Wider alle opt. Vernunft

  • Wider alle opt. Vernunft - Petzval-Systeme


    Petzval Systeme sind fotografische Systeme. Als solche bieten sie a) ein ebenes Bildfeld und b) eine
    punktförmige Abbildung bis zum Bildfeld-Rand. Petzval-Systeme bestehen prinzipiell aus einer
    Linsengruppe am Eingang eines Teleskops und in Okular-Nähe ebenfalls ein zweites Element, eine
    Art Feldkorrektor. Der Abstand der ersten und zweiten Linsengruppe ist vom Design festgelegt, also
    nicht variabel, "ein-betoniert" gewissermaßen. Ein solches System erzeugt also ein ebenes Bildfeld
    mit einer perfekten Abbildung bis zum Rand, und die Okular-Einheit mit Fokussierung erfolgt * NACH *
    dem eigentlichen Petzval-System. So sind alle die Teleskope gebaut, die man z.B. als Takahashi FSQ
    85 ED, als TeleVue 140 oder als Pentax 75 SDHF kaufen kann oder konnte. Bis zum Okular-Auszug
    sind es also "starre" Systeme mit festen Abständen. Mit dem Okular-Auszug wird auf ein solches
    System fokussiert.


    Beispiele Für Petzval-Systeme:

    http://www.astro-foren.de/show…98-Ausgesprochen-farbrein (erster Bericht)
    http://www.astro-foren.de/show…ue-140-APO-Petzval-System
    http://www.astro-foren.de/showthread.php?10322-Takahashi-FSQ-85-ED&p=39150#post39150
    http://www.astro-foren.de/showthread.php?9386-Pentax-75-SDHF-von-Thomas-(Knickohr)&p=35817#post35817



    Seit einiger Zeit gibt es für lichtstarke Teleskope, sei es APO's oder Halb-APO's sogenannte Flattners oder Reducers, die zusammen
    mit dem vorderen Objektiv ein ebenes Bildfeld und eine gute bis perfekte punktförmige Abbildung garantieren, wenn


    ja, wenn der ! richtige ! Abstand zwischen Objektiv und Flattner eingehalten wird.


    Und nun beginnt das Drama: Dieser Flattner braucht - so erzwingt es sowohl Objektiv wie Flattner zusammen als Einheit - braucht also
    einen festen Abstand zueinander, den man auf der opt. Bank ausmessen kann, und auf der Skala des Okular-Auszuges angeben kann.
    In diesem Fall sollte eigentlich der Okular-Auszug mit dem feststehenden/ermittelten Abstand festgeklemmt werden, weil die
    Fokussierung auf ein solches Bild nach der Einheit Objektiv+Flattner erfolgen sollte. D[B]as verstehen aber offenbar nicht alle, und nun
    nimmt das "Unglück" seinen Lauf. Und weil bei falschem Abstand aus den Sternpünktchen plötzlich kleine Striche werden
    können, wird eine Verkippung von Bildfeld zu Chip-Ebene diagnostiziert und darüber hinaus noch ein Kipp-System
    angepriesen.
    Genau solche Striche sehe ich aber auch, wenn der Abstand zwischen Objektiv zu Flattner falsch ist.
    Also habe ich zusätzlich im 1. Bericht auch die Abstände veröffentlicht. http://rohr.aiax.de/APM-107_13.jpg[/B]
    Der Sternfreund hat sich also für dieses System entschieden. Hat sich den optimalen Abstand zwischen Objektiv und Flattner/Reducer
    ausmessen lassen, hat die richtige Skala-Einstellung gezeigt bekommen. Auch der Backfokus wurde ausgemessen und über den
    Artificial Sky Test entstanden Bilder zur Abbildung im Bildfeld - alles wunderbar.



    In der Folge stimmte aber die Sache dann doch nicht. Warum eigentlich? Also wurde ihm noch eine Kipp-Einrichtung verkauft, weil es
    daran liegen könnte. Jetzt funktionierte es erst recht nicht. Ja, warum denn nicht?



    Die einfache Regel heißt: Der Abstand zwischen Objektiv und Reducer muß in jedem Fall eingehalten werden. Das heißt, wenn man
    erfolgreich fokussiert hat, bzw. "scharf" gestellt hat, dann muß die Skala-Einstellung 100-Einheiten anzeigen. Widrigenfalls unbefrie-
    digende Ergebnisse herauskommen. Das bedeutet, daß man über Abstands-Ringe zwischen Reducer und Kamera-Chip den Abstand
    so einstellt, daß man bei erfolgter Fokussierung bei der Skala-Einstellung 100 Einheiten gelandet ist. Dafür war u.a. mein 1. Bericht
    gedacht
    :
    mit folgendem Hinweis.


    Quote

    Zusammen mit dem 0.75 Flattner die Strehl-Qualität auf der opt. Achse, wobei man unbedingt den richtigen Abstand, Objektiv zu 0.75 Flattner, von 100 Einheit auf
    der Skala einhalten muß. [B]Würde dieser Wert nicht stimmen, bekommt man Koma-Figuren und man kann nicht mehr scharfstellen. Außerdem geht dann in
    das Meßergebnis eine leichte Dezentrierung des Flattners ein, das man aber erst merkt, wenn der Flattner zu nahe am Objektiv sitzt. Hier wird der
    Flattner "überstrapaziert". Für diesen Fall würde auch die Korrektur nicht funktionieren. Man kann also das System sehr schnell falsch beurteilen, wenn
    man die richtigen Abstände nicht einhält.

    Quote



    Die opt. Bauteile können also noch so gut sein. Wenn Grundregeln der Optik nicht eingehalten werden, dann funktioniert
    es leider nicht. Die Fokussierung an der falschen Stelle verführt dazu regelrecht.[/B]

  • Hallo Wolfgang!


    Dazu hätte ich eine Frage:


    In aller Regel geben die Hersteller von Flattenern den "korrekten" Abstand Flattener/Reducer/Korrektor zum Sensor an! Nach Deinen Ausführungen würde das aber ja nur dann funktionieren, wenn das Objektiv exakt den Vorgaben entspricht die bei der Berechnung des Flatteners zugrunde gelegt wurden, oder? Stichwort Serienstreuung usw....



    Grüsse


    Thomas

  • Hallo Thomas,


    Quote

    Hersteller von Flattenern den "korrekten" Abstand Flattener/Reducer/Korrektor zum Sensor an!


    Das ist optischer Unfug ! (gemeint ist dieser Abstand, weil der eigentlich fokussiert werden sollte, wie bei einem
    richtigen Petzval-System.)


    Bei einem Petzval-System ist der Abstand Objektiv - Feld-Korrektor vom Design her festgelegt, also nie variabel.
    Bei den ernstzunehmenden Herstellern wird deshalb so ein System als Einheit geliefert mit unveränderbaren Abständen,
    und nach diesem System kommt die Fokussierung im Okular-Auszug. Dieses verbreitete Prinzip wird mit der Reducer-
    Lösung gewissermaßen "auf den Kopf" gestellt. Jetzt wird Reducer+Chip gemeinsam bewegt. Und das funktioniert nur,
    wenn der Abstand Reducer zu Chip stimmt bei gleichzeitigem richtigem Abstand Objektiv-Reducer. Und daran hakt es.


    Weil aber die Hersteller von Flattnern nur den Flattner selbst herstellen, muß der Abstand zu einem frei wählbaren Objektiv
    immer neu ermittelt werden. Der Hersteller von Reducern macht das jedenfalls nicht, allenfalls ein gutmütiger Designer,
    wenn er denn die Design-Daten der unterschiedlichsten Objektive bekommt. Man kann es auf der opt. Bank auch ausmessen.


    Das Besondere dieser Flattner/Reducer ist es ja gerade, daß diese bei vielen unterschiedlichen APO-Objektiven verwendbar sind.
    Das wäre aber auch noch nicht das Problem.


    Während bei einem Petzval-System, ob von Takahashi oder anderen, die Fokussierung nach dem Petzval-System zum Chip
    hin e
    rfolgt, ohne damit den Abstand Objektiv-Reducer zu ändern, liegt bei den "zusammen-gewürfelten" Systemen die Fokussierung
    zwischen Objektiv und Reducer, wo sie nun gar nicht hingehört.


    Funktionieren würde das nämlich nur, wenn bei richtigem Abstand Reducer-Chip auch der richtige Abstand Objektiv-Reducer
    eingehalten wird.


    Während nämlich die Hersteller von echten Petzval-Systemen funktionierende Systeme verkaufen, hat man bei den "zusammen-
    geschusterten" Systemen immer große Mühe, bis die Abstände richtig funktionieren. Und weil nicht jeder dieser Astro-Fotografen
    über genügend Erfahrung verfügt, funktionieren die professionell gebauten Systeme einwandfrei, bei den anderen hat man seine
    liebe Not.


    Ich würde mir also nie ein solches Kombi-System kaufen, sondern immer ein solches, das eindeutig durch-konstruiert ist.

  • Hallo Wolfgang,


    Danke für Deine Antwort!


    Das hiesse dann wohl aber auch, das die Flattener bzw. Reducer eines Herstellers, für seine eigenen Optiken speziell gerechnet, durchaus taugen, auch wenn die ansonsten ungünstige Kombi Objektiv-Auszug-Flattener genutzt wird?! Ich habe da z.B. die Flattner/Reducer von Takahashi für deren TOA/TSA´s oder Vergleichbares anderer Hersteller im Auge.


    Grüsse


    Thomas

  • Hallo Thomas,


    von Takahashi erwarte ich, daß ein Flattner/Reducer von diesem Hersteller auf Anhieb funktioniert.
    Dazu muß sich der Händler/Importeur äußern. Man wird auch den Riccardi Reducer bei einem
    Takahashi verwenden können. Das muß aber dann auf irgendeine Art ausgemessen werden:


    Sowas geht auch, wenn man über Feldaufnahmen am Himmel schrittweise den Abstand Objektiv-Flattner/
    Reducer abarbeitet, und dabei die Ergebnisse kontrolliert. Was ich unter hoher Vergrößerung sehe, sieht
    prinzipiell der Chip auch.


    Die Erklärung ist einfach. Der Flattner/Reducer ist ein Korrektur-Vorgang. Dazu braucht der vom Objektiv
    kommende Lichtkegel nur einen bestimmten Duchmesser vom Flattner damit die Abbildung im Bildfeld
    stimmt. (sollte möglichst am Rand untersucht werden) Wirkt zuviel oder zuwenig Korrektur auf den Licht-
    kegel, dann liegt es am falschen Abstand und es entsteht keine punktförmige Abbildung. Den gleichen
    Vorgang hat man, wenn man z.B. eine Parabel mit einer Plankonvex-Linse auf Null Kompensiert. Auch da
    braucht man unbedingt den richtigen Abstand. Das kann man Gottseidank rechnen.

  • Hallo Wolfgang,


    danke für die klare Darstellung. Das ist mir Anlaß, ein paar tiefergehende Fragen zu stellen, die mich länger schon beschäftigen. Es geht um das Bildfeld einer zweilinsigen, astronomischen Optik (ohne Flattener).


    1. Form
    Der Begriff Bildfeld-"Wölbung" (ein Flattener soll ja die Bildfeldwölbung korrigieren).
    Mir ist es nicht gelungen, belastbare Information zu finden, wie diese geometrisch beschaffen ist.
    Auf den gefundenen Schnitt-Zeichnungen sieht es wie ein Kreis aus. Ob das der Realität entspricht oder schlichtweg einfacher zu zeichnen war, ist mir nicht klar.
    Von der Anschauung her würde ich vermuten, daß es sich bei der Form dieser Wölbung um eine Späre handeln könnte, also eine (hohl-) kugelige Fläche.
    Dieser Einfachheit mißtraue ich erstmal, das erscheint mir zu einfach und plausibel, als daß ich es ungeprüft und verallgemeinernd übernehmen möchte.
    Handelt es sich tatsächlich um eine Sphäre? Oder ein Ellipsoid/Paraboloid? Einzig Hyperboloid dürfte aus Vernunftgründen ausscheiden ...
    In der Praxis dürfte aufgrund der Achsnähe der betrachteten Bildfeldpunkte der Unterschied zwischen Sphäre, Ellipsoid und Paraboloid eh gering sein, in der Folge gehe ich der Einfachheit halber von einer Sphäre aus.


    2. Radius
    Der Radius dieser Bildfeldwölbung, entspricht dieser der Brennweite des Objektivs? Würde ich so annehmen. Das erscheint mir trivial.


    3. Schärfe
    Wenn ich nun einen Kreisbogen mit Radius entsprechend der Brennweite zeichne (was dank Zeichenprogrammen einfach geht), von mir aus 820 mm, so kann ich unter der Berücksichtigung des gewünschten Sensor- oder Filmformats ermitteln, wie groß an den Bildrändern der Abstand zwischen (ebener) Sensor- oder Filmfläche und gewölbter Bildfläche ist (vereinfachend habe ich den axialen Abstand betrachtet).
    Da kommt bei 24x36 mm beachtlich was raus, nämlich 0,6 bzw. 0,9 mm. Bei noch größeren Formaten wird`s abenteuerlich viel, bei 56 mm sind bereits 1,5 mm erreicht.
    Wie nahe muß nun die Sensor- oder Filmfläche der gewölbten Bildfläche kommen? Wie groß darf die Abweichung in der Praxis sein? Entweder muß ich dann eine bildaufzeichnende Fläche klein genug wählen, oder diese entsprechend wölben. Was ja auch schon getan wurde, z.B. bei den Baker-Nunn-Kameras.
    Ich ahne, daß die Toleranz sehr gering ist, was sich beim Fokussieren bei visueller Betrachtung direkt erleben läßt (und umso geringer, je kleiner die Brennweite).


    Geballte und hoffentlich klar genug (dar-) gestellte Fragen. Ich bin gespannt auf Antwort(en).
    Viele Grüße,
    Andreas

  • Hallo Wolfgang,
    vielen Dank für die Links! Auf ein paar war ich bereits gestoßen.
    Der Hinweis auf Petzval und Petzval-Summe scheint mir das zu sein, was ich gesucht habe, ohne es so finden zu wollen.
    Bei in die Tiefe gehenden Fragen, tun sich nicht selten Antworten von unverhoffter Komplexität auf.
    Was die Sache spannend macht.
    Nun habe ich ein paar Stichworte, die weiterhelfen.
    In dem Wikipedia-Eintrag zu Petzval-Summe ist von "Radius der Petzval-Fläche" die Rede.
    Die Frage nach der Form der Bildfeld-Wölbung scheint mir damit hinreichend dahingehend beantwortet, daß es sich in der Tat um eine Spähre handelt.
    Den Rest kriege ich auch noch raus.
    Vielen Dank!
    Andreas

  • Hallo Wolfgang,


    mit Interesse lese ich hier als Laie und Hobbyastronom Deine Prüfberichte und interessanten Ausführungen, auch wenn ich nicht ansatzweise alles davon verstehe.Zu den Überlegungen bezüglich der Anordnung Objektiv - Flattener - OAZ - Kamera habe ich aber auch eine eigene Überlegung. Wie Du bereits ausgeführt hast gibt die Optik fixe Abstände zwischen Objektiv und Flattener / Reducer vor. Dies resultiert dann bei fertig aufgebautem Setup auch in einem fixen Abstand zwischen Reducer und Chipebene, der von den Herstellern und Händlern mehr oder weniger richtig angegeben wird. Im Endeffekt ergeben sich dann nach der Fokussierung vor und nach dem Reducer ohnehin fixe Abstände, dh. unter idealen Bedingungen bräuchte man garkeinen Okularauszug zum Fokussieren, man könnte die Kamera auch fest verschrauben und gut ist.In der Praxis muss man dann dennoch fokussieren. Der größte Weg den ein Fokussierer bei einem ansonsten fixen Aufnahmesetup meiner Erfahrung nach zurücklegt ist der der aufgrund der Änderung der Fokuslage aufgrund von Temperaturschwankungen entsteht. Hierbei verändert sich nach meinem Verständnis das Objektiv durch Ausdehnung geringfügig. Ist es in diesem dann nicht ohnehin sinnvoll, eben den Korrektor mit auf eine neue Position zu bringen, da sich durch die temperaturbedingte Änderung des Objektivs auch der Korrektorabstand zum Objektiv in ähnlichem Maße ändert?
    (Ein weiterer Grund für das Neufokussieren bei ansonsten gleichbleibendem Setup wär ggf ein Filterwechsel, hier fallen die Differenzen aber meiner Erfahrung nach weit geringer aus).


    Viele Grüße
    Daniel

  • Wie finde ich den optimalen Abstand Objektiv - Flattner (Reducer) ?
    Hallo Daniel,
    Damit ein opt. System die gewünschten Bedingungen erfüllt, müssen z.B. die Abstände der einzelnen Bauteile eingehalten werden.
    Bei einem Petzval-System wird das erzwungen, vorderes Objektiv und hinterere Feldkorrektur-Linse haben einen festen abstand, und
    erst danach regelt der OAZ-Fokuser den Abstand des Systems zum Fokus. Der eigentlich übliche Fall erzeugt deshalb keine Probleme.


    Nun gibt es seit einiger Zeit die Flattner und Reducer. Und auch hier müssen die richtigen Abstände eingehalten werden, wenn das
    System funktionieren soll. Sinniger-weise ist für ein solches Gesamt-System der OAZ-Fokuser genau an der falschen Stelle, also zwischen
    vorderer Objektiv-Linse und 2. LinsenGruppe. (Und nun fokussieren sich die "braven" Astrofotografen einen "Wolf" und ärgern sich
    über die schlechten Ergebnisse, weil ihnen keiner sagt, daß das so nicht funktionieren kann.)


    Wenn ich für eine solche Situation den richtigen Abstand ermittle, am Beispiel dieses SkyWatcher Esprit, dann verkippe ich zunächst
    das Gesamtsystem (Refraktor+Reducer) in seine maximal-Position vor dem Planspiegel, also 1.5° Kippwinkel, was ca. 55 mm Bild-
    felddurchmesser ergibt. In dieser Stellung müssen die Sternpünktchen möglichst genauso gut abgebildet sein, wie auf der opt. Achse.
    Also schiebe ich den OAZ zusammen mit dem Reducer solange "rein" und "raus", bis die Stern-Abbildung möglichst punktförmig erfolgt.


    Nun bekomme ich regelmäßig zwei Abstände:
    a) den Abstand auf der OAZ-Skala, den ich angebe, und der bis zuu +/- 1 mm eingehalten werden sollte.
    b) auch messe ich den Abstand von der letzten Flattner-Fläche ohne Gewinde zum Fokus aus.


    Der Stefan hat sich an die beiden Abstände gehalten und damit die folgenden Aufnahmen gemacht: M3 mit DSLR
    Wenn also die richtige Position auf der OAZ-Skala eingestellt ist, dann muß das Bild auf dem Kamera-Sensor "scharf" sein. Dann darf man eben NICHT mehr
    mit dem OAZ-Fokuser fokussieren wollen.


    Und hier ist die Kipp-Vorrichtung zur kontrollierten Verkippung der Refraktoren vor einem Planspiegel. Das ginge auch am Himmel, wenn man einen Stern an
    den Bildfeldrand stellt: Da müßte man aber dann zwei Fokussierer haben: einen zwischen den Linsen und einen zwischen Flattner und Fokus-Chip.

  • Hallo Wolfgang,


    danke für die Ausführungen - wie man genau auf der Bank den Abstand ermittelt war mir nicht klar, das mit dem Messen über Verkippen klingt aber interessant.


    Allerdings war das nicht das worauf ich hinauswollte ... was ich meinte war, angenommen ich habe bereits den Abstand korrekt ermittelt oder der Hersteller hat ihn hinreichend genau berechnet und angegeben, jetzt habe ich mein System Objektiv -> Korrektor -> Kamera bereits am laufen, und sämtliche Abstände sind korrekt eingestellt, dh Abstand Objektiv->Korrektor passt, Kamera ist fokussiert, Bilder werden super.


    Im Idealfall bräuchte ich jetzt ja keinen Okularauszug, da ja die Abstände alle fix sind.
    In der Praxis werde ich eine Temperaturdrift haben bei der ich nachfokussieren muss.
    Wäre es also im Falle der Temperaturdrift nicht sinnvoll den Korrektor beim Fokussieren mit zu verschieben, da sich ja das Objektiv ausdehnt/zusammenzieht?


    Viele Grüße
    Daniel

  • Hallo Daniel,


    wenn alle Deine Annahmen zutreffend sind, dann spielt sich die Fokussierung weit unter der Toleranz ab.
    Diese Frage habe ich aber oben mit der Toleranz von +/- 1 mm beantwortet.


    Wer aber z.B. einen anderen Okular-Ansatz einbaut, fängt wieder von vorne an. Solche Fälle kann man nur
    korrekt zum jeweiligen Einzelfall beantworten. Fernrohre können höchst verschieden sein . . .


    Was mich begreiflicherweise interessiert: Wie gut werden meine Ergebnisse durch die Praxis bestätigt.

  • In der Praxis habe ich noch nie mit einem echten Petzval-System gearbeitet, habe aber zum Takahashi FSQ-106 mehrere Berichte von Besitzern gelesen dass dieser ungewöhnlich kritisch bei der Fokussierung ist, gerade bei Temperaturdrift.


    z.B. hier:
    http://forum-stellarum.de/showthread.php?tid=1795&pid=15383#pid15383
    (ich hoffe, dieser Querverweis auf ein anderes Forum ist in diesem Fall erlaubt!)


    Was ich natürlich nicht beurteilen kann ist ob das eine Eigenschaft des "echten" Petzval-Systems ist oder eines dieses speziellen Produkts.

  • Hallo Daniel,


    das Verlinken auf fremde Seiten ist üblich, und mache ich genau so - es dient doch der Information !


    Die Temperatur-Drift hat eher was mit dem im Teleskop verbauten Materialien zu tun (auch die Gläser selbst). Da dies bei vielen Kameras/Teleskopen
    vorkommen kann, haben sich versierte Fotografen eine Tabelle erarbeitet, zu welcher Temperatur welche Fokus-Einstellung gehört.


    Bei einem echten Petzval-System ist die Fokussierung zwischen dem System selbst und dem Fokus. Bei den Flattner-/Reducer-Systemen sitzt der
    Flattner/Reducer im OAZ-Fokuser. Damit wird der optimale Abstand ebendieses Flattner/Reducers laufend variiiert, weil offenbar keiner begreifen
    will
    , daß das optisch nicht gehen kann, weil es nur einen bestimmten Abstand gibt, wo das funktioniert.

  • Der Unsinn wenn man den Flattener am OAZ befestigt ist also dass wenn man hinter dem Flattener was ändert (z.B. andere Kamera) und daraufhin neu fokussieren muss man keine brauchbare Sternabbildung bekommen kann.
    Hat man jedoch den Abstand zwischen Flattener und Kamera richtig gewählt stimmt automatisch auch die OAZ-Position für den Fokus so dass der eigentlich relevante Abstand zwischen Objektiv und Flattener auch stimmt, dh die OAZ-Position ist dann immer gleich (von winzigen Korrekturen abgesehen). Funktioniert dann auch, ist aber eigentlich dennoch verkehrt, da es weitaus einfacher wäre bei einem Kamerawechsel einfach mit dem OAZ neu zu fokussieren anstatt Abstandsadapter zusammenzukramen und zu verschrauben.


    Ich denke ich kenn mich jetzt aus :)


    Mit einem motorisierten absoluten Fokussierer ist das mit der Temperatur auch kein großes Problem, da lässt man einfach bei jedem Grad Änderung nochmal den Autofokus laufen. Dennoch ist es natürlich angenehm wenn das Gesamtsystem hier eine größere Temperaturstabilität bietet, da dies dann weniger oft vorkommt.

  • Entscheidend, lieber Daniel, ist der richtige Abstand des Flattners/Reducers zum vorderen Objektiv,
    den sollte man regelrecht "einbetonieren" !

    In allen diesen Fällen sitzt der OAZ-Fokuser an der falschen Stelle: Der gehört nämlich
    nach demFlattner/Reducer eingebaut, deshalb entsteht ja erst die Verwirrung.


    . . . und weil wir in der Murks-Wirtschaft leben, geht es erst einmal nur um den Umsatz . . .