http://www.opticalmechanics.com/interferometric_test_results.htm

Zitat:

---

As you can see from the attached spreadsheet and the above table the P-V, rms, Strehl and third order aberration output for the individual interferograms fluctuates wildly. However, the average of five or more data sets is quite stable. This demonstrates the importance of the averaging process in obtaining results that represent the actual wavefront to an acceptable degree of accuracy.

---

Grüße: Uwe

Hallo Uwe,

eine sehr schöne Zusammenstellung der Fehlereinflüsse.
Kann ich prinzipiell bestätigen. Über die Feinheiten
eines Prüfaufbaues, der verwendeten Computersoftware
bzw. der Art der Auswertungen der Fringe patterns kann
man seitenweise diskutieren - führt aber anwendungs-
bedingt zur Frage hin, wieviel Strehl braucht man, und
wie sicher kann man den messen.

In diesem Zusammenhang kann man der Wiederholgenauigkeit
eines ZYGO/WYKO schon vertrauen, weil das als erstes die
Industrie, nicht uns betreffen würde, und da geht es härter
zur Sache !

Gruß Wolfgang

Hallo Wolfgang,

Zitat:

---

In diesem Zusammenhang kann man der Wiederholgenauigkeit eines ZYGO/WYKO schon vertrauen,

---

das mag sein.
Trotzdem hat mich die Größe der Standardabweichung (Statistical Fluctuations in Individual Interferometric Tests) mit Strehl 0,07 (bei einem Mittelwert von 0,84) schon etwas gewundert, und das trotz durchschnittlich 151 data points!
Wie würdest Du denn im Hinblick auf diese Daten die Genauigkeit _Deines_ interferometrischen Testaufbaus einschätzen? Hast Du `mal eine ähnliche Reihenmessung gemacht, wie sie hier gezeigt wird?

Freundliche Grüße: Uwe

Hallo Uwe,

für die Industrie wäre es eine Katastrophe, wenn diese Abso-
lut-Werte stimmen würden. Damit würde eine ZYGO- oder WYKO-
Messung sich erübrigen, die sogar L/100 der Wellenfront zu
Messen in der Lage ist. Ich habe mich also absichtsvoll nur
tendenziell geäußert, nicht aber zu den Absolut-Werten.

Auch Berichte und ihre Ergebnisse unterliegen einer Streuung.
Sicher kann man bei ZYGO/WYKO hierzu klare Aussagen
in den techn. Daten erfahren. Soviel zu einem Interfero-
meter, mit dem ich neulich einmal "spielen" durfte.

In unserem Fall mit dem Bath-Interferometer und der Auswertung
der damit erzielten Interferogramme schaut die Sache etwas
anderes aus. Da geht es um die Frage, wo können die Fehler
entstehen?

01 - bei der reinen Erstellung der Interferogramme
02 - bei der halbautomatischen Auswertung derselben

Anm: Ich schließe also sowohl eine fehlerhafte Justage der
Optik aus, wie die fehlerhafte Justage des Testaufbaues aus,
weil man diese Einflüsse vorher sorgfältig untersucht und
nach Möglichkeit abstellt.

Es geht also in Punkt 01 um die Wiederholgenauigkeit der
Fringe-Patterns mit denen wir bis etwa Lambda/10 PtV wave
messen können und im Falle meines 200/1800 Kugelspiegels
schon oft durchexerziert habe, weil ich ihn als Meß- und
Referenz-Spiegel benutze. Demnächst hoffe ich diese Messungen
mit einem ZYGO-vermessenen 300/1600 Kugelspiegel wiederholen
zu können. Also werde ich noch etwas Zeit zu dieser Messung
brauchen. Mit genau diesem Spiegel habe ich meinen eigenen
WYKO-vermessenen Planspiegel nachgemessen, der auf 3 Arten
geprüft und ausgewertet worden ist mit PtV Wellenfront L/14
(L/15.45 und L/11.9) Wobei WYKOa bei 632.8 gemessen hat, und
ich bei 532 nm.

In Punkt 02 geht es um die Wiederholgenauigkeit der Interfero-
gramme selbst durch Erstellung eines Contour-Interferogrammes
selbst und der Berechnung durch das Programm.
In unserem Fall gibt es nur unser eigenes Programm, selbst
das Ceravolo-Programm ist für uns unbrauchbar, weil es
erhebliche Ansprüche an die Bild-Qualität der Fringes pattern
stellt, und sündhaft teuer ist. Wir hab es in der Orginal-
Version, aber es funktioniert aus dem erwähnten Grund nicht.
Die Streuung in diesem Fall würde ich bei ca. +/- 1%
ansetzen.

Ich beziehe mich also auf eine Meßanordnung, bestehend aus
einem Kugelspiegel der mit einem Bath-Interferometer ver-
messen wird, wo weder Astigmatismus noch Koma eine Rolle
spielt.

Nun wäre die Diskussion höchst einseitig, wenn man sich
nur auf diese Art quantitative Strehl-Ermittlung stürzen
würde: Während unsere Messung eine echte Flächen-Messung
ist, sind die quantiative Auswertung über Foucault und
Caustic eine Linien-Auswertung, mit überhöhten quantitativen
Werten bei PV, RMS und Strehl, in einem Fall um den Faktor
10, also nicht Lambda/40 PV wave, wie über Caustic ermittelt,
sondern L/4 PV wave, wie mit einem I_Gramm ermittelt.

Wenn ich bei einem I_Gramm nur die mittleren 2 Streifen
auswerten würde hinsichtlich der Linearität, dann hätte ich
annähernd Foucault oder Caustic. Ansteigende Streifenab-
stände durch Koma oder Astigmatismus verformt fallen dann
ebenso unter den Tisch, wie andere Flächenunregelmäßig-
keiten.

Wenn man im anderen Thread bei Alois nachliest, der ebenfalls
mit dem Bath-Interferometer mißt und mit
dem Keller-Programm auswertet, dann bescheinigt der als
Feinoptiker mit 40-jähriger Berufs-Erfahrung diesem
Verfahren eine hohe Genauigkeit, die wir intern selbst
wiederholt überprüft haben. Auch der hier sicher nicht mehr
bekannte Kurt Benischeck, ehemals Abteilungsleiter bei
LEITZ Wetzlar für Interferometrie spielte damals mit dem
Gedanken, den Bath-Interferometer für bestimmte Messungen
einzusetzen. (noch in der computerlosen Zeit)

Es gibt nur drei, die jahrelange Erfahrung mit diesem
Interferometer haben, der Erfinder Karl-Ludwig Bath, Alois
und mich selbst.

Laut Martin Trittelvitz, der unlängst selbst bei einer
Messung mit Auswertung dabei war, bescheinigt diesem
Verfahren eine haushohe Überlegenheit gegenüber anderen
quantitativen Verfahren. Nachzulesen bei AStroTreff.

Werde demnächst einen größeren Kugel-Referenz-Spiegel
mit ZYGO-Certifikat besitzen und mich dann an diesem
guten Stück austoben.

Gruß Wolfgang

Zitat:

---

das Ceravolo-Programm ist für uns unbrauchbar, weil es
erhebliche Ansprüche an die Bild-Qualität der Fringes pattern
stellt, und sündhaft teuer ist. Wir hab es in der Orginal-
Version, aber es funktioniert aus dem erwähnten Grund nicht.
Die Streuung in diesem Fall würde ich bei ca. +/- 1%
ansetzen.

---

Hallo Wolfgang,
Aus welchem Grund ist das Programm nicht einsetzbar, (abgesehen davon daß es zu teuer ist)?
Ich hab nur die Demoversion des Programmes, aber so wie ich das verstehe kann man ohne weiteres die Messpunkte auch von Hand setzen. Allerdings kann ich nicht einschätzen ob die Ergebnisse dann reproduzierbar oder vergleichbar sind.
Natürlich stellt sich dann die Frage, welchen Vorteil das Programm vor dem Programm von Keller noch besitzt, wenn man die automatische Scannfunktion doch nicht benutzen kann, und damit Angriffen auf die Objektivität der Methode ausgesetzt ist.
Grüße Martin

Hallo Marty,

Daß Du den Hans Rohr kennst, davon ging ich eigentlich aus.
Die automatische Scann-Funktion beim Ceravolo-Programm
funktioniert nur dann wenn die Interferogramm-Streifen
kontrastreich abgebildet sind. Mit meinen Streifen hätte
ich da schon große Probleme. Insofern ist das Nachzeichnen
von Hand eine sehr sichere Variante.

Ein Vorteil wäre die getrennte Ermittlung von Astigmatismus
und Koma, und letztere deswegen, weil man sie dann in
Abzug bringen könnte, wenn sie aus dem Meßaufbau stammt.
Wenn ich jedoch eine Kosten/Nutzen Berechnung anstelle
für mein gesamtes Equippement, dann liege ich eigentlich
sehr gut.

Gruß Wolfgang Rohr

Hallo Wolfgang,

Zitat:

---

01 - bei der reinen Erstellung der Interferogramme
02 - bei der halbautomatischen Auswertung derselben

---

Ja, wobei die Differenzierung dieser beiden Fehlerarten anhand ausschließlich der errechneten Enddaten schwierig sein dürfte, oder? Die Deviation der Endergebnisse lässt immer nur Aussagen hinsichtlich des Gesamtfehlers zu, es sei denn, man rechnet aufbaubedingten Astigmatismus und Coma heraus (wie oben gezeigt). Eine weitere Differenzierungsmöglichkeit könnte ich mir vorstellen, in dem man ein und dasselbe Interferogramm mehrfach hintereinander (evtl. mit gewissem zeitlichem Abstand) am PC "bepunktet" um die hierdurch auftretende Ungenauigkeit einzugrenzen. Das würde eindeutige Aussagen zu Deinem Pkt. 02 zulassen.

Zitat:

---

Ich schließe also sowohl eine fehlerhafte Justage der
Optik aus, wie die fehlerhafte Justage des Testaufbaues aus,
weil man diese Einflüsse vorher sorgfältig untersucht und
nach Möglichkeit abstellt.

---

ja, "nach Möglichkeit". Trotzdem würde ich beim Erstellen einer Messreihe in der oben geschilderten Form diese Faktoren - auch wenn es zeitaufwändig ist - mitmessen wollen: also Messreihen mit jeweils neu in den Testaufbau gestelltem Spiegel sowie Neujustage des Gesamtsystems.

Zitat:

---

(...) Wiederholgenauigkeit der Fringe-Patterns (...) und im Falle meines 200/1800 Kugelspiegels schon oft durchexerziert habe, (..). Demnächst hoffe ich diese Messungen mit einem ZYGO-vermessenen 300/1600 Kugelspiegel wiederholen
zu können.

---

Im gegebenen Beispiel ging es ja nun nicht um den Vergleich der Absolutwerte des einen Messaufbaus mit einem anderen, sondern um die Ermittlung der internen Fehlerbreite des eigenen Messaufbaus. Insofern würde schon eine Veröffentlichung der Daten einer Messreihe Deines Kugelspiegels dieses Ziel erreichen. Das zweite Vorhaben (Vergleich mit ZYGO-Werten) ist natürlich nicht minder interessant. Um es auf den Punkt zu bringen: wie viele Messungen & Auswertungen muss ich im Bath-Aufbau von ein und demselben Spiegel machen, um einen Wert mit x% Fehlerbreite zu bekommen?

Zitat:

---

Wenn man im anderen Thread bei Alois nachliest, der ebenfalls mit dem Bath-Interferometer mißt und mit dem Keller-Programm auswertet, dann bescheinigt der als
Feinoptiker mit 40-jähriger Berufs-Erfahrung diesem
Verfahren eine hohe Genauigkeit, die wir intern selbst
wiederholt überprüft haben

---

Gibt´s dazu Zahlen, die mit den obengenannten vergleichbar wären? Könnte es sein, dass die Hauptfehlerquelle im obenzitierten Artikel im automatischen tracing der fringe patterns zu suchen ist? So besonders kontrastreich sind die Torus-Bilder ja auch nicht. Übersicht weiterer interessanter Artikel:
http://www.prospecmirrors.com/articles.php

Freundliche Grüße: Uwe

Hallo Uwe,

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wie viele Messungen & Auswertungen muss ich im Bath-Aufbau von ein und demselben Spiegel machen, um einen Wert mit x% Fehlerbreite zu bekommen?
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Da fängt das Problem schon an:

Mit einem Kugelspiegel hast Du eine hohe Treffer-Quote, weil
immer nur I_Meter mit Kugelspiegel zusammen "arbeiten" und
keine weitere Fehlerquelle die Reihenuntersuchung stören.
Bei einer Autokollimations-Anordnung

Foto/Grafik gelöscht, da an anderer Stelle nachträglich themenfremde Änderungen stattfanden, und es hier auch nicht auszuschließen ist.

kommen zwei Störquellen dazu:
- der Planspiegel, der besser als die Grenzgenauigkeit sein muß
- und die exakte Justage des Newton-Spiegels vor dem Planspiegel

das sind Justierschritte bis in den Micron-Bereich, die wir
durch leichtes Klopfen bewerkstelligen. Dabei beobachten wir
wie sich die Koma-Figuren "verflüchtigen"

Wenn also bei einer Parabel die opt. und geometrische Mitte
nicht zusammen-fallen, dann müßte man die erst irgendwie
markieren, um eine hohe Wiederholbarkeit der Messung zu
bekommen, und bei einem neuen Spiegel ist das unmöglich.

Dabei haben wir die Spiegel noch nicht einmal rotiert.
Und auch die Spiegel-Lagerung haben wir als Fehlerquelle vernachlässigt.

Wieder etwas einfacher mit der Wiederholgenauigkeit ist die
Vermessung von hochwertigen APO Optiken, die im Tubus sauber
zentriert sind. Ein Takahashi wäre mit einer hohen Wiederhol-
genauigkeit vermessbar.

Anders als beim ZYGO oder WYKO wird bei unserer Computer-
Auswertung die Koma nicht herausgerechnet und drückt das
Meßergebnis nach unten. Wir wissen das zwar und kennen
auch die Koma-Figuren, können das aber quantitativ noch
nicht in Abzug bringen. Das ist der Grund, warum ich mich
stets bemühe, ein möglichst Komafreies I_Gramm zu bekommen
oder aber die Koma wenigstens senkrecht zu den I_Linien
einzustellen. Für Astigmatismus gilt das gleichermaßen, der
bis zu einer Größe von ca. L/3 PV wave tolerabel sein soll.

Die wenigsten Probleme hat man mit einem 0.95 Strehl Kugelspiegel.

Die Auswahl der Bilder bei den Torus-Artikeln ist nicht
besonders berauschend, da hätte ich eindeutigere im Angebot.

Gruß Wolfgang Rohr

Hallo Wolfgang,

Zitat:

---

Die automatische Scann-Funktion beim Ceravolo-Programm
funktioniert nur dann wenn die Interferogramm-Streifen
kontrastreich abgebildet sind. Mit meinen Streifen hätte
ich da schon große Probleme. Insofern ist das Nachzeichnen
von Hand eine sehr sichere Variante.

---

Hierzu ein Zitat aus der <atm_free@yahoogroups.com>
Subject: [atm_free] Fringe tracking
Peter John Smith expressed his opinion that in interferometric testing for ATMers automatic fringe tracking option is not of great importance.
Automatic fringe testing algorithms do contain some assumptions that may or may not be appropriate in the given case. Also the quality of interferogram will or will not warant successful application of tracking algorithms.
In my opinion manual fringe tracking, as already available in David Rowe FringeXP program, is best for ATMers because they are in a better control of the process than if autotracking will be implemented.
To illustrate problem autotracking is facing I post two images of "Charlie's" mirror supplied by James Lerch to Royce who made interferogram.
http://www.geocities.com/suessenbergerde/ifg.html
Interferogram (Intgram1.jpg) is translated into 3D form where third axis represents pixel intensity.
Top level of 3D image is zero intensity. Intensity is increasing downwards. That means that dark fringes are on the top. It is visible that dark fringes have local maxima and minima due to artifacts and noise and some wide fringes have plateaus. This can lead to indeterminate or false fringe centers.
Therefore I fully agree with Peter John. It is not worth the trouble. ATMers can do better manually.
Vladimir.

Hallo Wolfgang,

Zitat:

---

Wenn also bei einer Parabel die opt. und geometrische Mitte nicht zusammen-fallen, dann müßte man die erst irgendwie markieren, um eine hohe Wiederholbarkeit der Messung zu bekommen, und bei einem neuen Spiegel ist das unmöglich.

---

Nichtsdestotrotz werden ja auch nach wie vor neue Spiegel vermessen ;-)

Zitat:

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Dabei haben wir die Spiegel noch nicht einmal rotiert.

---

Würde sich bei einer Reihenmessung zur Eruierung der Fehlerbreite ja problemlos machen lassen, oder? Ist denn der Aufwand für die oben gezeigte Reihenmessung dermaßen groß? Ich könnte mir vorstellen, dass das mit - sagen wir `mal 20 Messungen (5 Messungen am jeweils um 90° rotierten Spiegel) - an einem (oder zwei) Nachmittag(en) zu erledigen ist. Wenn Torus das kann, kannst Du das doch auch, davon gehe ich `mal aus.

Grüße: Uwe

P.S.: was meintest Du eigentlich konkret mit Deiner Überschrift: "Absolut-Werte stimmen nicht!"

Hallo Uwe,

wenn die in dem Artikel behauptete Unschärfe von 7% Strehl
stimmen würde bei Messungen mit ZYGO oder WYKO Interfero-
metern, die grundsätzlich Reihenmessungen bei Optiken
machen, um sicher zu gehen, daß die Messung stimmt, dann
wären 7% Strehl-Differenz eine Katastrophe: Bitte nachfolgende
Tabelle benutzen:

Foto/Grafik gelöscht, da an anderer Stelle nachträglich themenfremde Änderungen stattfanden, und es hier auch nicht auszuschließen ist.

Insofern wissen alle, die mit Interferometer-Messungen zu
tun haben, wo die Fehler stecken können, aber 7% Strehl-
Differenz würde niemand akzeptieren. In einem solchen Fall
würde ich sicherheitshalber bei der Firma WYKO selbst nach-
fragen, die die Gewähr dafür bieten müssen, daß ihre
Interferometer mit hoher Präzision auch funktionieren.

Das heißt, ich halte die Zahlenwerte in diesem Artikel für
falsch. Vielleicht nimmt Alois als Feinoptiker mit 40-
jähriger Berufserfahrung dazu einmal Stellung.

Gruß Wolfgang Rohr

Hallo Wolfgang,

Zitat:

---

Insofern wissen alle, die mit Interferometer-Messungen zu tun haben, wo die Fehler stecken können, aber 7% Strehl-Differenz würde niemand akzeptieren

---

Sicher nicht, aber man kann die Daten ja auch anders interpretieren: Der Gesamtfehler (nach Abzug von Coma und Astigmatismus) der Strehl-Absolutwerte beträgt lt. Tabelle 6,2 Prozent. Da sind aber alle "Ausreißer" nach oben und unten dabei. Nimmt man lediglich die Fehlerbreite der Strehl-Werte unter der Standardabweichung (also ca. 68% aller Werte, die am nächsten am Mittelwert liegen), dann reduziert sich die Fehlerbreite auf 1,84 Prozent. Also bei einem Strehl-Mittelwert von 0,95677 (offenbar stammen die vielen Stellen hinter dem Komma aus der Mittelwertkalkulation) eine Abweichung um 0,0088 nach oben (0,966) oder unten (0,948). Wenn ich also pro Spiegel fünf Messungen mache, kann ich (wie Torus) bezüglich der Genauigkeit der Messwerte durchaus zu jenem Schluß kommen:
"Under the test conditions in our shop, averaging five data sets gets you to the point of diminishing returns".
Angenommen, ich wäre ein auf dem deutschen Markt nicht zu vernachlässigender Astrohändler und hätte das Ansinnen, Dich zu veranlassen, eine ähnliche Messreihe zu - sagen wir - einem Newtonspiegel, einem SC-System und einem FH-Refraktor durchzuführen: was würde mich das bei Dir kosten?

Freundliche Grüße: Uwe

Hallo Uwe und Wolfgang.

Gestern bin ich mit der Antwort nichtmehr hinein gekommen.
Darum erst jetzt.

Ich habe mir die Messungen angeschaut.
Eine Abweichung im PV Wert von +- 0,02 ist bei so einen großen Abstand ohne weiteres drinnen und normal.
Da genügt schon wie der Prüfer selbst schreibt, eine leichte Luftströmung, Erschütterung und Temperaturveränderung.
Selbst das Dasein einer Person erwirkt schon eine Luftzirkulation. Deshalb muss man immer darauf achten wo man während der Messung steht.
Das dürfte er trotz seines Wissens etwas unterschätzt haben.
Man sieht es bei der Sphärichen Aberration, weil diese kann fast nur durch Luftströmungen verändert werden.
Auch die Justierung sollte etwas genauer sein, so das die Koma auf 0,12 und kleiner wird.
Die Koma drückt den Strehl sofort herunter.
Man sieht es in der ersten Tafel . Nach Abzug der Coma ist die Strehldifferenz nur noch 0,028
also +- 0,014 und das entspricht einer normalen erreichbaren Messgenauigkeit.
Der Astigmatismus darf nicht abgezogen werden. den hat er sicher nur als Beispiel seiner Wirkung hinein gestellt.
In der zweiten Tafel hat er einen Ausreißer drinnen, deshalb sind dort die Differenzen größer..
Also kommt es nicht darauf an wie viele, sondern wie viel gute Messungen gemacht werden.
Deshalb kann hier die Statistical Fluctuation nicht real eingesetzt werden.
Vergleicht man das mit der Lufturbulenz im Freien die ich gemessen habe, wo der Strehl um 0,13 also von 0,99 auf 0,86 herunter gegangen ist. dann ist das ein Faktor von 4,6 .
Also ist eine Strehltoleranz von +- 0,014 noch im gesunden Bereich.
Außerdem kann diese Genauigkeit ja nur ganz nahe an der optischen Achse gehalten werden.
Wie stark eine außerachsiale Abbildung sich verändert, will ich Euch noch einmal mit dieser Tafel zeigen und damit dürfte sich einiges von selbst klären.




Der Schleier zeigt sich in der Autokollimation doppelt so stark und muss gedanklich halbiert werden.


Nun zu Wolfgang`s Tabelle.

wenn die in dem Artikel behauptete Unschärfe von 7% Strehl
stimmen würde bei Messungen mit ZYGO oder WYKO Interfero-
metern, die grundsätzlich Reihenmessungen bei Optiken
machen, um sicher zu gehen, daß die Messung stimmt, dann
wären 7% Strehl-Differenz eine Katastrophe: Bitte nachfolgende
Tabelle benutzen:
------------------------------------------------
Diese Tabelle berücksichtigt nur die reine sphärische Aberration.
Deshalb der Unterschied PV zu RMS nur 3,5.
Der Mittelwert der Zernike Coeffitienten beträgt 5,5
Berechnet man den Strehl damit neu, so kommt man bei Strehl 0,65 auf 0,84
bei 0,71 auf 0,87 und bei 0,76 schon auf 0,90 usw.

Man sieht also, dass wenn alles berücksichtigt wird kommen die Werte wieder zusammen
und es ist alles nicht so schlimm.

Wenn die Luftturbulenz den Strehl um 0,13
und die Koma bei 2,5 mm außerachsial schon um 0,75 herab setzt
dann ist die Messtoleranz von 0,028 immer noch eine feine Sache.

Um so kleiner die Messeinheit um so mehr Uschärfe kommt hervor.
Vieleicht hilft das etwas weiter.

Gesund gestrehlte Grüße
Alois

Hallo Uwe,

ob die im Bericht behauptete Strehl-Fehlertoleranz wirklich
zutreffend sein kann, würde ich sinnvollerweise denen über-
lassen, die jeden Tag mit diesen Industrie-Interferometern
zu tun haben.

Meine obere Tabelle entstand über ZEMAX mit der Frage,
welche Unterkorrektur (als konische Konstante eingegeben)
führt zu welchem PV-, RMS- und Strehl-Werten. Insofern war
das eine reine Betrachtung der sphärischen Aberration also
hauptsächlich der Unterkorrektur, weil ich einige unter-
korrigierte Spiegel zu vermessen hatte und damit die Werte
wissen wollte vor meinen "Temperatur-Differenz-Versuchen"

Gruß Wolfgang Rohr

Hallo Wolfgang,

um Verwirrung zu vermeiden solltest du vielleicht angeben, welchen Durchmesser und Brennweite dein Beispielspiegel in der Tabelle hatte und für welche Wellenlänge die rms- und Strehlwerte berechnet wurden, oder habe ich das übersehen?

Gruß
Hans-Jürgen

Hallo Hans JÜrgen,

Habe obere Tabelle noch einmal neu berechnet und die fehlenden Angaben ergänzt.

Gruß Wolfgang

Lieber Alois und Uwe

Zur Meßgenauigkeit von WYKO Interferometern fand ich folgendes:

http://www.valleydesign.com/fiber-optics.htm
====================================
How accurate is the WYKO interferometer?

Measures surface heights from 0.1 nm to 500 microns.
Vertical resolution 0.1nm
NIST traceable step standards insure accurate measurements all the time
Different objectives make it easy to measure a wide range of samples
====================================

Wenn also die Oberflächen-Messung bis zu einer Differenz von 0.1 nm mit
dem Wyko gemessen werden kann, dann muß die Strehl-Toleranz sehr viel
kleiner sein. Stimmig müßten die unteren Werte deswegen sein, weil der
Interferometer damit beworben wird und solche Angaben notfalls gerichts-
erprobt sind - allein durch die Konkurrenz. Folgende Rechnung habe ich an-
zubieten:

Wären die 0.1 nm als PV surface aufzufassen, dann wäre aber
der RMS surface um den Faktor 3.5 - 5 kleiner. Also fasse ich den
Wert als RMS surface Wert auf und multipliziere ihn
sicherheitshalber mit 5, also ein RMS surface von 0.5 nm
Das wäre dann auf jeden Fall nicht mehr surface sondern wave.


bei einem RMS-Wert von 0.5 nm wäre das ein Strehl von 0.99996737
bei einem RMS-Wert bei 5.0 nm (also das Zehnfache) immer noch ein Strehl von 0.9967426
beim 20-fachen RMS-Wert bei 10 nm (also bereits das 20-fache)immer noch ein Strehl von 0.9870340

Das würde für die Rechnung von Alois bedeuten, daß der
Wyko um den Faktor 20 schlechter ist in der Praxis, wie
vom Hersteller behauptet. Und das kann ich mir nicht
vorstellen. Wenn ich meinen Sicherheits-Faktor 5 noch
dazu rechne, wären es sogar 100-fache Ungenauigkeit.

Wenn also die Angaben auf dieser Fundstelle stimmen, was eigentlich wahrscheinlich ist,
dann ist die Strehl Fehlertoleranz wesentlich geringer als die behaupteten 7 % Strehlpunkte. Und auch die von Alois
ermittelten +/- 1.5 Prozentpunkte dürften immer noch zu
hoch sein.

Gruß Wolfgang

Hallo Wolfgang !

Da hast du dich aber schwer angestrengt, aber nicht ganz vergebens.
Das ist die Messgenauigkeit vom Weislichtinterferometer,
mit dem die Mikrorauheit gemessen wird.
Dein Beispiel zeigt auf wie groß der Unterschied zwischen der
Wellenfronttopographie und der Mikrorauheit ist.
Die 0,1 nm sind als RMS Wert zu verstehen.

Fein geglättete Grüße
Alois

How does WYKO non-contact interferometer work?

In Phase Shifting Interferometer (PSI) mode, a mechanical translation system alters the optical path length of the test and reference beams in a series of shifts. Each optical path change causes a lateral shift in the fringe pattern. The shifted fringes are recorded by a detector inside the interferometer, producing a series of interferograms to determine the surface height profile.

Hallo Alois,

der Text über meinem Zitat in der Quelle läßt eigentlich
vermuten, daß es Euer normaler Phasenshift-Interferometer
mit den bekannten 632.8 nm Wellenlänge ist. Ich dachte
nur der Bath-Interferometer wäre ein Weißlicht interferometer?

Unabhängig davon suche ich dann immer noch nach Quellen von WYKO
selbst, aus denen man die technischen Daten Eures Phasenshift
Interferometers, und da speziell die Meßgenauigkeit ersehen
kann. Ein Artikel im Internet, ist mir da zu wenig, der hat
noch überhaupt keine Beweiskraft.

Ich hätte nämlich dann Deine Stellungnahme zur Meßgenauigkeit des Systems
und die von der Firma WYKO ausgewiesene Meßgenauigkeit und
könnte wie beim Auto vergleichen, "ob die Angaben zum Benzin-
Verbrauch" auch stimmen. Eigentlich müßte in Eurer Firma
sowas auch schriftlich herumliegen.

==========================================================

Unabhängig davon habe ich heute bei der Berliner Glas ange-
rufen, die Du ja kennst. Für deren 24-inch I_Meter, mit dem
sie Planflächen messen, gilt (abhängig von der Referenz-Fläche)
eine Genauigkeit von L/40 surface. Die sie auch
erreichen, wenn sie nachts messen und möglichst alle Stör-
faktoren ausschließen.

Für den 6-inch Interferometer gilt, (wieder abhängig von der
Refrerenz-Optik, die ich als perfekt annehme) eine Meßgenauigkeit
von L/30 surface bei Kugel-Radien bis 500 mm. Bei 500 mm
Kugelradius, mehr messen sie in der Abteilung nicht, wäre
die erzielbare Genauigkeit wäre die Genauigkeit bei vorsichtigen L/20 der
Oberfläche. Auf ausdrückliche Nachfrage wurden mir die Werte
als Peak to Valley bestätigt.

Darauf aufbauend habe ich folgende Rechnung aufzumchen:

Bei den genannten 500 mm Radius und L/20 surface Maximal-Genauigkeit habe ich die Werte in PV wave und mit dem Faktor
3.5 in RMS wave umgerechnet:

Für L/10 PV wave Fehlerabweichung käme dann ein Strehl von 0.9746 heraus,
für L/09 PV wave Fehlerabweichung käme dann ein Strehl von 0.9611 heraus, und damit eine Differenz von 0.0135 Strehl.

Damit ist aber nur eine Strehlabweichung zwischen L/10 PV
und L/09 PV errechnet, nicht aber die Frage beantwortet,
wie genau jedesmal der L/PV wave sicher erreicht wird. Denn
nur von dieser Toleranz läßt sich die Strehl-Differenz
berechnen. Also muß die Toleranz von ca. 3%-Punkten als
Maximal-Toleranz angesehen werden, und nicht als laufende
Meßgenauigkeit, die höher liegen muß ! Ich möchte das wirklich
mal ganz genau geklärt wissen ! ! ! ! !

opto-investigative Grüße

Wolfgang Rohr

Hallo Wolfgang !

Einen Artikel über die Messgenauigkeit wirst du nirgends finden.
Das Interferometer selbst ist so empfindlich das auch Messwerte kleiner als PV L/100 erkannt werden.
Das Problem liegt nur darin, dass bei so kleinen Werten jede Störung sichtbar wird. Genau so wie beim Fernrohr, um so stärker man vergrößert um so mehr Einflüße verhindern das und irgend wo ist Ende. Das Interferometer ist ein Rechner. Da suchst du nur die Antwort, wie genau rechnet er.
Ein Maß für die Genauigkeit ist das Referenzobjektiv und das kann auch von anderen Herstellern zugekauft werden. Die kann man dann je nach Anforderung mit PV L/20 oder L/30 Oberfläche haben.
Linsen mit kleineren Durchmesser und nicht so hoher Anforderung kann man damit direkt messen.
Hat man genauere Messungen zu machen dann hat das Interferometer ein Programm mit dem kann man das Refernzobjektiv genau prüfen und abspeichern und dann bei der Messung abziehen und somit hat man dann die ganz wahren Daten. Dies ist sehr aufwendig und teuer weil eine Stunde später kann je nach Anforderung die Abspeicherung nicht mehr gültig sein und muss neu gemacht werden weil bei so kleinen Einheiten auch jede feinste Änderung des Objektivs erkannt wird. Diese Änderung ist sehr klein, kann aber sichtbar gemacht werden. Daher kann ein PV kleiner als +- 0,02 Wellenfront auf Grund der nicht ausschaltbaren Störungen. nicht mehr erfasst werden. Bei solchen Werten bin ich schon auf 80 Mittelungen gegangen, um sicher zu sein.
Du siehst also, nicht das Interferometer sondern die angewendete Methode bringt die erforderliche Genauigkeit.
Wenn 2 das gleiche Auto haben , ist es keine Garantie dass sie dann den gleichen Benzinverbrauch haben.

Nun zu unseren Wiederholgenauigkeiten.
Das Zygo oder Wyko Interferometer hat deshalb eine größere Streuung, weil es jede kleinste Störug ekennt und auf nimmt

Wir mit dem Path Interferometer erkennen solche Feinheiten die unter PV 0,1 Wellenfront liegen nicht mehr und haben daher ein geglättetes Messergebnis das nicht alle Spitzen aufzeigt.
Deshalb auch das ruhigere Ergebnis.

Ich glaube aber das niemand von uns ein Ergebnis mit einer Genauigkeit von +- 0.02 verlangt ,
was auch nicht notwendig ist. Sondern viele wollen nur rechtzeitig wissen ob sie ein brauchbares Fernrohr haben oder eine Reklamation notwendig ist oder sich für etwas anderes entscheiden wollen.

Auch haben wir schon so oft erlebt dass ein Teleskop nach der ersten guten Kollimation eine tolle Leistung hatte, daher sehe ich meine Aufgabe viel mehr darin, als bei Strehl 0,95 und 0,99 herum zu ackern, deren Unterschied niemand mehr erkennen kann.

Viele Grüße
Alois

Lieber Alois,

Danke, daß Du das noch einmal so klar ausgedrückt hast. Ich hoffe
jedenfalls, daß wir damit auch gleich alle zukünftigen
Diskussionen erledigt haben, was im Übrigen meine Absicht
war, weil derartige Diskussionen immer wieder auftauchen.
Solange astronomie.de nicht abstürzt, will ich diesen Thread
als Link auf meine Berichte-Liste nehmen.

Mein Dank geht auch an den Uwe, der dieses Thema für mich noch
einmal angezettelt hat.

Herzliche Grüße

Wolfgang Rohr

Hallo Alois,

-------
...Das Problem liegt nur darin, dass bei so kleinen Werten jede Störung sichtbar wird...
...Du siehst also, nicht das Interferometer sondern die angewendete Methode bringt die erforderliche Genauigkeit...
-------

Was für Störungen können denn das Ergebnis einer interferometrischen Messung beeinflussen?
Mir kommen da gleich Gedanken wie staubfreier, zugfreier und erschütterungsgedämpfter Reinraum, der konstant auf der für das Gerät idealen Temperatur gehalten wird. Die Bedienperson steuert das Gerät am besten vom Nebenzimmer aus fern.
Wie Empfindlich sind solche Messungen denn tatsächlich auf Staub, Temperaturschwankungen, Zugluft und Erschütterungen, oder sind solche Einflüsse vernachlässigbar?

Hi Portaball,

hast Du so einen Meßraum schon mal von innen gesehen?
Alois zeigt Dir sicher ein Foto, wie sowas aussieht.

Sven_III

Jepp, allerdings standen dort keine Interferometer sondern Mikroskope. Das Klamottentheater vor dem Zutritt wurde nur noch beim AKW Phillipsburg übertroffen...

Nö, absolut nicht. Nur weckten eben die Aussagen von Alois bei mir die Assoziation zum Reinraum, zumal ich im Hinterkopf auch Bilder von Leuten in weissen Kitteln und Mundschutz habe, die an optischen Gerätschaften herummachen. Da Alois das Thema äussere Einflüsse angeschnitten hat, hat mich einfach mal interessiert was genau es damit auf sich hat, sprich ob ein Interferometer im zugigen Bastelkeller neben der rumpelnden Waschmaschine Sinn macht

Hallo Portaball !

Zitat.
Was für Störungen können denn das Ergebnis einer interferometrischen Messung beeinflussen?
Mir kommen da gleich Gedanken wie staubfreier, zugfreier und erschütterungsgedämpfter Reinraum, der konstant auf der für das Gerät idealen Temperatur gehalten wird. Die Bedienperson steuert das Gerät am besten vom Nebenzimmer aus fern.
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Ja der Raum für die Endkontrolle ist tatsächlich ein Temperaturstabiler erschütterungsfreier und zugluftfreier Raum. Das Interferometer steht in der Mitte auf einer Luftgedämpften Marmorplatte.
Die Bedienungsperson kann im Raum bleiben und muss nur während der Messung von der Optik fern bleiben das seine Thermik keinen Einfluss mehr hat. Im Notfall wird das Interferometer sogar samt Optik noch mit einen Vorhang abgeschirmt.
Staub hat keinen Einfluss weil er unterbricht den Strahl und erzeugt keine Fasenschiebung.
Das er hier nicht in Unmengen vor kommt versteht sich von selbst, aber Reinraumbedingungen sind nicht notwendig.

Zitat.
Wie Empfindlich sind solche Messungen denn tatsächlich auf Staub, Temperaturschwankungen, Zugluft und Erschütterungen, oder sind solche Einflüsse vernachlässigbar?
-------------------------
Sobald diese Eiflüsse die Toleranzgrenze überschreiten können sie nicht vernachlässigt werden.
Bei Toleranzen von L/5 Wellenfront kommen diese Einflüsse noch nicht zum Tragen.
Bei L/10 Wellenfront werden schwache Luftschlieren störend.
Bei L/ 15 Wellenfront werden auch schon leichte Erschütterungen und dumpfe Schallschwingungen störend und hier müssen schon 4 bis 8 Messungen gemittelt werden.
Bei L/ 20 Wellenfront muss mit dem Forhang abgeschirmt und 10 bis 20 Messungen gemittelt werden.
Die Temperaturschwankungen sind sehr gering und müsssen bei längerer Messdauer ab der Toleranz von L/ 10 kontrolliert werden und wenn notwendig muß das Interferometer neu kalibriert werden. Das heißt, die Messfehlerdaten werden neu ermittelt und in Abzug gebracht.

Hoffe das ich hiermit einen brauchbaren Einblick vermitteln konnte.

Viele Grüße
Alois

Hi Portaball,

als diplomierten Physiker sollte man dich über die Ausstattung von Messräumen nicht aufklären müssen, oder bist du etwa noch im Studium? Selbst dort, wo nur im tausendstel Millimeterbereich gemessen wird gelten schon Vorgaben hinsichtlich Temperatur, Schwingungsarmut und Sauberkeit. Sollte dir das entgangen sein?

Sven_III

Hallo Alois,

wie du siehst, ist großer Aufklärungsbedarf notwendig. Fielleicht kannst du dadurch weiterhelfen, dass du ein vier Wochen dauerndes Obtig Seminar anbietest zur Klärung aller Reinraum und sonstigen kritischen Fragen. Abschließend solltest du dann die Teilnehmer einem Test unterwerfen und sie müssten hier auf dem Board Bericht erstatten, als Nachweis, dass sie jetzt gescheiter geworden sind.

Gruß Micha

Hallo Alois,

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Hoffe das ich hiermit einen brauchbaren Einblick vermitteln konnte.
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Ja, meine Neugierde ist voll und ganz befriedigt - danke für die klaren Worte!
Schön auch mal zu lesen, wie man den Einfluss von Störungen durch Mehrfachmessungen und deren statistische Mittelung reduzieren und vor allem auch Abschätzen kann.

Hallo,

vielleicht hat jemand von Euch Zugriff auf den Volltext:

Meas. Sci. Technol. 9 (July 1998) 1137-1141

Error compensation by model-based interferometry
T Pfeifer, H Mischo, J Evertz and S Manekeller
Fraunhofer Institute of Production Technology, Steinbachstrasse 17, D-52074 Aachen, Germany

Received 20 October 1997, in final form 24 February 1998, accepted for publication 11 March 1998

Abstract. One of the main problems in interferometric form testing is to distinguish form defects of the tested mirror from wavefront aberrations due to bad adjustment of the experimental set-up (Tutsch R 1994). When testing planar and spherical mirrors, an interpretation of the result is achieved using Zernike polynominals, for example, and fitting them to the measured wavefront. With increasing complexity of the measuring task (for example the interferometrical examination of hyperbolic or parabolic mirrors) it becomes more complicated to differentiate between defects of the mirror and those of the interferometer. This paper presents research work concerning the application of computer-based adjustments to various complex types of interferometers with the objective of increasing the reliability and, finally, the accuracy of interferometric measurements.

Keywords: interferometry, form testing, adjustment, aspherics, simplex optimization

Grüße: Uwe

Hallo Michael !

Hat mich gefreut das du dich wieder gemeldet hast.
Ich habe mir auch schon gedacht, das wird schon fast eine Berufsausbildung.
Ein vier Wochenseminar ist mir aber doch zu viel.
Aber eine gute Stammtischrunde beim ITT auf der Emberger Alm ist sicher drinnen.

Viele Grüße
Alois

Hi Uwe,

ein interessanter Auszug für den, der sich wissenschaftlich mit der Thematik befassen will. Bei der Astronomie geht es nur um die Frage, wieviel Genauigkeit brauchen wir. Dazu ein Beispiel vom Paranal:

Foto/Grafik gelöscht, da an anderer Stelle nachträglich themenfremde Änderungen stattfanden, und es hier auch nicht auszuschließen ist.

Trotzdem bleibt es jedem unbenommen, sich in das Thema gründlich einzuarbeiten. Nur bitte ich dann um Antwort, wo derartige hochgenauen Spiegel gebraucht werden. Vielleicht als Referenz-Optiken für Planflächen?
Wenn ich das Hubble-Beispiel bemühen darf, dann scheiterte die Perfektion nicht an den Messtoleranzen sondern schlicht am falschen Abstand der Kopmensations-Optik. Dall hat's ihnen zwar gesagt, aber sie wollten nicht hören die Experten. Alles weitere ist bekannt.

Oder anders herum gefragt, welchen Erkenntnisgewinn haben wir denn nun für unsere tägliche Beobachtung?

Sven_III

Hallo Uwe .

Abstract. One of the main problems in interferometric form testing is to distinguish form defects of the tested mirror from wavefront aberrations due to bad adjustment of the experimental set-up (Tutsch R 1994). When testing planar and spherical mirrors, an interpretation of the result is achieved using Zernike polynominals, for example, and fitting them to the measured wavefront.
---------------------------------------------
Der schlimmste Fehler, die Koma ist recht gut am Streifenbild zu erkenn.
Deshalb muss jede Optik zuerst gut kollimiert werden.
Coma und Fokus sind die zwei Zernike Polynome die man selber beeinflussen kann.
Den Fokus kann man auch im Programm noch feinkorrigieren.
Das Wyko und Zygo Interferometer macht das automatisch.
Bei Planflächen muss der Autofokus ausgeschaltet werden weil sonst erhält man nur die Regelmäßigkeit und man weiß nicht ob die Planfläche noch ein bischen hohl oder erhaben ist.




Der Komaschleier ist wegen der Autokollimation doppeld stark abgebildet und muss gedanklich halbiert werden.

Viele Grüße
Alois

Hallo Sven,

du kannst ja über die Experten denken wie du willst, aber dokumentiere deine Meinung doch lieber nicht mit dem Hubble-Beispiel. Fehler machen wir alle, und wir können froh sein, wenn unsere Fehler nicht so tragische Auswirkungen haben wie in diesem Fall. Die von dir gerügten Experten haben diesen Fehler eines einzelnen unter ihnen in einer Art und Weise korrigiert, vor der ich nur meinen Hut ziehen könnte, wenn ich denn einen hätte.

Zu deinem Paranal-Beispiel: erdgebundene Teleskope dieser Größe brauchen selbstverständlich auch bei einem Seeing von 0.2 arcsec keinen Strehlwert >0.9. Ich für gelegentliche Beobachtungen mit meiner 41/2"-"Gurke" von Bresser auch nicht, mit der ich den Mars jetzt zweimal bei ordentlichem Seeing sensationell gut (verhältnismäßig) gesehen habe. Wenn aber ein Planetenbeobachter mit bescheidener Öffnung z.B. bei unseren gegenüber Paranal eher lausigen Seeingverhältnissen die größtmögliche Freude bei der Beobachtung haben will, kann er sich nicht mit Strehl 0.87 zufrieden geben, schon gar nicht, wenn er womöglich noch eine Obstruktion hat.

Gruß
Hans-Jürgen

Hi Hans-Jürgen,

meine harmlosen Sätze wohl in den falschen Hals gekriegt? Egal wie tief man seinen Hut vor Experten ziehen muß, den Grund für die Hubble-Nachbesserung und die Begleitumstände wirst du nicht abstreiten wollen. Experten neigen dazu, sich für unangreifbar zu halten. Ich hoffe für dich, dass du auf Kritik gelassener reagierst.

Viel wichtiger war mir mein Bill M1 Mirror 3 Beispiel und das dort zu findende Messergebnis als Beispiel dafür, wieviel Genauigkeit die großen Spiegel auf dem Paranal zu Verfügung haben. Und was für herrliche Aufnahmen sind damit möglich geworden. Soviel als Antwort zu einer für mich etwas abgehobenen Diskussion. Deshalb noch einmal meine Frage an dich:

Wo werden den so hochgenaue Strehl 0.99 Spiegel gebraucht, in der Hobby-Astronomie nicht, in der Berufsastonomie scheinbar auch nicht, also was denn nun ?

Sven_III

Lieber Alois,

mit Deiner Übersicht beschreibst Du genau das Problem bei der
Vermessung von Parabeln gegen eine Planspiegel. Weil die Koma
egal ob sie waagrecht oder senkrecht liegt, das Meßergebnis
entscheidend verfälscht, wirst Du zunächst ebenfalls versuchen
die Koma weitestgehend herauszu-justieren. Das geht am genauesten
über das Interferogramm selbst. Über das Programm dadurch,
wenn man eine genaue Kenntnis über die Erscheinungsformen
der Koma hat, deren ich mindestens vier Formen kenne. Doch
darüber tauschen wir uns demnächst sicher auf der Emberger Alm aus.

Herzliche Grüße von der Front.

Wolfgang Rohr

Hallo Alois,

auf dem ITT bist du natürlich von mir auf ein Bier eingeladen. Da machen wir dann den Optik-Stammtisch auf. Aber mehr unter praktischen Gesichtspunkten. Davon habe ich mehr.

Gruß Micha

Freu mich schon drauf !

Hallo Sven,

freut mich dass ich dich bezüglich deiner Meinung zu Experten missverstanden habe.

Zu deiner Frage: in deinem Paranal-Posting war nicht die Rede von Strehl 0.99, die einzige Angabe ist Strehl 0.87, zu der ich ja Stellung bezogen habe.
Was mich betrifft, kann ich am Himmel keinen Unterschied zwischen ca. Strehl 0.95 und 0.99 feststellen, wohl aber einen zwischen 0.87 und 0.95 oder mehr.
Das ist der Grund, warum ich deinen Beitrag so nicht stehen lassen konnte. Alles weitere habe ich glaube ich ausreichend erläutert.

Gruß
Hans-Jürgen

Hallo Alois & Wolfgang,

Zitat:

---

Einen Artikel über die Messgenauigkeit wirst du nirgends finden.

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Man findet zumindest Annäherungen an das Thema:
http://www.rfroyce.com/testmethod.htm
Die Firma arbeitet für Industrie, Militär; u.a. den off-axis Spiegel für den Quest-Spectrographen:
http://www.rfroyce.com/quest_spectrograph.htm
http://hepwww.physics.yale.edu/www_info/astro/quest.html
What should begin to become evident in all of this is that taking a single interferogram of any optic, and in particular a large optic, can lead to misleading characterization of the actual optical surface and its resulting wavefront. Verification of larger optics to high accuracy is a difficult and tricky proposition and must be handled with extreme care. Practitioners of interferometry understand that the certification of an optic requires the taking of many interferograms in succession, understanding and omitting aberrant information, and reducing the analysis to an accurate statistical mean. It's not just snapping a picture and measuring the fringes.

An Actual Interferometric Analysis

As an example of the kind of analysis necessary I offer the following 10" f/6 mirror as a case study. This mirror may be taken as a representative example and its accuracy as typical of what one gets from me when purchasing of one of my standard mirrors. It is not a perfect mirror, but one that one would reasonably expect to receive. The mirror is actually that which is represented by the Ronchigrams shown above for the 10" f/6 mirror. This same mirror was supported with a chain sling and interferograms taken with the mirror rotated clockwise to four positions: 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees and 270 degrees. A set of ten interferograms were taken at each of the four positions for a total of 40 interferograms. These interferograms were then separately analyzed and the individual analyses averaged together. In conducting this analysis each group of ten, with the exception of the 0 degree position, were rotated in reverse of their actual orientation so that they assume an effective 0 degree position. This is a commonly applied technique that has the fact of zeroing out any false astigmatism due to mounting the optic. For example, the 90 degree position was digitally rotated 90 degrees counterclockwise, the 180 degree position digitally rotated 180 degrees counterclockwise, etc. False wavefront errors generated by atmospheric disturbance, including false astigmatism are zeroed out in the normal averaging process irrespective of rotation.

A typical interferogram at each position is seen below along with the average of the readings at that position. The small, black rectangle seen at the edge of the mirror is a vertical reference mark always at the 0 degree position at the time the interferogram is taken. All interferograms were taken in He Ne light at 632.8 nm. The aberrations listed are those normally considered important to the analysis of an optical surface. They are Spherical Aberration Focus Balanced (FB), RMS wavefront, and Astigmatism. Spherical aberration is presented as focused balanced rather than peak to valley because that is how the wavefront is observed by either the eye or camera; images are observed at their best focus position. Each interferogram pictured below is a single representative image.

0 Degree Position

Averages of Each Position
Wavefront RMS: .036
Astigmatism: .079
Spherical FB, P-V -.023

90 Degree Position

Wavefront RMS: .046
Astigmatism: .152
Spherical FB, P-V -.035

180 Degree Position

Wavefront RMS: .034
Astigmatism: .082
Spherical FB, P-V -.018

270 Degree Position

Wavefront RMS: .040
Astigmatism: .125
Spherical FB, P-V -.044

Average of all Readings
Wavefront RMS: .025
Astigmatism: .083
Spherical FB: -.030

One can see the obvious effects of averaging inasmuch as the values for all aberrations are moderately to significantly reduced. This is the result of a great many data points acting upon each other and cycling out those false aberrations which are not consistent within the optic itself but an artifact of mounting stress or atmospheric turbulence. The RMS numbers for the 4 angle sets are higher than the final because the mount astigmatism is still contained and expressed in the data for each set of averages, but has been averaged out in the final number. The astigmatism in the 0 and 180 degree position interferograms have the mount distortion vertical, whereas in the 90 and 270 degree positions it is horizontal. The wavefront maps from which these numbers are derived, containing the mount astigmatism, as they do, when added together cause the mount astigmatism to cancel out, leaving only the mirror astigmatism.

After arriving at the final values for the principal aberrations, the only remaining calculation that needs to be made is that for the Strehl ratio. This is based entirely upon the RMS value and is found to be .976. After adjusting for the difference between He Ne light at 632.8 nm (red) and helium d line at 587 nm (mid visual range), a factor of 1.078, we arrive at the following values for the mirror:

Final Values at 587 nm

Wavefront RMS: .027 or Lambda/37
Strehl: .972
Astigmatism: .089 or Lambda/11.2
Spherical FB: .032 or Lambda/31.3

It is interesting to note that the raw peak to valley aberration value is just under 1/5 of a wave. Yet, the optic itself is functioning at a Strehl ratio of .972, a relatively high value. The overall spherical correction is 1/31.3 wave. Astigmatism is better than 1/10 wave. The raw peak to valley aberration value, though it would appear to suggest by common standards only a mediocre mirror, has relatively little impact on the final performance of the optic. This is do largely to the peaks and valleys representing relatively tiny proportions of the entire optical surface. The picture below is an actual topographic representation of this optical surface.

Casual visual examination shows that most of the problem with extreme peaks occurs at the very edge of the optic. The vast majority of the surface appears to be within 1/10 wave, or so. Other forms of visual or heuristic analysis are also useful for viewing optical surfaces. The following is a standard contour plot diagram of the same surface.

One can easily see that there is present some astigmatism in the order of perhaps 1/10 wave in the optic itself. Defects? Yes, and visible, but well within tolerance. No optic is perfect, but just how imperfect are they? That's the question.

False Astigmatism due to Mounting of Optic

But how much of that astigmatism was due to distortion in the mount? Even using a flat chain sling to hold the mirror, recognized as one of the best methods available, some false astigmatism is injected into the interferogram and the exact amount extracted. A simple analysis consisting of the following will show this amount. First, note that the astigmatism measured with the mirror at 0 degrees contains both the mirror and the mount astigmatism. By rotating the mirror about its optical axis by 90 degrees, then reorienting the interferogram digitally so that the mirror top is again at the top of the image, the mount astigmatism will be seen to have rotated by 90 degrees relative to the mirror. The average of these two results therefore will eliminate the mount astigmatism from the result by cancellation. All reading are at 587 nm.

Average of 0-180 Degree Astigmatism: .041
Average of 90-270 Degree Astigmatism: .147

Astigmatism due to Mounting: .106
Astigmatism in Mirror: .089
Astigmatism in Interferogram: .195

As you can now see, reading the interferogram directly and without complex analysis would suggest astigmatism in the order of 1/5 wave! And the rest of the analysis would be concomitantly degraded.

Final Conclusions on Interferometery

I hope I have demonstrated that one cannot simply hand out a single interferogram and an analysis of that interferogram and call it a mirror. This should also help to make it clear as to why the precise certification of optics for amateur telescopes would place the cost of such optics, were the certification done correctly, much higher than they currently are. The present certification required the production of 40 interferograms, all of which had to be individually analyzed. Even though I possess modern, interactive software that speeds up this process considerably, it still requires considerable time and effort. Therefore, I've chosen to produce my mirrors by method which ensures that they will meet my advertised criteria without having to engage in extremely time-consuming and expensive interferometric analysis for each optic. The calibrated autocollimation Ronchi test has proven time and time again to produce mirrors of consistently high-quality.

The interferometer used in my tests is a Shack type interferometer of simple design. In essence, it consists of a beam splitter cube and a reference element of verified high accuracy cemented to the front side of the cube. It is this reference surface which forms a comparison or reference wavefront by which all the optical surfaces under test are compared. The method I utilize is to take interferograms at the radius of curvature without intervening compensating optics. These yield interferograms having curved fringes that describe the degree of asphericity present in a parabolic mirror or a surface of any asphericity. The interferograms are then processed through a appropriate software that compares the actual wavefront as described by the fringes against desired norms for the given optic under test. This type of analysis is direct and relies entirely upon mathematical reduction so that there is little chance of error creeping into the analysis as a result of the use of compensating or nulling optics.

Grüße: Uwe

Frohe Weihnacht, lieber Uwe !

Dein Familien-Fest "Heilig Abend" muß eher von kurzer Dauer
gewesen sein, wenn Du gegen 22:30 Uhr den Thread vom September
erneut unter die Lupe nimmst um vielleicht die eher theoretische
Diskussion um Meß- und Wiederholgenauigkeit erneut aufzulegen bzw.
fortzuführen.

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Notwendigkeit von Reihenmessung, w.: Absolut-Werte
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Sind also Reihenmessungen notwendig, bzw. welche (oder besser) wessen Not wenden sie?
(Wie wäre es mit einer Kosten/Nutzung-Emittlung für diese Fragestellung?)

Bei diesem Thema habe ich so eine ähnliche Einstellung, wie die Feinoptiker
aus der Industrie: Die stellen sich zuerst die Frage: Wieviel Genauigkeit
brauche ich überhaupt bei einem bestimmten Produkt. So eine ähnliche
Fragestellung hatte ich bereits als Feinmechaniker, wenn es um die
Genauigkeit bei der Herstellung eines Werkstückes ging.

In unserem Falle gibt es als unterste Grenze "beugungs-begrenzt" oder
0.80 Strehl = ca. L/14 RMS der Wellenfront = ca. L/4 PV der Wellenfront.
Als oberste Grenze scheint mir ein Strehl von 0.99 und ein PV-Wert von
L/10 der Wellenfront das Äußerste zu sein, was überhaupt sinnvoll ist,
ich verweise einerseits auf das Meßprotokoll, das Sven Richter veröffentlicht
hat und auf alle anderen der bekannten Einfluß-Faktoren in und um eines
Teleskopes herum und vor allem auf die Tatsache, daß ich hierbei immer
von einer Flächenmessung über die gesamte Öffnung ausgehe, während
die Zonen- oder Schnittweiten-Meßtechnik immer von einer Linie ausgeht,
und alle möglichen Arten von Flächenunregelmäßigkeit (Astigmatismus,
Wolken etc.) quantitativ nicht richtig darstellen können.

Ein PV-Wert von L/4 der Wellenfront ist bereits ein sehr guter Wert, wenn
er über eine Flächenmessung exakt ermittelt worden ist. Ein PV-Wert von
L/10 der Wellenfront kommt höchst selten vor, wenn er über eine Flächen-
messung (interferometrisch) ermittelt wurde.

(Die SchnittweitenMessung entspricht der quantitativen Auswertung des
mittleren Interferenzstreifens, während die FlächenMessung u.a die Unregel-
mäßigkeiten der Intervall- bzw. Streifenabstände berücksichtigt: Also
ansteigende Streifenabstände, konische Verformung etc.)

Dagegen kann bei einem Caustic-Schnittweiten-Test durchaus ein Wert
von L/40 PV der Wellenfront herauskommen, wie mir das vor ca. 2 Jahren
vorgeführt wurde. Über die von mir durchgeführte Flächenmessung kamen
dann ein PV-Wert von L/4 der Wellenfront heraus, und es war immer noch
ein vorzüglicher Spiegel, allerdings mit wolkenartigen Strukturen.

Wir diskutieren nämlich eine Stufe zuweit oben: Nicht die Meß- und Wiederhol-
Genauigkeit ist das Thema, sondern

- wieviel Genauigkeit brauchen wir überhaupt
- lassen sich die prinzipiellen Unterschiede zwischen einer Linienmessung
und einer Flächenmessung überhaupt vereinbaren bzw. angleichen.

Dogmatismus, wie ich ihn in diesem Zusammenhang häufig erlebe, hilft für
diesen Fall überhaupt nicht weiter. Gottseidank gibt es in unseren Reihen
auch einige sehr erfahrene, alte Feinoptiker - und ich neige ganz stark dazu,
mich ihren langjährigen Erfahrungen anzuschließen.

Immer noch fröhliche Weihnacht auch am Ersten Weihnachtsfeiertag oder
dem 25. Dezember anno domini 2003

Wolfgang Rohr

Hallo Wolfgang,

Zitat:

---

Dein Familien-Fest "Heilig Abend" muß eher von kurzer Dauer gewesen sein,

---

ja, es war ganz schrecklich: Judith & Sarah (3. & 6. LJ) machten bereits um 21.30 Uhr schlapp, David (8. LJ) hielt bis 22 Uhr durch ;-) Was soll man tun: die Jugend von heute ;-)) Der Besuch der "Restfamilie" zieht sich übrigens bei uns traditionsgemäß über den ersten und zweiten Weihnachtsfeiertag hinweg (puh!)

Zitat:

---

wenn Du gegen 22:30 Uhr den Thread vom September erneut unter die Lupe nimmst um vielleicht die eher theoretische Diskussion um Meß- und Wiederholgenauigkeit erneut aufzulegen bzw. fortzuführen.

---

Ich suchte lediglich nach einem Einstieg, um die bei abendlicher Lektüre der Unterlagen von Royce - hatte mir diese vor ein paar Wochen ausgedruckt, war aber bisher nicht zum Lesen gekommen - gefundenen Textstellen zu posten, da ich den Eindruck habe, dass sie in der Diskussion über Fehlergrenzen sinnvoll sein könnten.

Zitat:

---

Sind also Reihenmessungen notwendig, bzw. welche (oder besser) wessen Not wenden sie? (Wie wäre es mit einer Kosten/Nutzung-Emittlung für diese Fragestellung?)

---

Diese Frage beantwortet Royce (sinngemäß) so: bei größeren Spiegeln sind Reihenmessungen unumgänglich. Frage an den Praktiker: um wieviel würde sich ein "all-inclusive-test" verteuern, wenn er (zumindest im interferometrischen Teil) sich nicht auf eine Einmalmessung, sondern Reihenmessung (sagen wir: je vier Messungen in 0°, 90°, 180° und 270°) stützen würde? Es gibt sicher Leute, die (bei größeren Spiegeln) bereit wären, die evtl. entstehenden Mehrkosten zu tragen. Sogar ich mache mit meinem popeligen Foucault-Tester pro Messdurchgang mindestens drei, manchmal vier (je nachdem, wie dicht die Messergebnisse beieinander liegen, entscheide ich das während des Messvorganges) Schnittweitenmessungen und bilde daraus den Mittelwert.

Zitat:

---

Bei diesem Thema habe ich so eine ähnliche Einstellung, wie die Feinoptiker aus der Industrie: Die stellen sich zuerst die Frage: Wieviel Genauigkeit brauche ich überhaupt bei einem bestimmten Produkt.

---

Das ist die _eine_ Frage, die Du ja weiter unten für mich nachvollziehbar beantwortest. Die andere lautet aber: welche Genauigkeit bin ich (bei gegebenem Messaufbau und endlicher Zahl von Messungen) in der Lage zu "liefern"? Und diese Frage steht - zumindest was Deinen Bath-Aufbau betrifft - m.E. nach wie vor unbeantwortet.

Zitat:

---

Wir diskutieren nämlich eine Stufe zuweit oben: Nicht die Meß- und Wiederhol-Genauigkeit ist das Thema

---

Natürlich nicht! Solange man sie nicht zum Thema macht ;-) Falls einem solchen Projekt (Ermittlung der Standardabweichung bei interferometrischen Messreihen Deines Systems) unüberwindbare finanzielle Hürden im Wege stehen sollten, bin ich bereit, hier helfend einzugreifen.

Schöne Feierrtage: Uwe

Hallo Uwe,

weihnachtliche Familien-Feste haben ihren eigenen Reiz. (Meine Söhne sind ein wenig
älter ...)

Zitat:

---

- lassen sich die prinzipiellen Unterschiede zwischen einer Linienmessung
und einer Flächenmessung überhaupt vereinbaren bzw. angleichen.

---

Laß mich noch einmal auf meiner oberen Feststellung sistieren: Solange bei diesen
zwei genannten Meßverfahren (Linien- und Flächen-Messung) nicht gleiche oder
ähnliche Ergebnisse sondern eher stark streuende Meßergebnisse hinsichtlich des
PV-Wertest herauskommen, ein RMS-Wert ist über die Linienmessung nur über die
Annahme der Rotations-Symmetrie möglich und genau dieser prinzielle Irrtum, solange
also diese Sicherheit bei der Herstellung ähnlicher oder gleicher quantitativer Ergebnisse
nicht gegeben ist, ist die Diskussion über die Wiederholgenauigkeit bei der Interfero- metrie, wie sie ich betreibe schon deswegen sinnlos, weil sie von anderer Seite nicht
gegen-geprüft werden kann, sondern nur auf meinen Aussagen beruht.
Damit geraten wir dauernd in die Schieflage, daß ich Beweise ohne Ende vorlegen
könnte und man würde mir allein deswegen immer nicht glauben, weil es eben diesen
Gegenbeweis nicht gibt. Ich halte das für ein taktisches Problem.

(Was ich nicht auf den Foren darstellen kann ist der fachliche Kontakt zu erfahrenen
Feinoptikern, die aus beruflichen Gründen die Materie viel differenzierter kennen. Mit
denen ist eine bodenständige Fachdiskussion schon deswegen leichter, weil sie eigene
Erfahrungen mit dem von mir verwendeten Interferometer haben.)


Nun zur Beantwortung Deiner Fragen:

Zitat:

---

Frage an den Praktiker: um wieviel würde sich ein "all-inclusive-test" verteuern, wenn er (zumindest im interferometrischen Teil) sich nicht auf eine Einmalmessung, sondern Reihenmessung (sagen wir: je vier Messungen in 0°, 90°, 180° und 270°) stützen würde? Es gibt sicher Leute, die (bei größeren Spiegeln) bereit wären, die evtl. entstehenden Mehrkosten zu tragen. Sogar ich mache mit meinem popeligen Foucault-Tester pro Messdurchgang mindestens drei, manchmal vier (je nachdem, wie dicht die Messergebnisse beieinander liegen, entscheide ich das während des Messvorganges) Schnittweitenmessungen und bilde daraus den Mittelwert.

---

Ich würde nicht einen 4-er Schritt mit 90-Grad-Drehung vorschlagen, sondern einen
5-er Schritt mit 72-Grad Drehung. Wenn nämlich der Astigmatismus passend liegt,
dann drehst Du ihn bei 90/180-Grad soo, daß Du ihn damit nicht besser erkennst.
Derzeit brauche ich ca. 3 Stunden um alle Tests abzuspulen bei einem temperierten
System. Pro Drehung und sorgfältiger Arbeit darfst Du immer eine Stunde rechnen.
Du hättest nämlich 5 Einstellungen mit ca. 20-30 Einzelbildern, von denen Du mit
FringeXP vielleicht jedesmal 3-4 auswertest und würdest dann ca. 20 Einzelaus-
Wertungen erhalten mit der Maßgabe, daß das Programm FringeXP auch noch einmal
eine Streuung hat, aber das würde ich Dir dann überlassen. Dieses Meßverfahren
gilt für Spiegel bis 400 mm Durchmesser. Ab 400 mm Durchmesser müßte man
a) aus dem Krümmungs-Mittelpunkt Interferogramme erstellen und vermessen und
b) über eine Kompensations-Linse arbeiten und IGramme erstellen und vermessen, was
besonders lang dauert bei einfacher Genauigkeit wie bei a) und müßte zusätzliche
Kontrollen über zwei Planspiegel machen, damit man sowohl Mitte und Rand des
größeren Spiegels sicher einschätzen kann.

Ein solcher Test kann sich also mehrere Tage hinziehen und liefert dann eine
statistische Streubreite ab und Du sagst mir dann, wo die Wahrheit liegt.

Mir würde die Luft und Lust ausgehen und dem Spiegelbesitzer obendrein, vom
Aufwand einmal abgesehen, und ich wäre mir nicht sicher, ob wir dann schlauer sind.
Außer, daß wir einen Riesen-Bericht schreiben könnten bzw. ein Buch veröffentlichen
könnten.

Zitat:

---

Sogar ich mache mit meinem popeligen Foucault-Tester pro Messdurchgang mindestens drei, manchmal vier (je nachdem, wie dicht die Messergebnisse beieinander liegen, entscheide ich das während des Messvorganges) Schnittweitenmessungen und bilde daraus den Mittelwert.

---

Dem stimme ich zu. Bei Caustic-Messungen mache ich das prinzipiell immer so, weil
das eine Linien-Messung ist, siehe bitte meine prinzipiellen Bedenken. Während bei der
Interferometrie die Foukssierung unmittelbar über die Streifenlage erfolgt, siehst Du bei
der Linien-Messung erst am Ergebnis, wo der Fokus sein müßte. Ich habe eine Zeitlang
quantitativ nur mit Caustic ausgewertet, weil ich damals noch kein Streifenauswert-
programm hatte.

Auch bei der Interferometrie wird bei hohen Genauigkeits-Anforderungen so verfahren.

Zitat:

---

Das ist die _eine_ Frage, die Du ja weiter unten für mich nachvollziehbar beantwortest. Die andere lautet aber: welche Genauigkeit bin ich (bei gegebenem Messaufbau und endlicher Zahl von Messungen) in der Lage zu "liefern"? Und diese Frage steht - zumindest was Deinen Bath-Aufbau betrifft - m.E. nach wie vor unbeantwortet.

---

Foto/Grafik gelöscht, da an anderer Stelle nachträglich themenfremde Änderungen stattfanden, und es hier auch nicht auszuschließen ist.

Ich darf zunächst auf den SuW-Bericht 6/73 verweisen, wo der Erfinder Karl-Ludwig
Bath dieses Interferometer vorstellt. Der Bath IMeter hat zwei Bauteile die für die
Genauigkeit wichtig sind: der Teilerwürfel und die Bikonvex-Linse. Für diesen
IMeter ist es aber systemimmanent, daß sowohl der Teilerwürfel, wie die Bikonvex-
Linse sowohl für das Info- wie das Referenz-Bündel benutzt wird, sodaß sich Fehler
innerhalb der Bikonvex-Linse gegenseitig kompensieren.

Foto/Grafik gelöscht, da an anderer Stelle nachträglich themenfremde Änderungen stattfanden, und es hier auch nicht auszuschließen ist.

In gleicher Weise kompensieren sich über den IMeter-Aufbau mögliche Fehler aus
dem Teilerwürfel. Diesen Vorteil hat z.B. ein Ceravolo-IMeter nicht, dessen Referenz-
fläche sehr genau sein muß. Auch bei anderen IMetern hängt die Genauigkeit von der
Referenzfläche ab.

Das Problem der Referenzfläche wird also beim Bath-Interferometer auf eine sehr
interessante und damit hochgenaue Weise gelöst, die und das ist besonders wichtig,
als Weißlicht-Interferometer in allen Spektralfarben funktioniert, weil keine Kohärenz-
länge des Lichtes nötig ist.

Weiter darf ich an die oben genannte Schieflage erinnern, weil Du meine jetzt folgenden
Angaben nicht überprüfen kannst: (Übrigens kann ich mich nicht erinnern, daß je die
Absicht geäußert wurde, bei einem x-beliebigen Certifikat derartige systemkritische
Fragen zu stellen. Dort ist die Bereitschaft, die Grauzone zu akzeptieren, wesentlich
höher.)

Die Genauigkeit meines Planspiegels liegt bei 532 nm gemessen im Bereich von L/10
der Wellenfront über die gesamte Fläche. Darüber habe ich ein Certifikat vom Her-
steller das ich selbst mit einem Kugelspiegel interferometrisch nachgeprüft habe und
ein drittes Mal von einem erfahrenen Feinoptiker nachgeprüft worden ist. Da dies der
Referenzspiegel ist, wäre das die Genauigkeit, die bei einfachem Durchgang sich im
Meßergebnis niederschlägt. Der Bath-Interferometer macht diese Genauigkeit bis
zu einer Öffnung von F/4 ohne Probleme mit. Dann wären noch die Luftschlieren,
Schwingungen etc die ebenfalls die Genauigkeit drücken.

Zitat:

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Natürlich nicht! Solange man sie nicht zum Thema macht ;-) Falls einem solchen Projekt (Ermittlung der Standardabweichung bei interferometrischen Messreihen Deines Systems) unüberwindbare finanzielle Hürden im Wege stehen sollten, bin ich bereit, hier helfend einzugreifen.

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Das kann sehr teuer für Dich werden! Und ohne Rendite für Dich kaum interessant.
Und spätestens dann müßten die Preise für meinen Service adäquat kalkuliert werden, sodaß kein Sternfreund mehr einen Sinn darin sieht, ein Fernrohr billig zu kaufen, um
es dann teuer bei mir prüfen zu lassen nur wegen der Sicherheit der quantitativen
Ergebnisse. (Die qualitativen Ergebnisse einmal nicht berücksichtigt, die oft sehr viel
aussagekräftiger sind z.B. bei SC-Systemen)

Was wir hier treiben wirkt auf mich wie eine Optik- und Meßtechnik-Oylmpiade:

höher, weiter, schneller !

Weihnachtliche Grüße

Wolfgang Rohr

Hallo Uwe .

Du bist ja zur perfekten Suchmaschine für Interferometrie geworden.
Man braucht nur noch " suessenberger " anklicken und schon ist ein neues Interferometer
oder Programm da.

Habe mir den ganzen Bericht im Google übersetzt und gelesen.
Ich finde es schon toll wie sich manche Leute Mühe geben das zu Üben und einen sooo langen Artikel zu schreiben.
Jedoch wie sieht es dann in der Praxis aus.
Glaubst du das er jeden Spiegel so aufwendig misst.
Da braucht er mindestens drei Stunden dafür. Multiplizier das mit deinen Bruttostundenlohn
und verrechne das dem Kunden. Ach ja für die Messanlage sollte auch noch etwas heraus schauen, weil die muss ja auch finanziert werden.
Ich glaube da verstummen die Wünsche nach einen Messprotokoll sehr schnell.
Daher gilt meine Hochachtung all denen die solche Programme schreiben die für das allernotwendigste brauchbar sind und uns kostenlos zur Verfügung stellen und auch denen die so kostengünstig kontrollieren.
Für die Genauigkeitserhöhung hat der Artikel nichts beitragen können weil er beschreibt das selbe wie der Wolfgang schon Jahre lang schreibt und nur durch die Mehrfachmessung wird der Spiegel nicht besser. Jedoch die Topographie ist sehr gut, ich vermute daher das auch das Programm sehr gut ist . Genaues kann man natürlich erst sagen wenn man es auch ausprobieren kann.
Bei dieser Mehrfachmessung hat der Prüfer leider nicht bemerkt das auch seine Referenzfläche einen schwachen Astigmatismus hat und die Schwankung von 0,058 RMS durch Adition und Subtraktion des selben zustande kommt. Da ist selbst die Mittelung aus 4 Messungen falsch.
Statistik was bist du wirklich ????
Eine Erhöhung der Messgenauigkeit kann nur durch die Prüfung seines Interferometers gegen eine noch genauere Kugelfläche im 5er oder 7ener Takt gemacht werden und den man dann ausgemittelt als Systemfehler abziehen kann. Die Kugelfläche muss groß genug sein so das er sie auch seitlich schwänken kann um auch die sphärische Aberration zu kontrollieren.
Sehr gut finde ich das der Wolfgang Rohr jetzt auch immer dazu schreibt ob es Oberfläche oder Wellenfront ist. Weil es sinnlos ist über die Genauigkeit in der 2. und in der 3. Dezimalstelle zu Diskutieren ohne zu wissen was es ist, obwohl es sich um einen Faktor 2 handelt. Wie es hier schon oft gemacht wurde und keiner bemerkt hat. Aber sie haben diskutiert und glaubten im Recht zu sein.

Viele Grüße
Alois

Hi Wolfgang,

Zitat:

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weihnachtliche Familien-Feste haben ihren eigenen Reiz.

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Du sagst es: morgen sind die Schwiegereltern dran, dort werden dann insgesamt 10 Enkel samt Anhang "zerweihnachtet"!

Zitat:

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Damit geraten wir dauernd in die Schieflage, daß ich Beweise ohne Ende vorlegen könnte und man würde mir allein deswegen immer nicht glauben, weil es eben diesen Gegenbeweis nicht gibt. Ich halte das für ein taktisches Problem.

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Dieses Problem hast Du spätestens dann nicht mehr, wenn Du unterscheidest zwischen
a) Streuung der Werte innerhalb Deines Systems (statistischer Fehler) ohne Vergleich mit Werten aus einem Industrieinterferometer des selben Spiegels und
b) systematischer Vergleich von Werten verschiedener Spiegel aus Deinem ITF mit denen derselben Spiegeln, vermessen auf einem Industrie-ITF (systematischer Fehler)
a) kannst Du alleine bestimmen, für b) benötigst Du Referenzmessungen.

Zitat:

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Meiner eigenen Sicherheit zuliebe überprüfe ich intern im Kontakt mit Feinoptikern sehr wohl meine quantitativen Messungen

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Dann hast Du ja zumindest schon eine ungefähre Vorstellung vom Umfang des systematischen Fehlers.
Andererseits hast Du natürlich Recht: Ist der Aufwand, den man hierfür beteiben muss, es (ökonomisch) wert, betrieben zu werden? Übersetzt: würde es sich rechnen, dem Hauptargument Deiner Kritiker den Boden zu entziehen? Das musst Du letztlich selbst entscheiden. Kann man wahrscheinlich nur schwer abschätzen, da es fast unmöglich sein dürfte herauszufinden, wieviel Aufträge Dir durch den momentanen status quo verloren gehen.

Zitat:

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mit der Maßgabe, daß das Programm FringeXP auch noch einmal eine Streuung hat, aber das würde ich Dir dann überlassen.

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Die interne Auswertstreuung von XP dürfte recht einfach zu bestimmen sein, indem man ein und dasselbe Bild fünfmal hintereinander auswerten lässt. BTW: werden die Punkte bei XP mit der Hand gesetzt? Das schien mir beim Keller-Programm eine wichtige Einflussgröße. Dabei fällt mir siedendheiß ein: Du hattest mir FringeXP-Auswertungen zugestellt, die eine relativ große Streuung aufwiesen, je nachdem, wieviele Streifen man auf dem ITF einstellt. Ein ähnliches Ergebnis (allerdings mit umgekehrter Tendenz) berichtet Ric Rokosz:
"A couple of days ago I reported on my attempts to
evaluate interference fringes using FringeXP of my
Cass sec.In talking to Mark Suchting the question of
the number of fringes to be used came up since the
number had only been four.Mark suggested using ten or
even more.I had thought that using the four would have
worked better since these four really detailed the
surface profile as in interference testing the lower
number of fringes meant a closer match to the
reference test plate,which is the goal.

Well the number was increased to eight.These were
imported into F-Xp,again byhand,and the resultant
numbers all came out much better!

Anyone see anything really wrong with this???

Same surface profile,but more fringes = better
results-
I'd say something is really out of wack.

When four fringes were used the rms was 1/5.82 and a
stelth of 0.312.

When eight fringes were used the rms was 1/10.1 and s
of 0.677

Gee if 50 fringes were used the Cass sec just might be
sale-able ... get my drift.

Granted this is an example of interference fringes
being evaluated - NOT taken by/with an interferometer.

I'd really be curious to know if the same results
holds true for interferograms taken with an
interferometer ..as in varying the number of fringes
if this is doable and what the results would be.

I've often wondered why in seeing interfergrams of
professional optics in journals they had so many
fringes in the evaluation - you don't think they..no
couldn't be....:)

For all the professionals who lurk -"monitor" the list
some feed back would be welcome.
"Ric Rokosz" <radicell2@yahoo.com>

Waren die Unterschiede bei Benutzung des Keller-Programmes auch so groß?

Zitat:

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Dieses Meßverfahren
gilt für Spiegel bis 400 mm Durchmesser

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Dabei würde ich es - falls es überhaupt dazu kommen sollte - im ersten Durchgang auch erstmal belassen, sonst wird der Aufwand _zu_ gigantisch.

Zitat:

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und ich wäre mir nicht sicher, ob wir dann schlauer sind. Außer, daß wir einen Riesen-Bericht schreiben könnten

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... was ja ggf. nicht das Schlechteste wäre.

Zitat:

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Übrigens kann ich mich nicht erinnern, daß je die Absicht geäußert wurde, bei einem x-beliebigen Certifikat derartige systemkritische Fragen zu stellen. Dort ist die Bereitschaft, die Grauzone zu akzeptieren, wesentlich höher.

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[ironie on]Klar: wo LOMO druntertseht, _muss_ es ja in Ordnung sein - bei dem Preis[ironie off].

Zitat:

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Dann wären noch die Luftschlieren,
Schwingungen etc die ebenfalls die Genauigkeit drücken.

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Ja, und genau die, und all das, woran man im ersten Moment garnicht denkt, bzw. deren Auwirkungen auf die Messung, interessieren uns. Vielleicht ist ja auch alles ganz easy, und unterm Strich löst sich alle Unkerei in Wohlgefallen auf, aber gewusst hätte man´s schon gerne: in unsrer glaubensfernen Zeit ;-)

Zitat:

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Und ohne Rendite für Dich kaum interessant.

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Wohl wahr, aber: man gönnt sich ja sonst nichts ;-)

Zitat:

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Was wir hier treiben wirkt auf mich wie eine Optik- und Meßtechnik-Oylmpiade: höher, weiter, schneller!

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Tja: wie (fast) überall. Ob man das will / braucht, ist eine _ganz_ andere Frage. Weitere Details zur statistischen Auswertung vielleicht besser privat

Grüße: Uwe

Hallo Alois,

Zitat:

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Ich glaube da verstummen die Wünsche nach einen Messprotokoll sehr schnell.

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Das glaube ich auch. Wenn ich ihn richtig interpretiere, bringt Royce die Messorgie auch lediglich, um aufzuzeigen wo a) die Fehlerquellen liegen können und b) welche Qualität vom (Amateur-)Kunden im Schnitt erwartet werden kann: "Standard full-thickness parabolic Newtonian primary mirrors 8 through 16" in diameter. Autocollimation tested to have an RMS of .032 and a Strehl Ratio of .96 or better at the Wave Front."

Zitat:

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Bei dieser Mehrfachmessung hat der Prüfer leider nicht bemerkt das auch seine Referenzfläche einen schwachen Astigmatismus hat und die Schwankung von 0,058 RMS durch Adition und Subtraktion des selben zustande kommt.

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Royce schreibt:
"Astigmatism due to Mounting: .106
Astigmatism in Mirror: .089
Astigmatism in Interferogram: .195
As you can now see, reading the interferogram directly and without complex analysis would suggest astigmatism in the order of 1/5 wave! And the rest of the analysis would be concomitantly degraded." Wenn ich das richtig verstehe, kommt er also auf einen sogar noch deutlich höheren Wert für den Refernzflächenastigmatismus (.195), rechnet diesen aber offenbar heraus.

Zitat:

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Weil es sinnlos ist über die Genauigkeit in der 2. und in der 3. Dezimalstelle zu Diskutieren ohne zu wissen was es ist, obwohl es sich um einen Faktor 2 handelt. Wie es hier schon oft gemacht wurde und keiner bemerkt hat

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Hm, kannst Du das bitte etwas näher erläutern? Ich selbst habe übrigens diese "Kommastellengenauigkeit" immer für ein Ergebnis der Mittelwertbildung gehalten, hat mich also nie aufgeregt. Ich bin sowieso der Meinung, dass dieser momentane "Strehl-hype" eine Modeerscheinung ist, die sich irgendwann wieder legen wird. Aber die Zeit bis dahin kann man ja sinnvoll nutzen.

Grüße: Uwe

Dem Alois vielen Dank für seine deutliche Darstellung!

Hallo Uwe,

zu den Feinheiten der Auswertprogramme noch einige Notizen:

Zitat:

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When four fringes were used the rms was 1/5.82 and a
stelth of 0.312.

When eight fringes were used the rms was 1/10.1 and s
of 0.677

Gee if 50 fringes were used the Cass sec just might be
sale-able ... get my drift.

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Bin mir nicht sicher, ob "stelth" für Strehl steht.

Jedenfalls habe ich ebenfalls die Erfahrung gemacht, daß es
eine Eigenart von FringeXP bei Autokollimation-IGrammen ist,
bei einer geringen Streifenanzahl 3-5 ungenauer zu rechnen,
als bei 8-12 Streifen der gleichen Spiegeloptik.

Beim Keller Programm ist es umgekehrt, da rechnet das Programm
bei 5 Streifen genauer, als bei 10 Streifen, was ich für einen
Rundungsfehler in diesem Programm halte.

Wo FringeXP ebenfalls kritisch reagiert, wenn man folgende
Interferogramme auswertet:

Foto/Grafik gelöscht, da an anderer Stelle nachträglich themenfremde Änderungen stattfanden, und es hier auch nicht auszuschließen ist.

Spiegel unterkorrigiert !!!

IGramm in Autokollimation erstellt: Intervall = 0,5
conic = 0 (oder der opt. Wert)
KrümmungsRadius = 1262

Mein Strehlwert bei Berücksichtigung der UKorrektur: Strehl=0.965

Foto/Grafik gelöscht, da an anderer Stelle nachträglich themenfremde Änderungen stattfanden, und es hier auch nicht auszuschließen ist.

Spiegel unterkorrigiert !!!

IGramm aus dem Krümmungsmittelpunkt: Intervall = 1
conic = - 1
KrümmungsRadius = 2524
Mein Strehlwert bei Berücksichtigung der UKorrektur: Strehl=0.95

Es sollten möglichst gleiche Werte herauskommen.

Gruß Wolfgang Rohr

Hallo Uwe .

Zitat.
Royce schreibt:
"Astigmatism due to Mounting: .106
Astigmatism in Mirror: .089
Astigmatism in Interferogram: .195
As you can now see, reading the interferogram directly and without complex analysis would suggest astigmatism in the order of 1/5 wave! And the rest of the analysis would be concomitantly degraded." Wenn ich das richtig verstehe, kommt er also auf einen sogar noch deutlich höheren Wert für den Refernzflächenastigmatismus (.195), rechnet diesen aber offenbar heraus.
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Das ist möglich aber der Kunde kann das Resultat mit dem Streifenbild nicht vergleichen und das ist sehr unangenehm.
Aus eigener Erfahrung weis ich das bei 10" Dm. durch eine Schlingenlagerung nie so ein Astigmatismus zustande kommen kann und wenn dann wäre er bei allen Stellungen gleich.
Das beweist auch das die Achsen 0° und 180° nur 0,003 und die Achsen 90° und 270° nur 0,029 Unterschied haben. Gemittelt sind das 0,016 RMS. 90° dazu unterscheiden sie sich gemittelt um 0,063 RMS
Zieht man die 0,016 als vermutliche Auflageverformung ab dann bleiben 0,047 RMS Astigmatismus übrig.
Die können je zur hälfte verteilt sein. Wie er hier auf einen Referenzflächenastigmatismus von 0,195 RMS kommt, konnte ich nicht heraus finden. Zieht man die 0,016 RMS nicht ab dann werden es zwei ungleiche Hälften die man dann durch die Schwankungsgröße zuordnen kann. Ändert sich beim drehen des Spiegel mehr als die Hälfte dann hat auch er den größeren Anteil. Genau zuordnen kann man das aber nur über die Topographie weil dazu braucht man auch den Winkel des gemischten Astigmatismus. Die Zahlen addieren und subtrahieren alleine genügt nicht.
Ich glaube es erkennt jetzt jeder dass es gar nicht so einfach ist die beiden getrennt zu dokumentieren.
Daher ist es sehr wichtig das man das Referenzobjektiv möglichst Fehlerfrei hat und genau kennt.
Dieses kontrolliert man am besten mit einer genauen Sphäre deren Fläche so groß ist das man sie auch seitlich schwenken kann und somit auch den Öffnungsfehler kontrollierbar macht.
Die gesamte Prozedur hier zu schreiben wäre wohl zu viel und bitte um Verständnis.
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Zitat.
Ich selbst habe übrigens diese "Kommastellengenauigkeit" immer für ein Ergebnis der Mittelwertbildung gehalten, hat mich also nie aufgeregt. Ich bin sowieso der Meinung, dass dieser momentane "Strehl-hype" eine Modeerscheinung ist, die sich irgendwann wieder legen wird. Aber die Zeit bis dahin kann man ja sinnvoll nutzen.
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Mir geht es hier nicht um die vielen Komastellen, beim RMS sind 3 notwendig weil dort beginnen die Zahlen erst auf der 2. Stelle und den braucht man zur Strehlberechnung.
Mir geht es um den Faktor 2 der zwischen Wellenfront und Oberfläche ist. Weil von RMS 0,033 oder RMS 0,066 gäbe es einen Strehl von 96% oder 83%.
Das sind 13 Strehlpunkte Unterschied die außer Acht gelassen werden . Aber man streitet sich, ob der Wolfgang Rohr den Strehl auf 1 - 2 oder 3 Prozentpunkte genau errechnen kann.
Du wirst vielleicht nur mit Wellenfrontergebnissen zu tun haben und alle Angaben als solches sehen. Das kann aber schief gehen. weil es ist nirgends bestätigt.
Ich habe mit beiden zu tun und bin gewohnt darauf zu achten.
Für mich ist es wie eine Längenangabe ohne zu wissen ob es Meter oder Zoll sind.

Die "Strehl-hype" wird wohl jedes Jahr einmal kommen wie die Grippe, weil es gibt sicher welche die sich anstecken lassen.
Hoffentlich bleiben wir gesund.

Viele Grüße
Alois

Hallo Alois,

das "Strehl-Problem" darf ich vielleicht noch einmal von
einer völlig anderen Seite beleuchten, die ebenfalls zeigt,
wie fragwürdig Strehlangaben sein können:

Ich habe hier einen Spiegel, der ist unterkorrigiert mit
einer konischen Konstante laut FringeXP von -0.922.
Beziehe ich diese Unterkorrektur auf den perfekten Parabel-
wert und dessen konische Konstante -1.00 dann kommt ein
Strehl von ca. 0.89 heraus.
Beziehe ich diese Unterkorrektur auf die Unterkorrektur von
- 0.922 selbst, dann habe ich einen Strehl von ca. 0.95

Der Spiegel ist aus Pyrex und aus Temperatur-Versuchen weiß
ich, daß nur 1-2 Grad Temperatur-Differenz zwischen Vorder-
und Rückseite genügen, um aus diesem 0.89 Strehl-Spiegel
einen 0.95 Strehl-Spiegel zu machen. Beim Kauf sistierte nun
ein Kunde auf einem bestimmten Strehlwert, den er nur hat,
wenn der Spiegel gut temperiert im Wohnzimmer liegt. Am
Himmel hat er alles mögliche und da wäre dann u.a. die
Regelmäßigkeit der Fläche wichtig und die Tatsache, daß er
bei den aktuellen Temperatur-Verhältnissen den best-möglichen
Strehlwert hat.

Wie aber bekommt er den? Mit einem perfekt korrigierten
Spiegel oder eben mit einem leicht unterkorrigierten
Spiegel, der dann dummerweise einen schlechteren Strehlwert
hat.

forschende Grüße

Wolfgang Rohr

Hallo Wolfgang.

Selbst Hans Rohr schrieb in seinen Buch das ein zu 90% korrigierter
Spiegel beim Beobachten besser ist als ein Vollkorrigierter.
Wenn man sein Buch liest dann sieht man das er seine Erfahrungen
sehr aus der Beobachtungspraxis geholt hat.
Damals hatte er noch kein Duran Glas und kein Interferometer.
Ich hatte heuer die Gelegenheit einen 6" f/5 Spiegel aus Plateglas
im Freien bei 2° Temperaturabfall in 1,5 Stunden zu vermessen.
Da kam der Spiegel von Strehl 0,91 auf 0,99 hinauf.
Somit decken sich die Erfahrungen von damals mit
den Messungen von heute.
Da Duran nur halb so viel Ausdehnung hat dürfte eine zu 95 %
erreichte Parabel wohl ideal sein.

Viele Grüße
Alois