optik bzw. darf diese nicht beeinträchtigen. Der nötige Geldbetrag für eine ordentliche Fassung ist gut angelegt.

Begrifflichkeiten in der Gesamtbetrachtung:

Ein visueller Apo nach bekannter Festlegung wird typischerweise mit einem guten, 2-linsigen Design erreicht. 2-Linsige Systeme bieten einige Vorteile wie schnellere Temperaturanpassung, geringeres Gewicht, weniger Glas-Luft-Flächen für optimale Transmission, leichter in der Fassung zu zentrieren und weniger anfälliger in der Dezentrierung gegenüber Luftspalt-Dreilinsern. Um das Kriterium visueller Apo zu erreichen, muss relativ langbrennweitig gebaut werden, je nach Glaskombination und Öffnung etwa ab f/8 beginnend oder langsamer. Langbrennweitige Systeme sind geeignet, insgesamt eine hohe Abbildungsqualität zu erreichen, mit dem Preis der erforderlichen Baulänge und dem damit verbundenen „Handling“. Die Blenden können auf 50mm nutzbares Feld ausgelegt werden und der Auszug braucht keine 3,5“ Durchmesser auszuweisen. Streulichtunterdrückung ist gut machbar und der „Backfokus“ kann auch sehr groß ausgelegt sein, wenn ein Binoansatz verwendet werden soll. Deep-Sky-Fotografie ist möglich, jedoch ist die Lichtstärke für heutige Maßstäbe relativ gering. Ein angepasster Reducer kann das ausgleichen, die nutzbaren Felder liegen dann max. im Bereich von DSLR Format. Systembedingte schwache Halos um Sterne können sichtbar werden, je nachdem in welchem Maß Bilder aufgezogen werden.

Ein fotovisueller Apo braucht eine gute Korrektur über den Bereich von 436nm bis 656nm um eine anspruchsvolle Sternabbildung zu gewährleisten mit Blick auf schwache Halo Erscheinungen bei Fotografie.

Halo-Erscheinungen entstehen auch unabhängig vom Objektiv, wenn Glasflächen in der Nähe der Kamera eingesetzt werden. Hier können Reflexe der Glasoberfläche oder insbesondere auch von Filtern zu verschiedensten Reflexionen im Bild oder zu großen Halos um helle Sterne führen.

Fotovisuelle Apos schließen die Anforderungen für visuelle Anwendung ein.

Fotografische Anwendung benötigt für eine zufriedenstellende Feldabbildung eine zusätzliche Bildfeldebungslinse oder einen passenden Reducer mit Feldkorrektur. Hier ist die Anpassung der Abstände eine Herausforderung und ich bevorzuge Systeme die eine auf den Apo gerechnete Lösung anzubieten haben gegenüber Systemen, die erst durch Probieren mehr oder weniger gut funktionieren.
Wird Kleinbildformat unter Einsatz eines Reducers angestrebt, so ist das auszuleuchtende Bildfeld und damit das Blendensystem im Tubus entsprechend groß und aufwendig auszuführen. Ein großer Auszug ist nötig um einerseits den freien Durchlass und auch die Tragkraft für schwere Kameras sicherzustellen. Eine Mikrountersetzung ist anzuraten. Insgesamt wird der fotovisuelle Tubus folglich schwerer und auch teurer werden als für rein visuelle Anwendung.

Der Begriff „PhotoXY“ auf einer Fassung ist kein belastbares Kriterium für sehr gute Korrektur. Der Wunsch nach mehr Lichtstärke läuft gegen die Anforderung eines sehr guten Strehlkurvenverlaufs.
Ein Dreilinser mit Lichtstärke von kleiner gleich ca. f/6 entspricht eher dem Strehlkurvenverlauf eines visuellen Apos und setzt ein hohes Können und Aufwand des Herstellers voraus.


Ein rein fotografischer Apo verzichtet auf die Möglichkeit der visuellen Beobachtung. Das System kann völlig anders konzipiert werden und alle nötigen Linsen sind zu einem Gesamtsystem integriert. So lässt sich ein guter Strehlkurvenverlauf erreichen, obwohl die die Lichtstärke Werte von f/5, f/4 oder darunter erreicht. Ein Beispiel hierfür ist unser 8Linser 130/520 f/4 dessen letzte Linse im System relativ nahe an der Bildebene liegt.
Bei dem von uns gebauten System 6Linser 180/900 f/5 ist die letzte Linse unabhängig vom Auszug ausgeführt. Deswegen braucht bei Kamerawechsel nicht auf Abstände geachtet werden. Einfach fokussieren und die Bildqualität bleibt unverändert gut.
Es macht Sinn im Tubus Lösungen zu integrieren, welche die Fokuslage möglichst stabil halten bei Temperaturwechsel. „Viele“ Linsen helfen das System entsprechend der fotografischen Anwendung zu korrigieren, jedoch bewirkt das „Arbeiten“ der Gläser bei Temperaturanpassung eine Abbildung, die unter visueller Kontrolle auffällig ist. Da die Pixelgröße im Verhältnis zur Brennweite unter der max. möglichen Auflösung liegt, wirken sich visuell bereits störende Aberrationen fotografisch kaum aus. Nach der Anpassungszeit stabilisiert sich die Abbildungsleistung.
Der Bau solcher Systeme ist sehr komplex und beinhaltet enorme Anforderung an die Justage und mechanische Ausführung.

Vergleich der Strehlkurven des sechslinsigen ASL 180/900 mit FPL 55 Glas (Linse 2) und FPL 51 Element (Linse 5) zu unserem 2-Linser 130/1200 mit F-PL51 und N-ZK7.

Fazit:

Qualität von apochromatischen Refraktoren lässt sich nicht auf einen Zettel der Größe einer Briefmarke beschreiben und wie eingangs erwähnt auch nicht mit einem einzelnen Strehlwert.
Die Auflistung ist bestimmt nicht vollständig und wenn Sie bis hierher gelesen haben, sind Sie den unbequemen Weg gegangen, der von Interesse zeugt. “Ein Strehlwert und alles ist gut“ wäre zwar einfacher, aber das komplexe Thema Apochromat wäre dann auch uninteressanter.
Mein Anliegen ist es, Qualität in einem breiteren Zusammenhang zu betrachten. Optisches Design ist dabei wichtig und bildet die grundlegende Basis. Fertigungsbedingt muss überlegt werden, was machbar ist und nicht alles, was sich rechnen lässt, ist auch in der erforderlichen Qualität umsetzbar. Was umsetzbar ist, muss sich erst noch in der Praxis bewähren. Gut umsetzbare, bewährte Designs in Verbindung mit hochwertiger Ausführung aller Komponenten sind Garanten für Beobachtungsfreude.