Astigmatismus - Wahrnehmungsschwelle

  • Astigmatismus - Wahrnehmungsschwelle

    Möchte mich erneut an die erfahrenen Beobachter wenden:

    Es geht um die Frage, ab welcher Größe man bei einem Newton-System einen Astigmatismus der Grundordnung Z4 und Z5 erkennen würde.
    Die bisherige Faustformel liegt bei PV L/3. Der Zernike Zoo

    Bei dieser Frage spielen mehrere Bedingungen eine Rolle: die Wahrnehmung von Astigmatismus ist abhängig davon

    01. wie gut das Seeing ist
    02. ob man überhaupt von einem Astigmatismus seine Newton weiß
    03. ob man die Größe des Astigmatismus kennt
    04. das System exakt zentriert ist

    ad 01. Erst aber Pickering 5-6 hätte man eine Chance, einen L/2 PV Astigm zu erkennen.
    ad 02. Ohne Kenntnis von einem Astigm. würde man darauf vermutlich nicht achten
    ad 03. signifikant astigm. Spiegel mit bekannter Größe gibt es nicht viel
    ad 04. Koma läßt sich gegen Astigmatismus ausspielen, wenn man das System leicht
    dekollimiert.

    Soviel als Beitrag gegen die Diskussion, daß man grundsätzlich bei Interferogrammen keinen Astigmatismus abziehen darf ohne Rücksicht auf die Frage, woher er eigentlich kommt.
    Seeing probleme bei Interferogrammen Parabel in RoC
    Seeing Probleme bei Interferogrammen: Kugelspiegel

  • Lieber Wolfgang,


    ich bin Praktiker, mich interessiert die Detailerkennbarkeit. Es fältmir schwer, spezifische Fehler zu erkennen, chromatische Aberration, Asti, Koma: Das alles führt zur Definitionsverschlechterung und wird von mir als solche durchaus wahrgenommen (am Planeten). Aber dass ich sagen würde : Klarer Asti! - so schaue ich nicht auf ein Bild.


    Ich habe einen 12 Zoll f/4.5 Newton als Dobson. Der ist sehr gut, die Spiegel sind von Astrosib. Dennoch habe ich am Planeten damit meine Schwierigkeiten. Am meisten stört mich die Bildfeldkrümmung, die Akkomodationsfähigkeit meiner Augen hat nachgelassen. Als nächstes stört mich der Definitionsverlust abseits der Achse - ein Okularproblem. Am besten komme ich mit einem Erfel und einer schwachen Barlow zurecht.
    Die Leistungsfähigkei dieses Instrumentes auszunutzen (bezüglich Auflösung) - das ist harte Arbeit. Wahrscheinlich sähe dies anders aus, wenn das Instrument parallaktisch montiert wäre.


    Dann habe ich noch einen 6 Zoll Mak von Intes, mit RA-Motor in der Gabel. Damit gelingen mir mit Leichtigkeit feinste Detailbeobachtungen bis hinunter zur Auflösungsgrenze. Beispiel: Auf meinen Astroseiten ist ein Marsbild vom Wochenende, Mars war nru reichlich 6" groß.
    Sehr schön am Mak: Keine wahrnehmbare Bildfeldkrümmung, das Objekt der Begierde muss nicht genau im Zentrum stehen. Auch insgesamt ist die Bildverschlechterung zum Rand zu gering, aber durchaus wahrnehmbar. Als Okulare nehme ich gute Plössls und will auch nichts anderes - viel Kontrast durch wenige Glas/Luft-Flächen. Den Kontrast kann man an Planeten nicht hoch genug würdigen. Dafür quetsche ich mein Auge gern an das 6er.

  • Hallo Wolfgang, hallo Uwe


    Ein paar Bemerkungen zu unserem Auge - was gerne bei der Diskussion um visuelle Astronomie vergessen wird.


    Ein Astigmatismus von bis zu 1 Dioptrie (f=1m) mit einer senkrechte Lage des stärker brechenden Hauptschnittes wird durchaus als normal angesehen. Oftmahls muss ein Astigmatimus bis 0,5 Diptrien nicht mit einer Brille korrigiert werden. Durch Mikroakkomodationsvorgänge im Auge können im günstigsten Fall bis zu 0,75 Dioptrien Astigmatismus jeglicher Richtungen ausgeglichen werden. Unser Auge scheint im übrigen Muster in bestimmten Richtungen bevorzugt wahrnehmen zu konnen. Die Wahrnehmung bevorzugt dabei die wagerechten und senkrechten Muster, welche vorrangig sind, ist wohl noch nicht ganz geklärt.


    Die Astigmatismus-Probleme unseres Auges und dessen optische wie neuronale Kompensationsmechanismen überlagern das Problem des Astigmatismus eines Teleskops. Vielleicht kann man sich das Auge auch teilweise als adaptiven Astigmatismuskorrektor vorstellen. Und je nach Zustand und Alter des Auges gibt es da gute und schlechte Korrektoren. So gesehen, ist Uwes Beschreibung gut: Es fält mir schwer, spezifische Fehler zu erkennen, chromatische Aberration, Asti, Koma: Das alles führt zur Definitionsverschlechterung und wird von mir als solche durchaus wahrgenommen (am Planeten).


    Interessant wäre einmal ein Versuch an den Planeten Jupiter und Saturn. hier haben wir Details in einer bestimmten Richtung (Streifen, Bänder, Ringe) oder bei engen Doppelsternen. Man könnte visuell testen, wie sich die Rotation des Teleskops zum einen (Astigmatismus des Fernrohrs) und des Betrachterauges zum anderen (Astigmatismus des Auges) auf die Bildqualität auswirken. Die Strukturen wären dann so etwas wie ein weit entfernter Siemenstern oder die Volkmannsche Prüftafel.


    Grüße


    Christoph

  • Hallo Uwe und Icer,

    da kommt doch schon etwas "Farbe" in die Diskussion. Mir sind nämlich die eindimensionalen Erklärungen ein Graus.
    Die Folge daraus ist, daß man an einzelnen Parametern als dem "Wichtigsten" aufgehängt wird, und darunter fällt
    z.B. der Astigmatismus und dessen Wahrnehmungsschwelle.

    Wie man im Labor unter sehr hohen Vergrößerungen Astigmatismus darstellen/fotografieren kann, habe ich ja schon
    gezeigt, das betrifft aber jedesmal "punktförmige" Lichtquellen aus dem Unendlichen.

    http://www.astro-foren.de/showthread.php?p=37266#post37266

  • Hallo Wolfgang


    Quote

    Es geht um die Frage, ab welcher Größe man bei einem Newton-System einen Astigmatismus der Grundordnung Z4 und Z5 erkennen würde.


    Die Frage beinhaltet eigentlich auch schon die Antwort. Und zwar in dem man die Größe mit einem Interferometer ermittelt.


    Danach kann man in aufwenigen und wohldefinierten Gegenüberstellungen herausfinden wie sich die ermittelte Größe auf die Abbildungsleistung auswirkt.


    Hierzu findet man jedoch genügend Informationen in der einschlägigen Literatur, so dass man sich, wenn die Größe richtig quantiviziert wurde an einem einfachen Zahlenwert orientieren kann.
    Dafür wurden ja gewissen Deffinitionsnormen wie rms, PtV, Stehlt, Beugungsgrenze usw. geschaffen.


    Grundsätzlich muss man hier zwei Dinge trennen!


    1. Die Wahrnehmung am Himmel von Astigmatismus und anderen Aberrationen bei einer Punktförmigen Lichtquelle und einem Flächigen Objekt wie zum Beispiel Planeten.


    2. Die Messtechnische Ermittlung von Aberrationen und deren Interpretation.


    Zu Punkt 1.


    Sicher ist es schwierig je nach Größe des Astigmatismus und der Größe der Teleskopöffnung einen Astigmatismus bei der visuellen Beobachtung en einem Stern festzustellen.
    Wie du schon geschrieben hast, machen Seeing und Dejustage es sehr schwierig das Astikreuzchen festzustellen.
    Doch alleinig aus dieser Tatsache denn Astigmatismus bei einer interferometrischen Messung abziehen zu wollen ist unzulässig.


    Die evtl. Kontrastminderung durch Astigmatismus bei der Planetenbeobachtung kann hingegen aber schon eine Rolle spielen!


    Zu Punkt 2.


    Schaut man sich die MTF oder den Strehl an, dann erkennt man sofort, dass auch jeder noch so kleine Asti sich Kontrast mindernd auswirkt.


    Deaktiviert man nun diesen Astigmatismus, wird die MTF oder der Strehl verfälscht und die Messung, oder eine Qualitätsaussage, verliert ihre Gültigkeit und ihre Aussagekraft.


    Messtechnisch darf man nur den evtl. Astigmatismus des Interferometers abziehen, welcher vorher an einer Referenz ermittelt wurde.
    Sind alle Komponenten in Ordnung fällt dieser in der Regel sehr klein aus und wirkt sich meist nur in der dritten oder vierten Dezimale des Strehlergemnisses aus.


    Eventuellen Seeingproblemen beim Messaufbau kann man mit einem Rohr oder Tunnel der zu prüfenden Öffnung angepasst, entgegenwirken, oder wie in der Industrie, einem extra Temperatur stabilisierten Prüfraum.
    Wenn man dann immer noch mit leichten Luftturbulenzen zu tun hat, bleibt einem nichts anderes übrig und in mehreren Messreihen und durch drehen des Prüflings den Astigmatismus heraus zu mitteln.


    Eine weitere Tatsache, warum man den Astigmatismus wegen Luftturbulenzen nicht abziehen darf ist, dass ja nicht nur der Astigmatismus, sondern auch alle anderen Aberrationen von den Luftturbulenzen erfasst und beeinflusst werden.
    Nach dieser Argumentation könnte man also alle Aberrationen deaktivieren, nur stellt sich dann die Frage, warum man überhaupt noch "Messen" tut?


    Für eine „quantitative“ Qualitätsaussage im Rahmen der Messtechnik ist es also nicht zulässig irgend welche Aberrationen wegzulassen oder zu deaktivieren, da diese sonst hinfällig wird.


    Der Richtige Weg wäre wie oben geschildert, alle Aberrationen zu erfassen, einzeln aufzuführen und dann im Rahmen einer „qualitativen“ Qualitätsaussage z.B. zu sagen, der größte Fehler von Spiegel XY ist der Astigmatismus, dieser beträgt XY und deshalb wird das Strehlergebnis, oder die MTF um Betrag XY gemindert, was sich aber auf Grund der Beugungsgrenze nicht signifikant auf die Visuelle Beobachtung auswirkt.


    Für die Messtechnik wäre das der einzige und richtige Weg, die Fehlergrößen zu benennen.


    Einfach etwas abziehen oder weglassen ist einfach zu willkürlich und bringt nur Unsicherheiten, welche wiederum einer sinnlosen Interpretation bedarf, da sind Zahlen einfach Aussagekräftiger.


    Gruß Uwe

  • Hallo Uwe!

    Die Frage beinhaltet eigentlich auch schon die Antwort. Und zwar in dem man die Größe mit einem Interferometer ermittelt.


    Danach kann man in aufwenigen und wohldefinierten Gegenüberstellungen herausfinden wie sich die ermittelte Größe auf die Abbildungsleistung auswirkt.


    Die Frage, ob ein Astigmatismus einer bestimmten Größe überhaupt eine Wirkung auf die visuelle Wahrnehmung hat, kann man sehr einfach klären - ohne Meßtechnik! Nämlich indem man wie ich oben versucht habe anzuregen, die Verdrehung der Optik nutzt, um Änderungen in der Wahrnehmung z.B. der Jupiterbänder zu nutzen. Das erspart uns zunächst, das aufwendige trennen der anderen Abbildungsfehler. Suche mal ein Teleskop, das sich von einem anderen Teleskop lediglich durch den Astigmatismus unterscheidet und alle anderen Abbildungsfehler identisch besitzt. Überlappungen ergeben sich bei einem solchen visuellen Test natürlich mit dem Koma, dessen Symmetrieachse jedoch 360° und nicht wie beim Astigmatismus bei 180° liegt (Wobei auch eine eindeutige Trennung nicht gelingen dürfte).


    Ein Interferrometer hilft für die Beurteilung der Wahrnehmung nicht weiter. Man kann zwar die Messung des Abbildungsfehlers vornehmen, ihn jedoch nicht bewerten. In diesem Thread geht es ja um die Frage der Wahrnehmbarkeit des Abbildungsfehlers. Und deshalb nochmal meine Warnung vor der Natur: Visuelle Astronomie muss letztlich das Gesamtsystem, das aus Objektiv, Okular und Auge besteht berücksichtigen. Ein Inferferrogramm entsteht aus dem Objektiv und einem Testsystem, das auf eine plane Fläche projeziert (Chip, Photoplatte etc). Das ist etwas anderes. Und wie ich oben beschrieben habe, kann das Auge durchaus Abbildungsfehler der Optik kompensieren. Die zwei kleinen Kullern sind weitaus fortschrittlicher als unsere Teleskope - sie sind ja auch schon etwas länger in Entwicklung....


    Was meinst Du eigentlich mit:

    Quote

    Einfach etwas abziehen oder weglassen ist einfach zu willkürlich und bringt nur Unsicherheiten, welche wiederum einer sinnlosen Interpretation bedarf, da sind Zahlen einfach Aussagekräftiger.


    Das habe ich nicht verstanden.


    Grüße


    Christoph.


  • Sorry, Uwe, du lebst jedes Mal auf einem anderen Stern!

    Beispiel:

    Quote

    Die Frage beinhaltet eigentlich auch schon die Antwort. Und zwar in dem man die Größe mit einem Interferometer ermittelt.



    Mein Thread trägt nicht ohne Grund den Titel: Astigmatismus - Wahrnehmungsschwelle
    Steht da was von Labor, Interferogramm, Meßtechnik? N E I N Selbst im Labor ist differenzierte Betrachtung sinnvoll:
    Weitere Berichte zum gleichen Thema findet man hier

    Im weiteren Verlauf Deines Beitrages hältst Du ein Referat aus dem engen Blickwinkel eines meßtechnischen Labors, dessen
    Details mir hinlänglich bekannt sind. Hast Du damit irgendeinen beeindruckt, außer dich selbst?

    Insofern kann ich mit Beiträgen von Piu58, von Iser weitaus mehr anfangen, weil die mein Anliegen erkennen und ernstnehmen.

    Nach jeder Labor-Untersuchung möchten nämlich die jeweiligen Sternfreunde von mir wissen, welcher Fehler zu welchen
    Auswirkungen führt und wie gravierend sich spezifische Fehler auswirken oder nicht. Fast jede Optik ist ein Kompromiß.

    Beispiel: GSO RC 250/2000 Dieser überkorrigierte GSO RC wird außer etwas "aufgeblasenen" Sternpünktchen, keine
    weitere Auffälligkeit zeigen - in der Praxis. Nur das Strehlergebnis fällt mit ca. 0.30 vernichtend aus. Auf dieser Grundlage
    geht so ein Gerät dann zurück und der Händler sucht sich einen neuen Kunden, meine Ergebnisse kriegt der dann nicht.
    Oder man investiert zwei Tage Arbeit, die aber dann der Händler verdient (hoffentlich begreifst Du, was ich meine)
    und dann stimmen die Strehlergebnisse eines fabrikneuen Teleskop besser, ohne daß ich damit besonders in interessante
    Details gegangen wäre. Ich hab's hier laufend mit ganz praktischen/arbeitsintensiven Fragen zu tun.

    Und wenn Du zu diesem Problem-Zusammenhang eine gescheite Antwort aus der Beobachtungs- oder Fotografier-Praxis hast,
    dann bist Du hochwillkommen. Aber das bitteschön mit der nötigen Sorgfalt und nachvollziebaren Dokumenten. Selbst Saghon
    hatte dich vor längerer Zeit dazu aufgefordert, obwohl der mit Optik nix am Hut hat.

    Und das wäre dann auch der Grund für meine sporadischen Vorbemerkungen zu Beginn mancher Threads.
    Niemand zwingt dich, hier zu schreiben - außer du dich selbst.

  • . . . . da ich die Diskussion vial Email auch mit Leuten führe, die sehr viel Beobachtungs-Erfahrungen haben, eine Antwort aus diesem Bereich:

  • Hallo Wolfgang


    Quote

    Mein Thread trägt nicht ohne Grund den Titel: Astigmatismus - Wahrnehmungsschwelle
    Steht da was von Labor, Interferogramm, Meßtechnik? N E I N Selbst im Labor ist differenzierte Betrachtung sinnvoll:
    Weitere Berichte zum gleichen Thema findet man hier


    In der Überschrift zwar nicht, aber im Beitrag.


    Quote

    Soviel als Beitrag gegen die Diskussion, daß man grundsätzlich bei Interferogrammen keinen Astigmatismus abziehen darf ohne Rücksicht auf die Frage, woher er eigentlich kommt.
    Seeing probleme bei Interferogrammen Parabel in RoC
    Seeing Probleme bei Interferogrammen: Kugelspiegel


    Quote


    Insofern kann ich mit Beiträgen von Piu58, von Iser weitaus mehr anfangen, weil die mein Anliegen erkennen und ernstnehmen.


    Und wie du siehst, habe ich mich auch zu beide Themen geäusert.
    Einmal die Auswirkung von Astigmatismus auf die visuelle Beobachtung und einmal warum man denn Astigmatismus nicht einfach abziehen darf.


    Gruß Uwe

  • Hallo Uwe,


    Gut! trennen wir die Dinge. zunächst (wie in der Überschrift dieses Threads) zu Punkt 1. Obwohl Du dich da ja schon ausführlich (siehe obriges Zitat) geäußert hast, was gibt es noch dazu beizutragen? Das es schwierig ist ist klar, und an die Kontrastminderung haben wir ja auch schon gedacht.

    Astigmatismus - Wahrnehmungsschwelle

    Möchte mich erneut an die erfahrenen Beobachter wenden:

    Es geht um die Frage, ab welcher Größe man bei einem Newton-System einen Astigmatismus der Grundordnung Z4 und Z5 erkennen würde.


    Vielleicht kannst Du in diesem Sinne uns möglicherweise weitere Hinweise geben? Aber bitte ohne Interferrogram, und eine Abzugsdiskussion, die anderweitig geführt werden müsste.


    Ich bin gespannt!


    Grüße


    Christoph

  • Quote

    Ich bin gespannt!


    ich eigentlich auch, obwohl mir die Hoffnung wegen seiner Beiträge völlig abhanden gekommen ist: er weicht immer aus, wenn es konkret wird.

    Mich würde z.B. interessieren, an welchen Merkmalen er bei unterschiedlichen Teleskopen
    - einen Astigmatismus der Größe L/3 - L/10 eindeutig erkennt und zwar intra/extrafokal und im Fokus selbst. Da gäbe es Merkmale
    - ob er visuell (fotografisch) in etwa die jeweilige Größe eines vorhandenen Astigmatismus quantifizieren kann, genau darum geht es mir!
    - (deswegen heißt es ja "Wahrnehmungsschwelle" weil Labor-Ergebnisse nicht gleich Ergebnisse am Himmel bedeuten.
    - und ob er eventuell Beispiele aus der Astrofotografie hat, an denen man Astigmatismus erkennen würde.

    http://www.astro-foren.de/showthread.php?p=44648#post44648
    http://www.astro-foren.de/showpost.php?p=38496&postcount=2
    http://www.astro-foren.de/showthread.php?p=38258#post38258

    So lupenrein, wie die ZEMAX Simulation ist, wäre die Wirklichkeit nicht.

  • ein anderes Beispiel - von der opt. Bank:

    Ein Zeiss AS 130/1950 sehr farbreines Objektiv, Zentrierung OK, Astigmatismus ebenfalls unter der Wahrnehmung, selbst im Labor am artificial Sky Test
    bei sehr hoher Vergrößerung. Der über 632.8 nm wave und 532 nm wave ermittelte Astigmatismus liegt eindeutig unter L/10, also am Himmel kaum mehr
    wahrnehmbar. Der Zentrierfehler liegt unterhalb L/20 PV, also ebenfalls nicht wahrnehmbar. Wahrnehmbar ist aber für Grün die Überkorrektur über den
    etwas ausgeprägteren Beugungsring. Der kann zwar über die Fokussierung etwas vermindert werden, dann nimmt aber das Hintergrundstreulicht der anderen
    Farben zu. Bei Grün erkennt man also visuell im Labor bereits eine Überkorrektur in diesem Spektrum, die über die Jahrzehnte mit der Schrumpfung der
    Distanzplättchen zu tun hat, und das sind nur wenige Mikron.

    Einen signifikanter Astigmatismus in der Größe von L/4 PV würde man in diesem Fall im Fokus an einem Kreuz erkennen, bzw. genauer daran, daß der
    Beugungsring an vier Stellen unterbrochen ist, wie die ZEMAX-Simulation meines Beitrages #11 zeigt. Mich interessiert also in der Praxis selbst, und
    nicht im Labor, wo die Grenze der Wahrnehmung für Astigmatismus liegt. Und das hat - für den begriffs-stutzigen Uwe - folgenden Hintergrund.
    Die Puristen unter den Sternfreunden, die Foren-Voll-Schreiber also, lehnen es gewissermaßen ab, durch ein Teleskop zu gucken, wenn der Gesamt-
    Strehl nicht bei 0.999 liegt. Damit ist zur Tauglichkeit einer Optik für die Praxis gar nichts ausgesagt, und das oft, nachdem der Besitzer viele Jahre
    erfolgreich und mit großer Freude am Himmel unterwegs war. Da käme plötzlich einer mit dem "Labor-Hammer", und deklassiert eine Optik, nur weil
    er ein abgehobenes, arrogantes und weltfremdes Qualitäts-Verständnis hat. In dem Augenblick, in dem sich die Meßtechnik von der Beobachtungs-
    Praxis löst, wird sie unglaubwürdig und löst Kopfschütteln aus. Ob der Uwe das kapiert?



    Astigmatismus-Simulation am Kugelspiegel mit Interferogramm