Abbildungsqualität

Hallo Wolfgang,

darf ich frech mit einer Gegenfrage antworten: kannst Du mal genau definieren, was Du mit Abbildungsqualität meinst ?

Auf Verdacht hin, aber schon mal eine Antwort, die auch als Frage formuliert ist: was hat denn Dein Takahashi für ein Öffnungsverhältnis ?

(... Um ganz ehrlich zu sein, bei mir stellen sich schon seit 20 Jahren, bei Öffnungsverhältnissen grösser = kürzer als als f/5 die Haare auf, und ich denke, das wird bis zum Ende meines Lebens nicht mehr anders werden: der Grund (dafür, daß bei mir die Haare zu Berge stehen), ist die Tiefenschärfe.)


Liebe Grüsse

Hallo Wolfgang,

also ich bin, bei meinen Recherchen zu Herrn Roddier und zu dem Programm WinRoddier auch auf die mathematische Funktion der "Fourrier-Transformation" gestossen; siehe hier (Beitrag Nr. 29 Winroddier zum Optiktest brauchbar?

Bei meinen weiteren Recherchen über den Herrn Fourrier (ein mathematisches Genie) habe ich auch Folgendes gefunden:

https://www.itiv.kit.edu/english/3364.php

Ich zitiere mal aus diesem Beitrag:

"In den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts stellten WIssenschaftler einen verblüffend einfachen Zusammenhang zwischen MTF und PSF fest: Mittels einer einfachen mathematischen Funktion, der bekannten Fourier-Transformation, kann eine Darstellung leicht in die andere überführt werden. Somit kann durch Messung der PSF mittels einer anschließenden zweidimensionalen Fouriertransformation direkt die MTF exakt berechnet werden. Seit der Verfügbarkeit von hochauflösenden CCD Kameras mit hohem Dynamikumfang, wird daher zur Bestimmung der Abbildungsqualität eines optischen System häufig auf diese deutlich schnellere Vorgehensweise zurückgegriffen [ISO11979], [ISO9334], [ISO9335]".

Und ein bißchen weiter unten:

"Je besser die Abbildungsqualität eines optischen Systems, desto schmaler ist der zentrale Peak der PSF und je näher liegt somit die gemessene / berechnete MTF an der Kurve der idealen MTF. Der Durchmesser des ersten dunklen Airy Ringes (von innen nach aussen) der PSF wird auch Spot-Durchmesser genannt. Dieser Durchmesser δx kann mittels der Fouriertransormation einfach ermittelt werden:

δx = λ? f / D

mit der Wellenlänge λ , der Brennweite f und dem Durchmesser der Linse D . Die Cutoff-Frequenz entspricht dann schlicht dem Kehrwert von δx. Wie in obenstehender Grafik zu erkennen, können zwei benachbarte Bildpunkte nicht mehr getrennt wahrgenommen werden, wenn ihr Abstand gleich oder kleiner δx wird (Sparrow-Kriterium)".


Also jetzt weiß ich zwar immer noch nicht genau, wie die Fourrier-Transformation funktionniert (mir fehlen die mathematischen Kenntnisse), aber hier wird - fur jeden, dem das noch nicht 100 %ig klar war - nochmals ganz klar gesagt, daß ein mathematischer Zusammenhang zwischen der PSF (= das Bild mit den "Querschnitt"- Beugungsringen oder das Bild mit dem hohen Haupt"peak" und den kleinen Wellen links und rechts = "Längsschnitt" im Link) und der MTF (= Kontrastübertragungsfunktion = "Noch-Unterscheidbarkeit" von eng beieinanderliegenden Linien oder Doppelsternen oder nahe beieinanderstehenden, schmalen Details auf Planeten) besteht.

Die "Weniger-Konzentration" von Licht im Haupt"peak" der PSF und die "Verschiebung" von Licht nach außen in die äußeren Beugungsringe (außerhalb des zentralen "Beugungsscheibchens") durch die Obstruktion bei Spiegelsystemen führt also

(a) zu einer "weniger-nadelfeinen-Punktförmigkeit" von Sternen
und
(b) zu einer Reduzierung des Kontrastes (jedenfalls dort wo die MTF für nicht-obstruierte Systeme über der MTF für obstruierte System liegt. Dies ist für einen großen Teil der MTF Kurve der Fall, aber nicht für die Gesamtkurve; es gibt auch einen (kurzen) Bereich der Kurve, wo die MTF (= der Kontrast) für obstruierte Systeme besser ist).

Edit: zwar wird nach obiger Formel der Durchmesser des Beugungsscheibchen (Airy-Disk), das ja bis zum erstens schwarzen Ring reicht, mit steigendem Durchmesser der Optik immer kleiner (weil der das Ergebnis aus f/D immer kleiner wird), was theoretisch zu immer nadelfeinerern Sternen führen sollte, aber weil die Obstruktion ja Licht in den ersten, hellen Beugungsring "verschiebt" (der sich außerhalb (!) des Airy-Disk befindet), wird, wenn das Auge den Abstand zwischen Haupt"peak" und erstem Beugungsring nicht mehr erkennen kann, das Beugungsscheibchen sozusagen bis zum ersten Beugungssring ausgedehnt und Haupt"peak" und erster Beugungsring "verschmelzen" zu einer "dickeren" Sternabbildung.

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Soweit zur Theorie.

Ich finde jetzt aber, daß dies - jedenfalls bei einem guten Spiegel - visuell in der Praxis nicht so stark auffallen sollte, wie ich das aus Deiner Frage herauslese.

Allerdings ist es sicher richtig, daß jedes, und besonders ein grösseres Spiegelteleskop (welches unter den grösseren Teleskopen eher finanzierbar ist, als ein gleich grosser Refraktor), eher für Deep-Sky (= flächenhafte) Objekte gekauft wird (und geeignet ist), weil es einfach mehr Licht = tiefere Grenzgröße bringt, während ein kleinerer Refraktor (einen den man sich noch leisten kann) generell für Planeten und Doppelsterne besser geeignet ist.

Ich frage mich aber - ehrlich - nochmals, ob ein - guter - 4 356er - Newton (sorry: Fehler) nicht trotzdem mehr zeigen müsste (auch an Details auf Planeten oder bei der Auflösung von Doppelsternen), als ein - noch so guter - 120 mm Refraktor.

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Zu deinem anderen Punkt: hast Du einen Justierlaser ? Wenn ja, lass ihn mal drinne und bewege den Newton auf und ab und links und rechts. Du wirst sehen, wie sich der Lichtfleck im Zentrum des Hauptspiegels vor, aber auch wieder zurück (und auf die andere Seite) bewegt. Ich hatte dieselbe Frage vor Jahren auch mal auf dem blauen Forum gestellt. Die Technik-Gurus hatten mir damals geantwortet, daß man das bei Stangen-Dobsons aus naturgesetzlich-technischen Gründen nicht vermeiden kann. Das hat mir eingeleuchtet.

Alles hängt natürlich von den Proportionen ab. Wenn sich der Lichtfleck über den halben Spiegel bewegt, ist sicher etwas faul !

Lieben Gruß

Edit: jetzt habe ich vor lauter "Fourrier-Transformation" noch vergessen vom Öffnungsverhältnis zu sprechen und besser zu begründen, warum mir bei f/4 "die Haare zu Berge stehen". Ich zitiere dazu mal Sven Wienstein: http://www.svenwienstein.de/HT…ches_teleskop_wofur-.html

"Als größtes Öffnungsverhältnis unter normal erhältlichen Teleskopen findet man etwa f/4, sehr selten noch f/3,5. ... Es ist schwierig, optische Systeme so zu berechnen und zu bauen, dass sie bei f/4 eine gute Abbildung in der Bildmitte oder gar eine gute Abbildung über das ganze Bildfeld haben. Ebenso schwierig ist es, Okulare zu berechnen, die mit den extremen Anforderungen einer f/4-Optik in allen Punkten zurecht kommen. Als folge davon eignen sich solche schnellen Optiken eher für kleine bis mittlere Vergrößerungen. Hohe Vergrößerungen [also: Doppelsterne] sind nutzbar aber durch die verschiedenen Einschränkungen ist die Bildqualität in der Praxis meist gegenüber einem Teleskop gleicher Öffnung, ähnlicher Verarbeitung, aber kleinem Öffnungsverhältnis schlechter.

Und an anderer Stelle auf seinen Seiten:

Gemeinsam ist den Systemen auch die "Okularproblematik". Damit ein Okular das gesamte Gesichtsfeld scharf abbilden kann, muß es mit der Optik zurecht kommen. Das ist vor allem bei großen Öffnungsverhältnissen (f/4 ist groß, f/10 ist mittel, f/20 ist klein) ein Problem. Im Bereich f/4 (oder noch größer) bis f/6 können viele Okulare die Sterne nicht mehr richtig Punktförmig abbilden. Die Sterne werden schon in der Bildmitte leicht vergrößert. Nur gut korrigierte Okulare, die meist eine eingerechnete Barlowlinse ("Negativelement") haben, schaffen diese Korrektur. Aber auch die Kombination des "einfachen Okulares" mit einer Barlow zeigt sich meist als Vorteilhaft.

Hallo Wolfgang,

ich beobachte mit (fast) der gleichen Gerätekonstellation. Seit fast 40 Jahr habe ich einen 150/2300 Schaerrefraktor mit Lichtenknecker-Optik.
Seit einem Jahr besitze ich einen 14" f4,5 Dobson mit extellenter Optik, wie Wolfgang (Rohr) mit bestätigt.
Mir ging es nach den ersten Beobachtungen genau wie dir. Von dem Dobson hatte ich mehr erwartet. Jupiter ist im Dobson eher enttäuschend gegenüber den Anblick im Refr..
Heute benutze ich den Schaer umso lieber bei den planetaren Objekten und den Dobson bei deep-sky. Da kommt der Refraktor nicht mit. Insofern haben beide Teleskope ihre spez. Einsatzgebiet.

Hallo NamensVetter,

bei einem TSA120 oder einem anderen Refraktor von Takahashi hat man bei visueller Beobachtung feine, gestochen
scharfe nadelspitzen-förmige Abbildungen der Sterne, besonders bei gutem Seeing.

Bei einem Newton liegen ganz andere Bedingungen vor, wenn die Abbildung nicht so toll ausfällt:

- beim TSA 120 geschlossener Fokus, beim Newton offener Fokus
- TSA ohne Obstruktion, Newton mit Obstruktion
- Newton: Qualität des ellipt. Fangspiegel muß stimmen
- System Newton muß "ausgekühlt" sein, sonst leidet die Abbildung
- Seeing bei System Newton drückt oft deutlich die Abbildung, meine Erfahrung am Saturn
- TSA 120 ist ein f/7.5 System. Newton 14" ein f/4.5 System, das kann man nur unter optimalen Bedingungen
vergleichen, die Störungen beim Newton-System sind größer, Zentrierung muß exakt stimmen !!!!!!!!!!!
beim TSA stimmt sie immer.

Meinen Newtons - optisch jeweils herausgesucht - gönne ich immer mehrere Stunden senkrechte Auskühlzeit
und selbst dann stoppt mir das Seeing die genußvolle Beobachtung.

Hallo Wolfgang,

mein Dobson steht auch im Gartenhaus. Ich habe allerdings noch eine Schutzhaube von einem Heizpilz an die Decke gehängt und fahre ihn darunter, um ihn vor Staub etc. zu schützen.

Guten Abend,

eigentlich gehe ich davon aus, dass ein Stangendobson exakt zentriert werden kann. Bin zwar mit meinem Bau noch in der Anfangsphase, aber dennoch sollte auch hier eine exakte Zentrierung möglich sein, wenn nicht gar Pflicht...

Gruss Bengt

Hallo Wolfgang,

ich stelle bei meinem 16" Gitterrohr-Dobson kein Wandern des Laserpunktes beim Schieben und Ziehen fest.

Gruß, Rainer

Hallo Wolfgang, Bengt und Wolfgang,

aalso: eines meiner Hobbies (neben Astronomie) ist Etymologie (die Forschung nach dem Sinn / dem Ursprung der Worte).

Deshalb habe ich bisher nicht geantwortet. Wir reden einmal von "Zentrierung" und ein anderes mal von "Justierung".

Handelt es sich dabei um dieselbe Sache ?

@ Wolfgang Seitinger: ... ... Ich versuch mal eine Antwort zu geben: ... ... Ich habe im Zentrum meines f/5 und 12 Zoll Newton-Hauptspiegels so einen weissen, auf der Rückseite mit Klebstoff versehenen Ring aus einer Art "Plastikpapier", den man normalerweise benutzt um eingerissene Löcher von in einem Leitz-Ordner abgeheften (oder abzuheftenden) Papieren zu reparieren.

Wenn ich meinen Stangen-Dobson vom Zenit in die Waagrechte bewege, bewegt sich der Laserpunkt über die äussere Kante des weissen Rings hinaus, also ausserhalb der zweiten Linie, ... ... aber nur knapp! (Ist aber kein Problem, denn wenn ich den Dobson wieder zurückbewege, bewegt sich der Laserpunkt auch wieder ins Zentrum zurück, und genauso auf der anderen Seite).

Ich habe jetzt keine Ahnung, ob das ein "Standard" sein kann (hängt sicherlich auch vom Stangen-Material und von den oberen und unteren - ggfls mittleren - Verbindungspunkten ab), aber es ist vielleicht ein Startpunkt für eine Diskussion.

Aaber Achtung: Ich rede von f/5 und nicht von f/4 und von "Justierung" !

Lieben Gruss

Hallo R@iner,
also unsere Beiträge haben sich überschnitten,... da bin ich ja mal gespannt auf die Erfahrungen der anderen !

Lieben Gruss

Hallo Rudi,

so extrem habe ich ehrlicherweise noch nie getestet. Ich teste von den senkrechten 90 Grad runter auf ca. 30 Grad. Mag sein, dass die unteren Grad stärker ins Gewicht fallen. Beim nächsten Aufbau werde ich das prüfen.

Schöne Grüße
Rainer

Hallo Wolfgang

rein rechnerisch ergibt sich für den TSA 120 bei 550 nm wave eine Auflösung von 1.153 arcsec
beim 14" Newton f/4.5 hingegen eine Auflösung von 0,388 arcsec.
Wenn alle opt. Bauteile weitestgehend fehlerfrei sind und das Seeing ebenfalls erträglich ist,
dann sollte man tatsächlich durch den Dobson mehr Details am Mond sehen, wie durch den TSA 120.
Das setzt aber vorraus, daß der Fangspiegel ohne Fehler, der Hauptspiegel richtig korrigiert und
temperiert ist, das System sorgfältig zentriert ist und das Seeing hohe Vergrößeruhngen zulässt.
Einen Bino-Ansatz sollte man dabei ebenfalls nicht verwenden.

Noch eine Antwort für Rudi:

neben Zentrieren und Justieren gäbe es noch das Wort Kollimieren.

Die Kollimation (lat. collimare, abgewandelt von collineare: „in gerader Linie führen“) bezeichnet in der Optik die Parallelrichtung von Lichtstrahlen.
Justieren ist der Vorgang, bei dem ein Messgerät so eingestellt bzw. abgeglichen wird, dass die Messabweichungen vom Sollwert möglichst klein werden und ...
zentrieren ◇ zen | tr ie | ren 〈 V. 〉 auf die Mitte, den Mittelpunkt einstellen, darauf ausrichten ; Ggs dezentrieren

nachdem sprachliche Ausdrücke prinzipiell "unscharf" sind und je nach Fachbereich unterschiedliche Bedeutung haben können,
müssen wir mit diesem Mangel leben, solange der Leser in etwa versteht, was gemeint ist.

Beispiel aus einer Grabstein-Inschrift:

Hier ruht der Kamin-Kehrermeister Kurt Feger - er kehrt nie wieder ! [also kehren wie wieder-kommen und kehren wie fegen, deshalb Schlotfeger]

Hallo Wolfgang,

ich wollte überhaupt nicht streiten ! ich wollte nur vermeiden, daß wir aneinander vorbeireden.

[M.E. meint "zentrieren" das Ausrichten der Einzelteile (Hauptspiegel, Fangspiegel, Okularauszug) auf das Achsen-Zentrum, während "justieren" das Gesamtsystem betrifft.
Wenn man aber jetzt anfängt zunächst den Hauptspiegel zu "zentrieren", dann denn Fangspiegel und schließlich den Okularauszug, ist der Hauptspiegel nach der zweiten und dritten Operation nicht mehr "zentriert", obwohl er es nach der ersten Operation war. ... Man darf also nicht von der falschen Seite aus "zentrieren" und muß bei dem - normalerweise nicht "zentrierbaren", d.h. beweglichen - Okularauszug beginnen, was die Übersetzung "blicken" für das Lateinische "collimare" auch klar zum Ausdruck bringt. ... Ich meine, das letztere Wort kommt von "con" / "cum" = zusammen und "lineare" = "eine Linie bilden", "ausrichten" (wie der Name der Stadt "Koblenz" von "con-fluentia", dem Zusammenfluß von Mosel und Rhein kommt). Kollimieren bedeutet also wörtlich = "zusammen"-"linien" oder "Linien zusammenlegen". Das bringt sehr schön zum Ausdruck, daß man die senkrechte Mittel-Linie auf der Bildebene des OAZ und die senkrechte Mittellinie auf dem Hauptspiegel im Fangspiegelzentrum (oder - weil der Abstand Hauptspiegel zu Fangspiegel größer ist als der Abstand Okularauszug zu Fangspiegel - leicht neben dem Fangspiegel-Zentrum) zusammenführen muß.]

Gruß

Streiten - lieber Rudi - tun wir nicht, es ist eine fröhliche Unterhaltung:
In der Regel wäre die Benutzung der jeweiligen Begriffe an bestimmte Systeme oder aber Arbeiten gebunden:

Ein Objektiv wird man zum Tubus kollimieren, also insgesamt solange verkippen, bis die opt. Achse zur mechanischen paßt.
Bei einem Objektiv selbst wird man die Linsen zueinander zentrieren, damit die Achskoma verschwindet.
Bei einem Newton wird man den Fangspiegel auf den HS und dann zurück justieren, wofür es ja die Zentrier- oder Justier-Schrauben gibt.

Das waren also Fälle, wo es noch ziemlich eindeutig ist.

Geh'n wir mal direkt zur Beobachtung, gestern abend, Mi. 17.Mai 2017

C11 280/2800, sorgfältig zentriert, plus Morpheus 14 mm Okular. Gegen 24:00 Uhr Jupiter bei 200-fach.
Auf die Monde fokussiert, also kaum Störung um die Mondscheibchen. Am Jupiter sieht man zwar die Bänder,
aber die Auflösung des C11 ist erreicht - ob das Seeing die Hauptursache ist - ich kann es nur vermuten.

Um 04:00 Uhr kulminiert im Süden der Saturn. Vergangenes Jahr konnte ich wenigstens mit dem C11 noch
die Cassini-Teilung auflösen, das ging heute Nacht nicht. (Wieder an den Monden scharfgestellt) Wehmütig
erinnere ich mich an die Zeiten, so vor 10 Jahren und länger, wo man durch die Cassini-Teilung noch einen
der Monde klar erkennen konnte. Da muß er offenbar auch viel näher gewesen sein, mein Lieblings-Planet.

Fazit: Zwischen theoretischer Auflösung und Wirklichkeit gibt es offenbar Unterschiede