Adaptive Optik aus Frankreich

[StKorth_privat]

Hallo in die Runde!

Aktuell bin ich auf einer Photonik- und Optik-Konferenz in Tel Aviv / Israel. Durch Zufall ist mir da ein spannendes Produkt zum Thema "Adaptive Optik" aufgefallen:

https://www.imagine-optic.com/produ...-system-for-telescope-and-space-applications/

Die französische Standnachbarin hat mir ein paar Mars- und Saturnbilder von ihrem Kollegen gezeigt, das sah schon sehr ansehnlich aus.
Ich finde, das sollte man im Auge behalten...
Was das Teil kostet? (Noch) keine Ahnung, wird nicht billig sein, ich tippe einmal auf vier bis fünfstellig - ja, fühlt sich teuer an, aber hier sind ja auch Hobbykollegen und -kolleginnen unterwegs, die entsprechend teure Kameras und Teleskope benutzen...

Grüße,
Stefan Korth

 

[franzjs]

Sehr interessant. Leider nur für's visuelle Spechteln geeignet.

CS,
Franz

 

[wynnie]

Leider nur für's visuelle Spechteln geeignet.

Woran machst Du das fest? Auf der Seite finde ich keinen Hinweis auf einen rein visuellen Einsatz.

Viele Grüße
Michael

 

[franzjs]

am f/ Bereich der von 22 bis minimal 8 geht. Und ich wüßte auch nicht wie man so ein Trum am Imagetrain anbringen soll.

LG,
Franz

 

[MikeWölle]

Sehr interessant. Leider nur für's visuelle Spechteln geeignet.

CS,
Franz

Hallo Franz,
in der Beschreibung steht, das Gerät ist sehr wohl für Planetenfotografie geeignet.
CS Mike

 

[etalon]

Hallo zusammen,

wenn ich das richtig verstehe, dann korrigiert die AO aber auch nur tilt und defocus. Oder kann die auch Abberationen höherer Ordnung korrigieren?

Grüße Markus

 

[MikeWölle]

Hallo Markus,

in der Beschreibung steht, es kann auch die Effekte der Luftturbulenzen mildern.
CS Mike

 

[etalon]

Hallo Mike,

naja, auch tilt und defocus sind (können) Effekte der Luftturbulenz sein (vor allem auch abhängig vom Aperturdurchmesser), insofern ist die Aussage in der Beschreibung ja noch nicht falsch. Mir ging es eher um das Verfahren, mit dem die Korrektur erfolgt. Da hatte ich es so verstanden, dass es sich um einen Planspiegel handelt, der in xyz um ein Kugelgelenk bewegt werden kann, was natürlich dann keine Korrektur von Aberrationen höherer Ordnung erlaubt und eigentlich ja ein alter Hut, auch im Amateursektor, ist. Es gibt ja durchaus schon seit längerem tatsächlich verformbare Spiegel von der Stange (AO in der Lasertechnik). So etwas ans Teleskop zu bringen, wäre dann tatsächlich mal was neues im Amateurbereich und ließe auch Korrekturen höherer Ordnung zu, sofern ein Leitstern ausreichender Helligkeit im Bildfeld zur Verfügung steht…

Grüße Markus

 

[blueplanet]

Hallo Markus,

in der Beschreibung:

https://www.imagine-optic.com/wp-content/uploads/dlm_uploads/2024/11/AO-System-CIAO-VIS-datasheet-IO-2411.pdf

steht unter Specifications u.a.:
-13x13 wavefront sensor micro lenses
-deformable mirror 40 piezo actuators
-max. closed loop frequency 950 Hz

Insofern scheint mit dem System schon eine Korrektor der Wellenfront auf höherem Level möglich zu sein. Nicht nur so wie die AO von SBiG mit Kippung.
Nur ist mir nicht klar, wie die Referenzwellenfront (normal ja von einer Punktquelle) für den Wellenfrontsensor generiert wird?

Ciao Werner

 

[etalon]

Hallo Werner,

ah, das bringt Klarheit. Soweit hatte ich mich nicht vorgearbeitet, aber dann ist das ja tatsächlich interessant. Bin gespannt, ob man mal Bilder (damit aufgenommen) zu sehen bekommt.
Danke dir!

Grüße Markus

 

[joetaiga]

Hallo zusammen,

wie kann ich mir das vorstellen? Ist das ein verformarer Spiegel, der vorm Brennpunkt in den Strahlengang gesetzt wird und dann hochfrequent Störungen korrigieren kann? Da müssten dann ja mindestens drei optische Komponenten beteiligt sein: ein Prisma zum ablenken auf den verformbaren Spiegel und ein weiteres Prisma um das ganze wieder zurück auf die optische Achse zu bewegen.

Braucht das dann nicht extrem viel Backfokus?

Oder ist da die Kamera praktisch integriert und man kann gar nicht seine eigene Kamera dahinter hängen?

Und wie misst das Gerät die Deformation? Der Sensor muss ja auch irgendwo in den Strahlengang oder hängt der Parallel zur Optik? Letzteres würde dann aber doch nur die Störungen im Fernfeld korrigieren.

Aber immerhin. Ist zwar nur bis f/8, aber ich stelle mir gerade vor, was für einen Auswirkung sowas auf Deepskyaufnahmen hätte. Mit meinem 12"er komme ich bei Mondaufnahmen auch ohne sowas an guten Tagen bis fast auf Rayleigh-Kritierium mit der Auflösung. Bei Deepsky aber nie. Die f/8 sind natürlich nicht das schnellste Pferd. Aber dagegen helfen ja große Pixel.

Grüße
Joachim

 

[ws_mak12]

Hallo zusammen,

leider fehlen Angaben wie Preis, Gewicht, etc. Die Verwendung ist laut Beschreibung für Teleskope mit längerer Brennweite gedacht (F8-F22, bei D=200mm-1000mm) wenn ich das richtig verstanden habe. Da fiele bei meinen Geräten nur eines drunter.

Mir fehlt ein wenig die Vorstellung, wie das final adaptiert werden könnte. Auf dem Foto mit dem größeren Refraktor sieht das Ganze ziemlich unübersichtlich aus.

Nichts desto trotz eine interessante Sache für mich als visueller Beobachter.

Viele Grüße
Werner

 

[blueplanet]

Hallo zusammen,

@joachim
Für den Benutzer ist das einfach eine "black box", die er hinter den Fokus seinens Scopes setzt. Eingangöffnungszahl entspricht Ausgangsöffungszahl. Der Sekundärfokus mit dem korrigierten Bild liegt scheinbar ca. 113mm hinter dem Gerät. Dort kann man entweder eine Kamera montieren oder dies visuell betrachten.
Intern misst eine 13x13 Microlinsenplatte + Kamera an einem ausgekoppelten Teil des Eingangsstrahls (Strahlteiler) die Wellenfrontdeformation. Anhand dieser Daten wird dann mit bis zu 950 Hz mit Hilfe von 40 Piezos ein Planspiegel deformiert, um die Wellenfromt wieder "gerade zu biegen". Das scheint über einen externen Rechner mit der zur Verfügung gestellten Software wavesky zu laufen.
Intern ist der Aufbau der "black box" optomechanisch mit Kollimatoren, Strahlteilern, etc. recht komplex (dieses pic:
https://www.imagine-optic.com/wp-content/uploads/2023/10/CIAO.jpg zeigt scheinbar einen unverkleideten Testaufbau).

Thorlabs z.B. bietet seit einiger Zeit adaptive optics-kits an. Da sind die wesentlichsten Dinge erläutert.

Adaptive Optics Kits

Thorlabs designs and manufactures components, instruments, and systems for the photonics industry. We provide a portfolio of over 22,000 stocked items, complimented by endless custom solutions enabled by vertical integration. Thorlabs is comprised of 22 wholly owned design and manufacturing...

www.thorlabs.com

Die Preise gehen da mit zunehmeder Aktuatorenanzahl (deformierbarer Spiegel) und Auflösung des Wellenfrontsensors schnell nach oben.
Die Thorlab-Kits liegen zwischen 12.000 und 35.000 €.

aber ich stelle mir gerade vor, was für einen Auswirkung sowas auf Deepskyaufnahmen hätte

Gerade bei Deepsky gibt's damit Probleme: es fehlt meist eine genügend starke Lichtquelle (Stern) im Gesichtsfeld, um die Wellenfrontdeformation mit dem Wellenfrontsensor detektieren zu können. Deswegen gibt's bei den Profis hierzu den künstlichen Stern in der Hochatmosphäre per Laser.

Außerdem lassen sich mir der einfachen Technik nur kleine Felder korrigieren. Also keine Grossfeld Deepsky-Aufnahmen.

Für helle, kleine Objekte gäbe es noch eine weitere Variante um seeing-Effekte auszugleichen: speckle-imaging. Umgesetzt z.B. bei dem inzwischen eingestellten DOT-Projekt. Leider scheint das niemand auf dem Amateursektor aufgegriffen zu haben.

Ciao Werner

 

[Gerd_Duering]

Hallo Franz,

am f/ Bereich der von 22 bis minimal 8 geht. Und ich wüßte auch nicht wie man so ein Trum am Imagetrain anbringen soll.

es zählt für die Belichtungszeit nicht nur die Öffnungszahl, sondern auch die Pixelgröße, genauer gesagt es zählt das Verhältnis von Öffnungszahl zu Pixelgröße
Für jede Öffnungszahl gibt es die passende Pixelgröße um kurze Belichtungszeiten zu ermöglichen.
Und selbst wenn man nur eine Cam mit kleinen Pixeln hat.
Die F22 bis F8 ist ja das was man in die AO reinschicken kann.
Wer sagt denn das es verboten wäre nach der AO einen Reducer zu verwenden?

Und mechanisch sollte sich auch so ein Trum am Teleskop befestigen lassen.
Natürlich wird man das nicht einfach an den OAZ hängen.
Günstig wäre eine Optik mit HS Fokussierung, dann könnte man die Baugruppe direkt mit der Rückwand des Teleskops verschrauben.

Grüße Gerd

 

[Gerd_Duering]

Hallo Joachim,

wie kann ich mir das vorstellen? Ist das ein verformarer Spiegel, der vorm Brennpunkt in den Strahlengang gesetzt wird und dann hochfrequent Störungen korrigieren kann? Da müssten dann ja mindestens drei optische Komponenten beteiligt sein: ein Prisma zum ablenken auf den verformbaren Spiegel und ein weiteres Prisma um das ganze wieder zurück auf die optische Achse zu bewegen.

warum willst du den Strahlengang mit Prismen umlenken?
Der verformbare Spiegel wird in 45° Stellung direkt in den Strahlengang gebracht.
Nicht anders wie der ZS und der Fokus befindet sich dann eben im Winkel von 90° und dort kommt entweder das Okular oder eben der Sensor hin.
Es wird lediglich noch ein Strahlenteiler nach dem aktiven Spiegel benötigt um Licht für den Wellenfrontsensor abzuzweigen.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e6/Adaptive_Optik_Prinzip_2016_Deutsch.png

Braucht das dann nicht extrem viel Backfokus?

Man kann aus dem konvergenten Strahlenbündel das vom Teleskop kommt auch wieder ein paralleles Strahlenbündel erzeugen.
Dieses kann man dann beliebig weit durch die AO führen und erst nach der AO macht man daraus dann wieder ein Konvergentes Strahlenbündel.
Der Bachfokus ist hier dann kein Problem.

Grüße Gerd

 

[joetaiga]

Die Thorlab-Kits liegen zwischen 12.000 und 35.000 €.

Das hätte sich dann somit ohnehin erledigt

Es wird lediglich noch ein Strahlenteiler nach dem aktiven Spiegel benötigt um Licht für den Wellenfrontsensor abzuzweigen.

Ganz habe ich das immer noch nicht verstanden. Wenn der Sensor Licht braucht, dann kann er doch eigentlich nur das Planetenscheibchen korrigieren, da außenrum alles schwarz ist? Oder reicht z.B. eine einzelne Punktquelle, die hell genug ist und anhand der die Deformation der Wellenfront über den ganze Sensor interpoliert wird? Denn wenn letzteres der Fall ist, sollte das im Prinzip doch auch für Deepsky gehen, wenn der Wellenfrontsensor nur empfindlich genug ist und genügend große Pixel hat. Sterne hat man ja immer irgendwie im Feld.

Ansonsten lohnt das ja irgendwie nicht. Gutes Seeing hat man immer mal wieder und wenn ich mit meinem 12"er schon 10% bis ans Rayleigh Kriterium mit der Auflösung rankomme, obwohl mein Standort echt nicht der beste unter dem Himmel ist, dann hält sich der Nutzen für normale Hobbyastronomen in Grenzen. Ein IR Pass bringt auch schon viel und kostet keine 100€. Das wäre tatsächlich nur visuell und für Deepsky Fotografie interessant.

 

[MikeWölle]

Hi, in der Beschreibung steht auch, dass System ist für f/10 optimiert.
CS Mike

 

[Quanten]

Davon habe ich schon immer geträumt, wenn ich mir vorstelle z.B. ein 24" mit etwas um 1000x Vergrößerung und beugungsbegrenzter Auflösung
LG

 

[StKorth_privat]

Es funktioniert fotografisch, habe da sowohl Fotos als auch Videos gesehen. Für alles andere - fragt doch einfach einmal beim Hersteller nach, wie heißt es so schön: Versuch macht kluch! Mehr als auf das Teil hinweisen wollte ich gar nicht...

Grüße,
Stefan Korth

 

[MikeWölle]

Hi, ich habe ein Marsfoto gefunden, welches mit diesem System am 1m Teleskop am Pic du Midi bereits 2020 gemacht wurde, beeindruckende Auflösung!

Mars with adaptive optics | Imagine Optic

Mars with adaptive optics planet telescope turbulence correction Pic du Midi observatory wavefront sensor deformable mirror Nasmith focal

www.imagine-optic.com

CS Mike

 

[blueplanet]

Hallo zusammen,

@Mike:
Ein entscheidender Trick dabei:
"The HASO4 FAST wavefront sensor is modified in order to allow the measurement of the wavefront without any guide star. The planet itself is used to measure the wavefront."
Deswegen meine Frage in meinem obige post, wie sie die Referenzwellenfront generieren.

Allerdings scheint das nicht 100%ig zu funktionieren, denn sie nutzen zusätzlich lucky-imaging:
"The air turbulence residuals are removed by the “Lucky Imaging” Technique."

Wär' trotzdem interessant zu wissen, wie sie aus der Flächenquelle (Planet) die Wellenfront extrahieren (wird ein winziger Teilausschnitt des Planeten verwendet)? Vorschläge?
Ich fürchte auf eine diesbzgl. Anfrage wird die Antwort: Betriebsgeheimnis kommen ...

@Stefan:
Danke für den Hinweis auf dieses interessante System!

Ciao Werner

 

[Gerd_Duering]

Wenn der Sensor Licht braucht, dann kann er doch eigentlich nur das Planetenscheibchen korrigieren, da außenrum alles schwarz ist? Oder reicht z.B. eine einzelne Punktquelle, die hell genug ist und anhand der die Deformation der Wellenfront über den ganze Sensor interpoliert wird?

Ein Wellenfrontfehler kann immer nur für eine Punktlichtquelle bestimmt werden und folglich auch immer nur für diese korrigiert werden.
Die Korrektur des vom Seeing erzeugten Wellenfrontfehlers für eine Punktlichtquelle sollte dann aber auch für ein kleines Feld in dessen Nähe passen.
Planeten sind ja nicht so groß.
Für größere Felder dürften es aber zunehmend schlechter passen.

enn wenn letzteres der Fall ist, sollte das im Prinzip doch auch für Deepsky gehen, wenn der Wellenfrontsensor nur empfindlich genug ist und genügend große Pixel hat. Sterne hat man ja immer irgendwie im Feld.

Man benötigt allerdings eine ausreichende Auflösung des Wellenfrontsensors.
Das erfordert das hier das kollimierte Licht einer Punktlichtquelle auf viele Mikrolinsen treffen muss welche auf dem CCD des Wellenfrontsensors dann ein Punktemuster erzeugen das man auswerten kann.
Das Licht einer einzelnen Punktlichtquelle wird also durch das Mikrolinsenfeld auf viele einzelnen Punkte verteilt und jeder einzelne Punkt muss auf dem CCD noch hell genug sein um hochfrequent also mit Belichtungszeiten von vielleicht einer 1/500 Sekunde und weniger sicher erfasst zu werden.
Man benötigt also in jedem Fall eine sehr helle Punktlichtquelle.

Grüße Gerd

 

[Gerd_Duering]

Wär' trotzdem interessant zu wissen, wie sie aus der Flächenquelle (Planet) die Wellenfront extrahieren (wird ein winziger Teilausschnitt des Planeten verwendet)? Vorschläge?
Ich fürchte auf eine diesbzgl. Anfrage wird die Antwort: Betriebsgeheimnis kommen ...

Ich gehe davon aus das man hier ganz einfach nur einen kleinen Teilausschnitt des Planeten verwendet hat.
Man kann aber genauso gut auch einen hellen Mond des Planeten verwenden.
Hier wurde zb. Rhea zur Wellenfrontanalyse verwendet.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e6/Adaptive_Optik_Prinzip_2016_Deutsch.png

Grüße Gerd

 

[etalon]

Ein Wellenfrontfehler kann immer nur für eine Punktlichtquelle bestimmt werden und folglich auch immer nur für diese korrigiert werden.

Hallo Gerd,

dem würde ich gerne widersprechen wollen. Wo ich zustimme ist, dass es für eine Punktlichtquelle vergleichsweise einfach ist, da sowohl das Bild einer selbigen bei ungestörter Wellenfront bekannt ist, als auch die geometrische Lage in der Bildebene des Wellenfrontsensors sehr genau und mit hohem Kontrast bestimmt werden kann. Das kann aber - mit etwas mehr mathematischem Aufwand und etwas größeren Fehlerbalken - auch für andere Strukturen und geringerem Kontrast erreicht werden. Das wird bei Sonnenteleskopen schon seit Jahren so gemacht. Ich habe mir das schon 2015, also vor 10 Jahren, am SST auf La Palma angesehen, und das funktioniert richtig gut. Möglicherweise nicht mit gleichen Amplituden und Regelzeiten wie bei punktförmigen Referenzquellen, aber ausreichend gut, um einen Benefit davon zu haben.

Grüße Markus

P.S.: Hier ein paar Bilder von der AO des SST:

La Palma 2015/Zu Besuch im SST - Deep-Sky-Images

www.deep-sky-images.de

La Palma 2015/Zu Besuch im SST - Deep-Sky-Images

www.deep-sky-images.de

 

[franzjs]

Hi, ich habe ein Marsfoto gefunden, welches mit diesem System am 1m Teleskop am Pic du Midi bereits 2020 gemacht wurde, beeindruckende Auflösung!

Mars with adaptive optics | Imagine Optic

Mars with adaptive optics planet telescope turbulence correction Pic du Midi observatory wavefront sensor deformable mirror Nasmith focal

www.imagine-optic.com

CS Mike

da ist man von den Hubble-Aufnahmen gar nicht mehr weit entfernt. Zumindest von diesem hier :
https://hubblesite.org/contents/media/images/2017/29/4061-Image

CS,
Mike

 

[Gerd_Duering]

Hallo Markus,

Das kann aber - mit etwas mehr mathematischem Aufwand und etwas größeren Fehlerbalken - auch für andere Strukturen und geringerem Kontrast erreicht werden. Das wird bei Sonnenteleskopen schon seit Jahren so gemacht. Ich habe mir das schon 2015, also vor 10 Jahren, am SST auf La Palma angesehen, und das funktioniert richtig gut.

ein exakter Wellenfrontfehler ist doch aber prinzipiell an eine Punklichtquelle gebunden.
Für ein flächiges Objekt also eine Ansammlung vieler Punktlichtquellen kann doch nur ein Durchschnitt angegeben werden da jeder einzelne Punkt prinzipiell einen anderen Wellenfrontfehler haben kann.

Nehmen wir mal einen Newton mit einem beugungsbegrenzten Feld von 0,5° Durchmesser.
Soll die gesamte Sonne mit 0,5° Durchmesser als Basis dienen dann haben wir im Zentrum theoretisch völlige Perfektion mit Strehl 1,0 und am Rand der Sonne eine Koma welche den Strehl auf 0,8 drückt.
Was soll denn jetzt für die ganze Sonnenscheibe für ein Wellenfrontfehler herauskommen?
Man kann hier doch allenfalls einen Durchschnitt angeben.

Mag ja sein das man am SST irgendwie den Durchschnitt für ein kleines Areal ermittelt und dann mit diesem Durchschnitt den Deformierbaren Spiegel ansteuert.
Und das mag auch gut funktionieren.
Streng genommen lässt sich ein exakter Wellenfrontfehler trotzdem immer nur für eine Punklichtquelle angeben.

Grüße Gerd

 

[etalon]

Hallo Gerd,

die Qualität der Korrektur der Wellenfront hängt im wesentlichen an zwei Parametern: Die Größe des Lensarrays des Wellenfrontsensors (nach Shack-Hartmann), dieses bestimmt die Größe des gemessenen Bildfeldes, und die Anzahl an Microlinsen des Lensarrays, diese bestimmen die xy-Auflösung, mit der die Wellenfront im Bildfeld abgetastet werden kann.

Bei einer ungestörten Wellenfront wird über das gemessene Feld von jeder Einzellinse des Lensarrays der Helligkeitsschwerpunkt der Airydisc einer punktförmigen Lichtquelle im Mittelpunkt eines von der Pixelgröße abgestimmten CCD-Arrays zu liegen kommen, und zwar im einfachsten Fall genau im Kreuz zwischen vier Pixeln, so dass jedes Pixel gleich viel Licht von der Airydisk sieht. Ist die einfallende Wellenfront entsprechend gestört, wird sich der Helligkeitsschwerpunkt in Richtung irgend eines der vier Pixel verschieben (das funktioniert auch mit mehr als vier Pixel, je nach Sensorkonstruktion). Aus der Größe der Auslenkung und des defocus kann man die Wellenfrontstörung an der Stelle der einzelnen Linse des Lensarrays berechnen. Daher sollte auch die Anzahl an Einzellinsen des Lensarrays mit den Aktuatoren des Korrekturspiegels abgestimmt sein (ein 1:1 Verhältnis reicht da aber nicht, ähnlich wie bei der Abtastung durch ein CCD/CMOS-Array - Stichwort Rayleigh, etc.). Auch hier gibt es einen Zusammenhang zwischen erreichbarer Auflösung und S/N (daher versucht man immer, möglichst helle Leitsterne im Bildfeld zu haben, notfalls künstlich erzeugte).

Das funktioniert recht gut, da man zwischen Airydisc und Himmelshintergrund einen sehr hohen Kontrast hat, und weil man weiß, wie die Airydisc bei ungestörter Abbildung auszusehen hat. Genauso kann das aber auch mit anderen Kontraststrukturen (Kontrastkanten) funktionieren, allerdings mit den Abstrichen, dass deren ungestörte Abbildung erst aufwendiger berechnet werden muss, als auch in (je nach Kontrastverlauf) einer oder mehreren Dimensionen eingeschränkter räumlicher Auflösung gegenüber einer Punktquelle. Daher schrieb ich ja oben, dass es mit nicht punktförmigen, kontrastarmen Quellen nur mit qualitativen Abschlägen funktioniert, aber halt doch so gut, dass sich der Aufwand lohnt.

Wie du schon richtig schriebst, gilt die Korrektur aber nur um einen kleinen Bereich um den Leitstern. Ist das Bildfeld deutlich größer, ist man bei den Profis schon länger auf multikonjungierte AOs mit mehreren Leitsternen im Bildfeld übergegangen.

Um also auf dein Beispiel zurückzukommen: Wenn der Wellenfrontsensor der AO an deinem Parabolspiegel die 0,5 Grad Feld abdeckt, dann wird auch die von der Spiegelform verursachte Wellenfrontabweichung (Koma) erfasst und korrigiert. Allerdings gibt es natürlich Grenzen, bis zu welcher Amplitude (und in deren Abhängigkeit auch mit welcher Frequenz) der Korrekturspiegel die Deformation ausgleichen kann. Einen Komakorrektor wird die AO daher nicht zwingend ersetzen (können).

Grüße Markus

 

[Gerd_Duering]

Hallo Markus,

die Funktionsweise des Shack-Hartmann Tests ist mir durchaus bekannt nur setzt er eben streng genommen eine Punktlichtquelle voraus.
Er benötig ein kollimiertes also paralleles Strahlenbündel das so nur von einer Punktlichtquelle kommen kann.
Eine gestörte Wellenfront zeigt sich in der Abweichung von der Parallelität der Strahlen einzelner Abschnitte der Optik.
Das zeigt sind dann in einer Veränderung des Punkte Musters das durch das Mikrolinsenfeld auf dem Sensor erzeugt wird.

Der Hartman Test beruht erst mal auf geometrischer Optik (Strahlverfolgung) und dem sich ergebenden Punktemuster.
Das ist vergleichbar mit einem geometrischen Spot wie er von einem Optikdesign Programm erzeugt wird.
Erst die Auswertung dieses Punktemusters mittels Fourier-Transformation ermöglicht es den Wellenfrontfehler zu bestimmen.
Der Wellenfrontfehler wird also nicht direkt wellenoptisch bestimmt, sondern indirekt von einem geometrischen Punktemuster abgeleitet.

Bei einer ungestörten Wellenfront wird über das gemessene Feld von jeder Einzellinse des Lensarrays der Helligkeitsschwerpunkt der Airydisc einer punktförmigen Lichtquelle im Mittelpunkt eines von der Pixelgröße abgestimmten CCD-Arrays zu liegen kommen, und zwar im einfachsten Fall genau im Kreuz zwischen vier Pixeln, so dass jedes Pixel gleich viel Licht von der Airydisk sieht.

Völlig richtig aber wie du schon schreibst bei einer punktförmigen Lichtquelle!!!
Flächige Objekte werden flächig abgebildet und verteilen sich dann auf mehrere Pixel.
Es reicht aber natürlich, wenn die Lichtquelle praktisch Punkförmig ist also nicht mehr flächig aufgelöst werden kann.

Das funktioniert recht gut, da man zwischen Airydisc und Himmelshintergrund einen sehr hohen Kontrast hat, und weil man weiß, wie die Airydisc bei ungestörter Abbildung auszusehen hat.

Es geht beim Hartman Test wie gesagt um das geometrische Punktemuster.
Der Test beruht auf geometrischer Optik!
Erst die Auswertung dieses geometrischen Punktemusters mittels Fourier-Transformation ermöglicht es den Wellenfrontfehler zu bestimmen.

Um also auf dein Beispiel zurückzukommen: Wenn der Wellenfrontsensor der AO an deinem Parabolspiegel die 0,5 Grad Feld abdeckt, dann wird auch die von der Spiegelform verursachte Wellenfrontabweichung (Koma) erfasst und korrigiert. Allerdings gibt es natürlich Grenzen, bis zu welcher Amplitude (und in deren Abhängigkeit auch mit welcher Frequenz) der Korrekturspiegel die Deformation ausgleichen kann. Einen Komakorrektor wird die AO daher nicht zwingend ersetzen (können).

Man kann nicht gleichzeitig unterschiedliche Wellenfrontfehler für die Achse und das Feld korrigieren. Man hat ja nur einen deformierbaren Spiegel und der kann nur einen Wellenfrontfehler erzeugen bzw. korrigieren.
Also entweder die Koma am Feldrand und dann hat man aber auf der Achse Koma eingeführt oder man macht die Achse perfekt und dann hat man im Feld Koma.
Man könnte allenfalls einen Kompromiss machen und etwas Koma korrigieren dann ha man am Feldrand die Koma etwas gemindert und auf der Achse nicht ganz so viel Koma eingeführt.

Grüße Gerd

 

[P_E_T_E_R]

Vielleicht ist ja von Interesse, wie die Profis am Keck Observatorium Adaptive Optik für ihre bekannten Bilder von Uranus eingesetzt haben - das ist mittlerweile schon 25 Jahre her:

Credit: Lawrence Stromovsky, Univ. of Wisconsin-Madison / W.W. Keck Observatory

Keck Adaptive Optics Images of Uranus and Its Rings

Gruß, Peter

 

[blueplanet]

Hallo zusammen

wen's noch interessiert ...
Zu den Ausführungen von Markus zu dem SST auf LaPalma: Adaptive Optiken bei flächenhaften Objekten wie der Sonne ...

Zitate aus: Solar Adaptive Optics, Thomas R. Rimmele et al., Living Rev. Solar Phys., 8, (2011), 2

https://link.springer.com/content/pdf/10.12942/lrsp-2011-2.pdf

"A major challenge for solar AO was the development of a suitable wavefront sensor. Wavefront
sensors used for night-time AO system cannot be directly used for solar AO systems because point
sources that are used as guide stars (natural or laser) for night-time AO systems are not available
when observing the Sun. A solar AO system has to be able to lock on extended targets such
as pores, sunspots or a substructure of a sunspot and solar granulation. "

"The Correlating Shack–Hartmann Wavefront Sensor
The principle of a correlating SHWFS is quite simple ...
The telescope aperture is sampled by an array of lenslets, which in turn forms an array of images of the object.
In this case the object is solar granulation and typically 20 x 20 pixels are used to image a field of
view of about 10” x 10” or less. The field can not be much larger to avoid averaging of wavefront
information, in particular, from high turbulence layers. On the other hand, the FOV has to be
large enough to contain a sufficient number of granules for the correlation algorithm to work in a
robust manner,
The main challenge is to compute cross correlations in real-time between subaperture-images and a randomly selected subaperture-image, which serves as reference."

Wenn ich das richtig sehen, ist auf Markus erstem Pic:

La Palma 2015/Zu Besuch im SST - Deep-Sky-Images

www.deep-sky-images.de

auf dem Monitor das array der Subaperturen zu sehen, aus dem die Korrelationen berechnet werden.

"Adaptive optics provides only partial correction and the correction becomes increasingly worse
when science observations are performed at short wavelengths (e.g., g-band, Ca ii K). In addition,
for conventional AO the correction is optimal only within the isoplanatic patch and deteriorates as
one moves away from the AO lock point. Post-processing can correct for residual phase aberrations
and, in principle, restore the correct amplitudes. Furthermore, post processing can provide uniform
image quality across the entire FOV."

Ciao Werner