Aankondiging

Samenvouwen
Nog geen aankondiging momenteel

Astigmatisme bij Newtons door de positie van de "aperture stop"

Samenvouwen
X
 
  • Filter
  • Tijd
  • Toon
Alles wissen
nieuwe berichten

    Astigmatisme bij Newtons door de positie van de "aperture stop"

    Ik kwam er een paar dagen geleden achter (door een opmerking hier: http://www.handprint.com/ASTRO/ae2.html#newtdesign), dat bij een Newton-telescoop astigmatisme afwezig is als de buis voor de hoofdspiegel precies even lang is als de brandpuntslengte. In vaktaal staat dat ook hier: http://www.telescope-optics.net/asti...The_transverse, in het stukje "aperture stop displaced": "Thus, astigmatism is canceled for σ=0.5 with a paraboloid ", waar σ zo gedefinieerd is dat een halve σ de brandpuntslengte is.

    Er zijn nogal wat Newtons waarbij de stop niet op de brandpuntslengte ligt, zelfbouw Dobsons met een enkele ring bijvoorbeeld, en ik vraag me dus af hoe erg deze vorm van astigmatisme is tov de andere afbeeldingsfouten die je ook standaard hebt bij een Newton, met name de coma. De formules zijn te ingewikkeld om dit even snel uit te rekenen, daar moet ik wel even de tijd voor nemen. Ik vroeg me dus af of iemand dit al een keer heeft uitgezocht, voordat ik zelf ga zitten rekenen.
    Last bewerkt door svdwal; 24-10-12, 10:51.
    What where the skies like when you were young?

    #2
    Ik heb het nooit uitgerekend en ook nooit gezien dat iemand het heeft uitgerekend voor een bepaalde telescoop. Omdat er in boeken/artikelen over telescoopbouw en telescooptests nooit over geschreven wordt (voor zover mij bekend), denk ik dat het wel mee zal vallen in de praktijk. Maar het is inderdaad wel leuk om het precies te weten.
    Jan
    'Kies de weg van de meeste weerstand' (Erik Scherder, neuropsycholoog)

    Commentaar


      #3
      Ik neem aan dat de diameter van de telescoopbuis er ook mee te maken heeft? Des te meer extra ruimte t.o.v. de spiegelgrootte, des te minder zal het effect zijn waar Sander het over heeft.

      Op de tekening in dat artikel lijkt de doorsnee van de telescoopbuis gelijk aan de spiegeldiameter te zijn. In dat geval treedt onvermijdelijk vignettering (en dus helderheidsverlies aan de randen van het beeldveld) op, zoals ook in het artikel wordt beschreven. Dus de ene kwaal los je dan op door een andere te introduceren ....

      Commentaar


        #4
        Ik vat hem niet helemaal. Dat een veel te lange buis gaat vignetteren begrijp ik. Truss Dobsons hebben meestal niet een te lange buis, ivm gewichtsbesparing. Astigmatisme als gevolg van de lengte van de buis snap ik niet.
        Schiedam
        Telescopen: Skywatcher Widefield 150mm Achro, Evostar APO 120ED, Vixen 102ED (upgraded by FirstLight), UK OMC140 Maksutov op GPDX, Skywatcher Maksutov 102 (g&g) op Alt/Az of Star Adventurer.
        Astrobino's: Swift 20X80, Skymaster 15X70, Jena 10X50, Habicht 7X42, Gucky 2.3X40.

        Sterrenwacht Rijswijk
        Telescopen: 130 mm Astrophysics Starfire op NEQ6, 150 mm Newton op GP, C8 op NEQ6, Meade 14" op NEQ8, Lunt.

        In het heelal aan het speuren sinds 1970

        Commentaar


          #5
          Met stop bij de hoofdspiegel zijn de diameters van beide ook gelijk, met stop op F voor een parabolische hoofdspiegel moet de diameter van de stop ook kleiner zijn dan de diameter van de hoofdspiegel. Zoals bij een Schmidt camera de stop op R ligt en de hoofdspiegel sferisch is. Is het opheffen van astigmatisme het lichtverlies door een kleinere stop waard?

          Commentaar


            #6
            Een snelle berekening (hopenlijk heb ik het goed genoeg gelezen), voor telescoop met 1500 mm brandpuntsafstand. K=-1, n=1, s(sigma) =0.5, R=3000.. Stel de vangspiegelring zit op 20 cm lager dan 1500 mm,dus 1300 mm=0.86 maal de brandpuntsafstand. In de formule ingevuld: a(stig)=(1*(-1*0.86^2)+(1-0.86)^2)/3000=-0.00024. Helaas weet ik niet zeker in welke unit dit is. Als het millimeters zijn (wat ik denk), kun je uitrekenen hoeveel airydisks het zijn, als je de diameter van de spiegel erin meeneemt. Stel het is een 30 cm spiegel (f/5 dus),dan is de diameterr van de airydisk 2.44*5*0.00055=0.00671 mm. Dus het astigmatisme is 0.00024/0.0067=0.036 airydiskdiameters. Volgens mij ga je dat niet zien, aangenomen dat ik het goed heb uitgerekend.
            Last bewerkt door janvangastel; 24-10-12, 11:38.
            Jan
            'Kies de weg van de meeste weerstand' (Erik Scherder, neuropsycholoog)

            Commentaar


              #7
              @John, dit verschijnsel, de sterkte van astigmatisme als gevolg van het schuin invallen van het licht op een objectief, komt regelrecht uit de optische abberatietheorie rollen. Ook al is de spiegel perfect parabolisch, door de schuine inval ontstaat toch astigmatisme, en de sterkte is afhankelijk van de afstand van de stop tot het objectief. De sterkte van dat astigmatisme is afhankelijk van de afstand tussen de stop en het objectief, en de formule voor parabolische spiegels in het bijzonder zit zo in elkaar dat de sterkte van dat astigmatisme gelijk nul is als de stop op de brandpuntsafstand staat. Allerlei andere vormen, met name die in de spiegel zelf geslepen zijn, of in de spiegelophanging, kunnen er natuurlijk nog steeds wel zijn.

              @Guus, het kan zijn dat de stop op het brandpunt groot genoeg mag zijn om de spiegel wel volledig te belichten, zo goed heb ik die formules nog niet door. Maar je kan natuurlijk ook zeggen dat je hoofdspiegel "oversized" is

              Je zou inderdaad verwachten dat het effect klein is, maar dat heb ik nog nergens zien staan. Anderzijds, toen deze theorie was ontwikkeld zijn ze gelijk ingewikkelde Cassegrain-telescopen gaan bouwen. Het zou mij niet verbazen dat ze de Newton niet interessant meer vonden om aan te rekenen omdat het instrument irrelevant was geworden.
              What where the skies like when you were young?

              Commentaar


                #8
                Origineel geplaatst door svdwal Bekijk bericht
                @Guus, het kan zijn dat de stop op het brandpunt groot genoeg mag zijn om de spiegel wel volledig te belichten,
                Neen, het kan NIET. Er is enkel geen astigmatisme in het veld met diameter X als de lichtbundels voor heel het veld enkel de stop op n brandpuntsafstand als stop hebben, en niet de spiegelrand. Als je de stop net even groot maakt als de spiegel, dan is het astigmatisme enkel in een veld met diameter 0mm onbestaand, namelijk op de as, waar hij al nul was. Je wint daar niets en je verliest daar niets. Maar weg van de as gaan bij zo'n stop voor de helft de spiegelrand en voor de andere helft de stop de lichbundel clippen, en dan is je astigmatisme niet helemaal weg (maar je vignettering wel erger dan met de stop op de hoofdspiegel).

                Met andere woorden: de stop verhindert astigmatisme net dr te vignetteren. Je kunt dus niet zowel het astigmatisme wegkrijgen als niet vignetteren.

                Als je dus een 400mm diameter f/4.5 spiegel hebt en je wilt een veld van 1 astigmatismevrij krijgen, dan moet je de stop 32mm kleiner maken dan de hoofdspiegel en je hebt dan dus eigenlijk een 368mm kijker, weliswaar met een iets grotere hoofdspiegel om te vermijden dat de hoofdspiegelrand een stop wordt. Dat geeft 8% resolutieverlies, een 8% grotere centrale obstructie (die de contrasttransfertfunctie zelfs op de as verlaagt) en 15% lichtverlies.

                Die sop is de kolen niet waard, tenzij je een toepassing zou hebben met een comacorrector (want anders domineert de coma toch) waarvoor zelfs een klein beetje astigmatisme nefast is maar resolutieverlies niet. De Strehlwaarde is altijd lager met zo'n stop --vooral op de as, natuurlijk, waar er niets te winnen viel en enkel te verliezen--, maar je kunt de puntspreidingsfunctie wel terug puntsymmetrisch maken over ene groter veld eens je de coma corrigeert.

                Tussen haakjes, buiten het volledig verlicht beeldveld heb je zo al een hybriede stop: de helft van het golffront heeft een stop op afstand nul van de hoofdspiegel, de rest een stop op vrijwel n brandpuntsafstand (ter hoogte van de vangspiegel). Maar de niet cirkelvormige rand voor de lichtbundel veroorzaakt op zich dan ook al diffractie-effecten.

                Dus staar je niet blind op formules, want de geometrie heeft ook veel belang.

                Dus voor fotografie hoeft die stop daar meestal ook al niet, want bij courante telescopen domineert aan de rand van de sensor vangspiegelvignettering.

                Enkel als je:
                -de vangspiegel zo kolossaal groot maakt dat zelfs ene bredere sensor (die het astigmatisme ook opspoort) ook in de hoeken volledig verlicht is
                -de coma corrigeert
                -de seeing zo goed is en de sensor zo kleine pixels heeft dat het diffractiepatroon al bijna zichtbaar wordt
                dan zou je fotografisch misschien een stop aan de voorkant willen om die sterren in de hoeken dat tikkeltje ronder te maken. Of je maakt daar geen stop en corrigeert het astigmatisme elders (bijvoorbeeld in de comacorrector). Je gaat toch ook het veld moeten vervlakken, trouwens (op een manier die rekening houdt met de aan- of afwezigheid van de stop), want anders worden je sterren in de hoeken wel rond maar ook dik.
                Last bewerkt door sixela; 24-10-12, 13:16.
                Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

                Commentaar


                  #9
                  Origineel geplaatst door John Baars Bekijk bericht
                  Ik vat hem niet helemaal. Dat een veel te lange buis gaat vignetteren begrijp ik. Truss Dobsons hebben meestal niet een te lange buis, ivm gewichtsbesparing. Astigmatisme als gevolg van de lengte van de buis snap ik niet.
                  Als de lichtbundel schuin van boven op de hoofdspiegel invalt, is het uit perspectief gezien logisch dat er een verschil in brandpuntsafstand optreedt tussen de horizontale en verticale stralen. Dit heet astigmatisme. De stop zorgt ervoor dat je naar een ander deel van de spiegel kijkt onder een hoek dan vanuit het midden gezien. Voor een parabolische spiegel is de stop op F precies goed om dit te neutraliseren, je kijkt dan naar een deel van de spiegel dat onder die hoek de verticale en horizontale stralen weer dezelfde brandpuntsafstand geeft.
                  Maar in tegenstelling tot een Schmidt camera is er dan wel nog coma. Coma heeft te maken met het verschil in brandpuntsafstand tussen de bovenste en de onderste stralen van de lichtbundel, astigmatisme met het verschil in brandpuntsafstand tussen de horizontale en verticalen stralen van de lichtbundel. De stopt verhelpt bij een parabolische spiegel de coma helemaal niet: http://www.telescope-optics.net/coma.htm

                  Commentaar


                    #10
                    @janvangastel, sixela

                    Helder, deze specifieke abberatie is te verwaarlozen, dus ga er niet voor corrigeren.
                    What where the skies like when you were young?

                    Commentaar


                      #11
                      OK, die schuin invallende lichtstralen. Niet aan gedacht. Het is er dus wel, maar behoeft volgens jullie berekeningen nauwelijks correctie.

                      Bedankt voor de uitleg!
                      Schiedam
                      Telescopen: Skywatcher Widefield 150mm Achro, Evostar APO 120ED, Vixen 102ED (upgraded by FirstLight), UK OMC140 Maksutov op GPDX, Skywatcher Maksutov 102 (g&g) op Alt/Az of Star Adventurer.
                      Astrobino's: Swift 20X80, Skymaster 15X70, Jena 10X50, Habicht 7X42, Gucky 2.3X40.

                      Sterrenwacht Rijswijk
                      Telescopen: 130 mm Astrophysics Starfire op NEQ6, 150 mm Newton op GP, C8 op NEQ6, Meade 14" op NEQ8, Lunt.

                      In het heelal aan het speuren sinds 1970

                      Commentaar


                        #12
                        Ook ik vat het nog niet helemaal. Dan dient die stop toch hooguit als enige diafragmering waardoor de rand van het telescoopbeeld wordt waargenomen als ware het met een relatief langere telescoop door de veranderde f waarde (zeg van f/10 naar f/11) en dus op die manier de astigmatisme wordt 'verholpen'. Als astigmatisme een puur optisch probleem is kan ik een andere functie van de stop dan het diafragmeren moeilijk voorstellen. Er wordt gewoon een deel van de schuin invallende stralen geblokkeerd (tenminste als ik het goed begrijp).

                        In Rutten en Van Venrooij's 'Telescope Optics' wordt een lensloze Schmidt waarin het gebruik van een apertuur stop wordt genoemd die op de radius afstand van de spiegel wordt geplaatst (2x zo lange buis als de brandpuntsafstand dus). Ik zal dat hoofdstuk vanavond nog eens bekijken.
                        Last bewerkt door sixela; 24-10-12, 23:24.
                        Alle Messiers zijn zichtbaar in een 38mm telescoop.

                        Commentaar


                          #13
                          Origineel geplaatst door dreistein Bekijk bericht
                          Ook ik vat het nog niet helemaal. Dan dient die stop toch hooguit als enige diafragmering waardoor de rand van het telescoopbeeld wordt waargenomen als ware het met een relatief langere telescoop door de veranderde f waarde (zeg van f/10 naar f/11) en dus op die manier de astigmatisme wordt 'verholpen'.

                          Neen. De f/waarde verandert slechts weinig maar het astigmatisme is volledig weg.


                          Als astigmatisme een puur optisch probleem is kan ik een andere functie van de stop dan het diafragmeren moeilijk voorstellen.
                          Edoch...


                          Er wordt gewoon een deel van de schuin invallende stralen geblokkeerd (tenminste als ik het goed begrijp).
                          Je moet het anders zien. Normaal is er een intredepupil op een brandpuntsafstand van het brandvlak (ter hoogte van de spiegel). Dankzij de stop is er een intredepupil op twee brandpuntsafstanden en de hoofdspiegel vignetteert de lichtbundel niet meer en werkt niet meer als stop (de andere stop is nauwer dan de spiegel). Hetzelfde heb je trouwens bij een Mak of (lenshebbende) Schmidt, daar is de apertuur ook op niveau van de corrector.


                          In Rutten en Van Venrooij's 'Telescope Optics' wordt een lensloze Schmidt waarin het gebruik van een apertuur stop wordt genoemd die op de radius afstand van de spiegel wordt geplaatst (2x zo lange buis als de brandpuntsafstand dus).
                          Klopt. En dat is voor sferische spiegels en dient om de coma en het astigmatisme weg te werken, maar er is nog (hopen) sferische aberratie, dus moet je die brandpuntsafstanden nogal lang maken (en de stop zit nog verder!) of de apertuur heel wat verminderen om nog correcte beelden te hebben (en dan vooral fotografisch).
                          Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

                          Commentaar


                            #14
                            Is dit effect ook een reden dat een gaasfilter het beeld van planeten verbetert? Naast het dempen van het licht plaats je daarmee als het ware een 'uitgesmeerde' apertuurstop.
                            "Truss me, I'm solid." - Bouwe Dob

                            Commentaar


                              #15
                              Voor zover ik het kan begrijpen. Even kort samenvatten en naar de praktijk verplaatsen: 'Het is van totaal ondergeschikt belang want je wint er helemaal niets mee'.

                              Of heb ik toch iets gemist?

                              Commentaar

                              Werken...
                              X