4 Zoll Apo - was empfiehlt sich?

[MLudes]

Hi Pal

coma in airspacest lenses we see always in bad assmebled chinese lenses using no metal spacers but plastic rings and no matched cell diameter.

coma in airspacest lenses from famous manufacturers who keep the cell tolerance and where the spacer are not shiftet from a knock of is a bit mystic for me. As an expert in that field you may can explain how this can happens ?

Coma in opilspacest lenses I have seen when oil or whatever was used was tried out , or cell maybe was not perfectly matched to glas diameter. Maybe your lenses are a excaption over all other famous oilspacing firms ? The problem for me to believe that is, that we have seen very many such oilspacest lenses from other firms, but non from you yet .

best wishes
Markus

 

[palgyulai2009]

Marcus,

please take an optical design software (e.g. Zemax, OSLO or any other) and make some simple simulations on both an air spaced and on an oil spaced triplet lens of the same aperture and focal ratio: move one of the members (e.g the center member) to a 0.1mm excentrical position for both lens types and compare the results (i.e. decreases in Strehl or increase in PV errors). I have just done this on two 130/960 lens designs.

The results:
- the oil spaced lens had 0.0385 lambda (lambda/26) PV originally at 546nm wavelength, after moving the center member by 0.1mm the new PV is 0.0534 lambda (lambda/18,72). So, the lens is still practically perfect, the PV increased only by 0.015 lambda.

- the air spaced lens had 0.02689 lambda error originally (lambda/37,2) at 546nm, after moving the member the new PV is 0,4312 lambda (lambda/2,32 - would NOT pass even the chinese quality control!!!!). The change in PV is 0.4 lamba for the air spaced lens, after applying the same de-centration of the member.

So, the air spaced lens received about 27x more optical error from the same mechanical problem. As this is a scientific fact that you (or anybody else) can check yourself using any optical design software (e.g. using the same software that good old Thomas Back used to make his lens designs), it is pointless to question this fact.

Oil spaced lenses are MUCH LESS sensitive for mechanical errors. Period.

Kind Regards,

Pal Gyulai

 

[MLudes]

Hi Pal,

from a certain point of view you are right, decentering an airspaced element having different curv radii should introduce more error than an oilspaced having the same
curvatures "in contact".
But you make a mistake because you forget that only decentering is not possible between two oil-cemented lenses!
Infact when you decenter an oilspaced surface you are "shifting" it in the oil along the curvature of the other surface (since the two surfaces continue to be in touch)
so you are also introducing some tilting of the lens and not only decentering !
The decenter simulation for the oilspaced objective in order to be correct should include both decenter and tilt component and not only decentering.
In such case there will be not much difference in performance between the two triplets.

And that confirms my practical experience.

 

[tgmoeller]

Re: Wer misst misst Mist

Hallo Frank,

das Blabla kennen wir auch aus einer anderen Testecke. Antwort ist aber: Um zu erkennen, ob die Linse wirklich Asti zeigt (was sehr wichtig ist, weil das ein übler und häufig anzutreffender Fehler ist), gehört die Linse um 90° gedreht und eine 2. Messung, beide mit Asti=ON durchgeführt.
Sven

warum soll (leichter) Astigmatismus bei einem Refraktor ein Problem sein? Durch eine geringfügige Kippung des Objektivs kann er zu 100 Prozent eleminiert werden.
Ein Beispiel, die Spiegel-Optiken, bestehend aus vielen meist asphärischen Spiegeln, die Zeiss für die Belichtung der nächsten Generation von Chips entwickelt hat, haben jedes einzelne Elelement für sich sehr starken Astigmatismus, der nur bei exakter Einstellung aller Winkel verschwindet.

Gruß

Thomas

 

[tommy_nawratil]

mist misst mist

hallo Thomas,

willkomen im Forum! Da hast du jetzt aber Asti und Koma durcheinandergebracht - Asti lässt sich durch Kippen nicht beseitigen.

lg Tommy

 

[Sven_Wienstein]

Wow!

Hallo Tommy,

naja noch besser, ein gekipptes Objektiv hätte ja ein gekipptes Bildfeld mit schief liegendem Feld bezüglich Okular oder Kamera und natürlich rückt man die Off-Axis fehler auch noch in die Bildmitte. Praktisch kein Gerät ist wirklich frei davon. Zu guter Letzt haut man die Strahlenbündel dann quer ins Okular, welches mit verstärktem Okularasti reagiert.

Clear Skies
Sven

 

[**DONOTDELETE**]

Re: Wer misst misst Mist

Hallo Thomas,

willkommen im Forum!

warum soll (leichter) Astigmatismus bei einem Refraktor ein Problem sein? Durch eine geringfügige Kippung des Objektivs kann er zu 100 Prozent eleminiert werden.

da muß man differenzieren...
Bei praktisch allen Refraktoren tritt abseits der optischen Achse
der Abbildungsfehler Astigmatismus auf. Wenn nun das Objektiv
als Ganzes zum Teleskoptubus verkippt ist, dann fallen Tubus-
längsachse und optische Achse des Objetives nicht aufeinander
und das Resultat íst dann daß man in der Mitte des Okulares
den off-axis Bildfehler astigmatismus hat.

In diesem Fall, da hast du völlig Recht, kann man den Astigmatismus
durch verkippen des Objektives beseitigen.

Aber:
Nur dann wenn das Objektiv zum Tubus justierbar ist, was leider
nicht immer der Fall ist.

Es gibt aber auch viele weitere ründe warum der Refraktor auf
der optischen Achse einen Astigmatismus zeigen kann (dann aber
oft gemischt mit anderen Abbildungsfehlern, etwa Koma):

Eine Linse kann verkippt sein, eine Linse kann seitlich verschoben
sein, eine oder mehrere Linsen können seitlich gedrückt werden,
eine Linsen kann einen Keilfehler aufweisen, ...

In diesen Fällen kann man den dabei entstehenden Astigmatismus
nicht einfach durch verkippen des gesmten Objektives beseitigen.

MfG, Karsten

 

[tgmoeller]

Hi Pal,

from a certain point of view you are right, decentering an airspaced element having different curv radii should introduce more error than an oilspaced having the same
curvatures "in contact".
But you make a mistake because you forget that only decentering is not possible between two oil-cemented lenses!
Infact when you decenter an oilspaced surface you are "shifting" it in the oil along the curvature of the other surface (since the two surfaces continue to be in touch)
so you are also introducing some tilting of the lens and not only decentering !
The decenter simulation for the oilspaced objective in order to be correct should include both decenter and tilt component and not only decentering.
In such case there will be not much difference in performance between the two triplets.

And that confirms my practical experience.

Hallo Markus,

mich würde mal interessieren, ob einer der Optik-Designer mit denen du zusammenarbeitest diesen Aspekt tatsächlich gerechnet hast, oder ob du hier nur eine Vermutung äußerst. Die Frage, ob ein ölgefügtes APO genauso sensibel wie ein APO mit Luftspalt auf Dezentrierung reagiert, ist eigentlich keine Glaubensfrage, sondern ließe sich mit Rechnungen eindeutig klären. Wie groß ist der Unterschied für ähnliche Optiken denn tatsächlich?
Du mutmaßt, dass in der oben angeführten Rechnung ein Fehler ist, denn bei einer ölgefügten Optik geht eine Dezentrierung immer mit einer Verkippung einher, da die Linsen aufeinander gleiten. Ich frage mich, ob man mit den üblichen Design- Programmen eine reine Dezentrierung, d.h. laterale Verschiebung einer Linse in einem ölgefügten Objektiv überhaupt rechnen kann, ohne die Verkippung mit zu berücksichtigen. Wenn man dies unterlässt, überlappen die beiden Glaskörper, der Abstand zwischen den Flächen wird negativ. Echte ray-traycing-Programme geben dann vermutlich eine Fehlermeldungen. Zumindest sollte es so sein.

Die Frage wie justierempfindlich eine Optik ist, kann bei der Auswahl von Teleskop-Optiken eines von vielen Kriterien sein, hier geht es ja nicht darum ob ein generell ein Luftspalt Objektiv besser oder schlechter ist als ein ölgefügtes Objektiv, sondern um einen speziellen Aspekt.

Wenn hier keine Reaktion oder nur Allgemeinplätze kommen, könnte man daraus auch folgern, dass die oben zitierte Rechnung korrekt ist, d.h. dass ölgefügte Apos viel weniger justierkritisch sind.

Damit hier kein falscher Eindruck entsteht, mir liegt es völlig fern, die vielen Vorteile von Lufspalt-Optiken, gerade für den fotografischen Einsatze relativieren zu wollen. Doch ich hätte gerne gewusst, ob im Hinblick auf die Justierempfindlichheit von Luftspalt und ölgefügten Apos ein signifikanter Unterschied besteht.


beste Grüße

Thomas

 

[MLudes]

Hallo Thomas

da ich kein Optikrechner bin, habe ich Massimo gefragt und der hat es rechnersich überprüft, die Aussage hat also Hand und Fuss

 

[tgmoeller]

Hallo Thomas

da ich kein Optikrechner bin, habe ich Massimo gefragt und der hat es rechnersich überprüft, die Aussage hat also Hand und Fuss

Hallo Marcus,

besten Dank für die rasche Antwort, wenn Massimo eine Vergleichsrechnung gemacht hat, dann hat er ja auch quantitative Ergebnisse bekommen. Wie viel verschlechtert sich denn die Wellenfront wenn man die Linsen um 0.1 mm verschiebt, wie sehen die Werte für einen typischen Luftspalt und eine ölgefügtes APO aus? 'Hand und Fuss' sind leider keine Zahlen...


Gruß

Thomas

 

[Gerd_Duering]

Hallo Thomas,

besten Dank für die rasche Antwort, wenn Massimo eine Vergleichsrechnung gemacht hat, dann hat er ja auch quantitative Ergebnisse bekommen. Wie viel verschlechtert sich denn die Wellenfront wenn man die Linsen um 0.1 mm verschiebt, wie sehen die Werte für einen typischen Luftspalt und eine ölgefügtes APO aus? 'Hand und Fuss' sind leider keine Zahlen...

Ich vermute mal das hier der Pal mit folgender Aussage doch einiges an Verwirrung gestiftet hat.

The results:
- the oil spaced lens had 0.0385 lambda (lambda/26) PV originally at 546nm wavelength, after moving the center member by 0.1mm the new PV is 0.0534 lambda (lambda/18,72). So, the lens is still practically perfect, the PV increased only by 0.015 lambda.

- the air spaced lens had 0.02689 lambda error originally (lambda/37,2) at 546nm, after moving the member the new PV is 0,4312 lambda (lambda/2,32 - would NOT pass even the chinese quality control!!!!). The change in PV is 0.4 lamba for the air spaced lens, after applying the same de-centration of the member.

So, the air spaced lens received about 27x more optical error from the same mechanical problem. As this is a scientific fact that you (or anybody else) can check yourself using any optical design software (e.g. using the same software that good old Thomas Back used to make his lens designs), it is pointless to question this fact.

Oil spaced lenses are MUCH LESS sensitive for mechanical errors. Period.

Ich weiß natürlich nicht genau was Er jetzt konkret in Oslo eingegeben hat, vielleicht ist Er ja mal so freundlich und veröffentlicht hier die beiden entsprechenden Oslo Dateien, dann könnte man es genau sagen.
Ich kann jedenfalls Seine Aussage nicht bestätigen und vermute es ist ihm hier ein Fehler unterlaufen.

Es ist ja bei einer Ölgefügten Optik mit identischen innenliegenden Radien so das in dem Optikprogramm die beiden aneinander liegenden Radien zu einer Fläche zusammengefasst werden.
Ein Triplet wird also lediglich mit 4 optischen Flächen eingegeben obwohl mechanisch bei 3 Linsen selbstverständlich 6 Flächen vorhanden sind.
Möchte man jetzt eine Linse gegen eine andere verschieben müssen die zu einer Optischen Fläche zusammengefassten aneinander liegenden Linsenseiten gesplittet werden da ja genau diese beiden Flächen zueinander verschoben werden müssen.
Man muss also die Eingabe in Oslo dahingehend ändern das man alle Mechanisch vorhandenen Flächen angibt und damit an den Berührungspunkten der Linsen jeweils 2 Flächen mit identischem Radius und natürlich 0mm Abstand angibt welche dann gegeneinander verschoben werden können.
Macht man das nicht und verschiebt zb. die 2. Optische Fläche welche gemeinsam für die 2. Seite der ersten Linse und die 1 Seite der 2.Linse steht verschiebt man also nicht Linse 1 gegen Linse 2 sondern die 1. Seite der 1. Linse gegen die 2. Seite der 1. Linse was mechanisch natürlich überhaupt nicht geht.
Genau das dürfte aber Pal bei Seiner Simulation getan haben denn dann komme ich auch auf ein mit Seinem vergleichbares Ergebnis
In meinem Beispiel ist das ein Triplet 125 f/8 ( ZKN7 / SFPL53 / ZKN7)
Ohne Verschiebung
PV 0,031 Strehl 0,998
2. Optische Fläche um 0,1mm Verschoben
PV 0,066 Strehl 0,954

Das ist aber Falsch!
Macht man es richtig und splittet die beiden zu einer Optischen Fläche zusammengefassten mechanisch vorhandenen Flächen der aneinander liegenden Linsen auf so das es überhaupt erst möglich wird zb. die 1. Linse gegen die 2. Linse zu verschieben ergibt sich ein völlig anderes Bild.
Ohne Verschiebung
PV 0,031 Strehl 0,998
Tatsächlich Linse 1 gegen Linse 2 um 0,1 mm verschoben.
PV 0,558 Strehl 0,6

Es verschlechtert sich also die Abbildung sogar noch stärker als bei dem von Pal gebrachten Beispiel mit dem Luftspalt.
Allerdings hinkt der Vergleich etwas da ich nicht weiß welche Gläser Pal verwendet hat und auch Durchmesser und Brennweite nicht exakt übereinstimmen.
Ich hab jetzt aber keine Lust jetzt noch einen identischen Luftspalt Triplet zu meinem Beispiel zu rechnen um dann letzte Unklarheiten auszuschließen.
Ich denke auch so wird deutlich das eine Ölgefügte Optik mindestens genauso empfindlich auf Dezenrierung reagiert wie eine mit Luftspalt.

Grüße Gerd

 

[Harald_M]

Hallo Gerd!

Ein interessanter Thread!

Ich bin zwar kein Optiker, jedoch halte ich die Grundaussagen der hier beteiligten für einigermaßen nachvollziehbar - wie es in einem öffentlichen Forum auch sein sollte. Bei allem, was ich jetzt zu diesem Thema schreibe, bitte berücksichtigen, dass ich kein Optiker bin. :/

Hast Du da jetzt nicht einen Fehler gemacht?

Markus schreibt ja schon richtig, dass bei einem ölgefügten Objektiv ein Verschieben der Linsen nicht geht, ohne diese auch gegeneinander zu verkippen.
Das ist ja so, weil die benachbarten Linsen real immer in Kontakt sind.

Du simulierst das Verschieben aber offenbar so, dass die Linsen nach dem Verschieben eben nicht mehr in Kontakt sind, oder?
Warum solltest Du sonst aus der einen Kontaktfläche zwei unabhängige Flächen machen wollen?
Doch wohl nur, um einen beim Verschieben entstehenden Luftspalt simulieren zu können, oder?

Anders gefragt: Hast DU bei Deiner Simulation die Verkippung berücksichtigt?

Das ist keine Kritik, sondern mich interessiert das Thema und ich würde gerne wissen, wer von den Diskutanten denn nun recht hat bzw. ob ein ölgefügtes Triplett weniger empfindlich gegenüber Fertigungstoleranzen ist als ein Luftspalttriplett.

Danke.


Gruß Harald

 

[Gerd_Duering]

Hallo Harald,

Hast Du da jetzt nicht einen Fehler gemacht?

das kann ich selbstverständlich nicht ausschließen, schließlich bin auch ich nur ein kleiner Amateur und kein Optikpapst.

Markus schreibt ja schon richtig, dass bei einem ölgefügten Objektiv ein Verschieben der Linsen nicht geht, ohne diese auch gegeneinander zu verkippen.
Das ist ja so, weil die benachbarten Linsen real immer in Kontakt sind.

Völlig richtig, ich nahm an das Pal dies nicht berücksichtigt hatte denn Markus schreibt an Ihm.

But you make a mistake because you forget that only decentering is not possible between two oil-cemented lenses!
Infact when you decenter an oilspaced surface you are "shifting" it in the oil along the curvature of the other surface (since the two surfaces continue to be in touch)
so you are also introducing some tilting of the lens and not only decentering !
The decenter simulation for the oilspaced objective in order to be correct should include both decenter and tilt component and not only decentering.
In such case there will be not much difference in performance between the two triplets.

Anders gefragt: Hast DU bei Deiner Simulation die Verkippung berücksichtigt?

Nein die Verkippung ist in meiner Simulation oben noch nicht berücksichtigt, der Abstand der Linsen zueinander ist aber mit 0mm eingegeben.
Leider berechnet Oslo meines Wissens zumindest in der kostenlosen Version den sich ergebenden Kippwinkel nicht selbst, sondern erwartet hier eine konkrete Eingabe so das man diesen manuell erst einmal ermitteln müsste.

Du simulierst das Verschieben aber offenbar so, dass die Linsen nach dem Verschieben eben nicht mehr in Kontakt sind, oder?
Warum solltest Du sonst aus der einen Kontaktfläche zwei unabhängige Flächen machen wollen?
Doch wohl nur, um einen beim Verschieben entstehenden Luftspalt simulieren zu können, oder?

Wie schon erwähnt ist der Linsenabstand mit 0mm eingegeben.
Es kommt dann aber zwangsläufig zu einer Durchdringung auf der einen Seite und einem Spalt auf der anderen Seite wenn nicht gleichzeitig verkippt wird.
Das entspricht natürlich nicht der Realität

Um das einmal anschaulich darzustellen habe ich die Linsen stark übertrieben ganze 10mm zueinander verschoben, siehe Bild 1 im Anhang
Diese Grafik ist von Oslo generiert und entspricht damit genau dem was dieses Programm simuliert.
Bei meinen Zahlenbeispiel oben natürlich mit 0,1mm statt 10mm Verschiebung!

Bild 2 Zeigt die Situation wenn auch Verkippt wurde.
Bild 3 Zeigt die Linsen in Korrekter Stellung zueinander.
Bild 4 Zeigt Die Situation wenn man die von mir vorgenommene Splittung nicht vornimmt, wie leicht zu sehen ist wäre das Unfug da die erste Linse „Zerrissen“ würde.

Ich habe mir jetzt doch noch mal die Mühe gemacht und den sich ergebenden Kippwinkel errechnet um eine exakte Simulation machen zu können.

Ich komme für mein Beispiel auf einen Wert von 0,0258 Grad.

Berücksichtigt man auch diesen Kippwinkel sieht die Sache tatsächlich anders aus, hätte ich bei dem geringen Winkel nicht gedacht.

Die Simulation ergibt mit gesplitteter Optischer Fläche 2 wie sie überzogen mit 10mm Versatz in Bild 2 Dargestellt ist (bei 0,1mm Versatz erkennt man leider in der von Oslo erstellten Grafik keinen Unterschied zur korrekten Linsenstellung)

Korrekte Stellung
0,0311 Strehl 0,998

um 0,1mm verschoben und 0,0258 Grad gekippt
PV 0,058 Strehl 0,967

Damit muss ich meine oben gemachte Aussage revidieren und kann die von Pal gemachten Angaben bestätigen.
Es bestehen offensichtlich tatsächlich deutliche Unterschiede bezüglich der Empfindlichkeit auf Dezentrierung zwischen Luftspalt und Ölgefügter Optik.

Folglich hat dann aber Markus in dem Punkt nicht recht.

@Markus

Wie ich oben gerade schrieb hat offensichtlich Pal recht, die Berücksichtigung der sich zwangsläufig ergebenden Verkippung verbessert sogar das Ergebnis sehr deutlich.
Das liegt sicher daran das sich ansonsten wenn man den Linsenabstand bei 0mm belässt die in Bild 1 dargestellte Situation ergeben würde.


Grüße Gerd

 

[Gerd_Duering]

Bild 4

 

[Harald_M]

Hallo Gerd!

Danke für Deine äußerst informativen Berechnungen und Skizzen! :super:


Gruß Harald

 

[tgmoeller]

Wie ich oben gerade schrieb hat offensichtlich Pal recht, die Berücksichtigung der sich zwangsläufig ergebenden Verkippung verbessert sogar das Ergebnis sehr deutlich.
Das liegt sicher daran das sich ansonsten wenn man den Linsenabstand bei 0mm belässt die in Bild 1 dargestellte Situation ergeben würde.


Grüße Gerd

Hallo Gerd,


vielen Dank, dass du hier mit detaillieten Rechnungen die immer wieder durch die Foren geisternde Frage aufgegriffen hast, ob die ölgefügen Apos weniger justierkritisch sind.
Man sieht auch, dass man schon ins Detail schauen muss, es war genau der von dir hier diskutierte Überlapp der Linsen in deiner ersten Abbildung, der mich etwas stutzig werden ließ, als ich laß das die Rechnung von Pal fehlerhaft sein soll.

Bin mal gespannt, ob dies ein (vorläufiger?) Schlusspunkt der Diskussion. Das Ergebnis scheint zu erklären, warum die ölgefügten Apos weniger Probleme mit Koma haben.

beste Grüße

Thomas

 

[Harald_M]

Wenn ich das richtig sehe, dann sind Luftspalttripletts schwieriger und somit teurer herzustellen als ölgefügte Tripletts:
-- 6 Glas-Luft-Flächen
-- höhere Fertigungsgenauigkeit bei der Fassung notwendig

Die Luftspalttripletts sollen ja eine leicht bessere Farbkorrektur bei gegebenem Öffnungsverhältnis haben.
Ist denn die Zielgruppe primär wirklich nur der Astrofotograf, der Weitfeldaufnahmen macht und deshalb eben auf schnelle Öffnungsverhältnisse angewiesen ist?

Oder gibt es für visuelle Beobachter, die ein Gerät mit f/7 bis f/9 bevorzugen irgendwelche relevanten Vorteile von Luftspalttripletts gegenüber ölgefügten Tripletts?

Bei so einem Vergleich ist dann ja auch immer zu berücksichtigen:
Die ölgefügten Tripletts haben den Vorteil der schnelleren Auskühlung. Ein enorm praxisrelevanter Vorteil, wie ich finde.


Gruß Harald

 

[MLudes]

Hallo Gerd

da ich kein Optikrechner bin vertraue ich auf 2 Dinge

zumeinem Vertraue ich Massimo Riccardo als der wirklich theoretische Experte

zum anderem vertraue ich meinem Auge das viele Öloptiken gesehen hat , die eben doch dezentriert waren und Koma und Asti zeigten.

Eure Berechnungen und simulationen in Ehren aber inwieweit entsprichen diese reelllen Optiken ?

Massimo hat das Zemax Design von unseren Luftspalt LZOS Apos und kann das simulieren.

Ich schlage daher vor du setzt dich direkt mit Massimo zu dem Thema in Verbindung uns postest nachher das Ergebniss, ok ?

Beim Luftspalt werden zum Bsp auch Zentrierflächen beim Linsenscheliefen durch die Abstandsplättchen korregiert, wie gibst du solches auch bei Ölgefügten Apos ein ? Ich vemrute gar nicht, du gehst von Perfektion aus, die es nicht gibt, richtig ?

R.C. benutzt um die Linsen ein Tape um das seitliche verschieben zu verhindern. Zeiss benutzt beim APQ unterschiedliche Linsendurchmesser und hält diese kleine Linse mittels Messingklötze in Position.

Fakt für mich als Patrktiker ist das ich bei beiden versionen schönters dezentrierte Optiken gesehen habe , eine Statistik kann ich nicht erstellen , dazu müsste ich viele Linsen mehr zum Testen haben.

Gäbe es bei Öloptiken diese Probleme nicht , kämen keine solche Diskussionen zustand http://www.astro-foren.de/showthread.php?p=44644 , stimmts ?

also nimm kontakt zu Riccardi auf

 

[**DONOTDELETE**]

Hallo Leute,

die Äußerungen eines Händlers der Luftspaltoptiken vertreibt
zu ölgefügten Optiken würde ich persönlich nur mit äußerster
Skepsis zur Kenntnis nehmen, ebenso wie diejenigen eines Herstellers
der ölgefügte Optiken vertreibt zu Luftspaltoptiken.

Stattdesen verweise ich mal auf diesen Bericht von Kurt Schreckling:

http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=98314&whichpage=1

Dort ging es Kurt ja um den Farblängsfehler, nicht jeweils um
einen vollen individuellen Optiktest. Da Kurt immerhin 8 Optiken
mit seineem Interferometer prüfen mußte hat er nicht jeweils die
beste Position vor dem Interferometer gewährleisten können.

deshalb hat er den Astigmatismus per se abgzogen. Wenn man nun
für alle 8 Teleskope den Wert

Strehl / fokussiert auf / 555nm / abzüglich Asti

mit dem Wert

Strehl / fokussiert auf / 555nm / nur sphärische Aberration

vergleicht, dann ist die Different im Strehlwert auf alle Restfehler
außer eben sphärische Aberration und außer Asti zurückzuführen.

Dieser restfehler setzt sich aus irregulären Fehlern und Koma zusammen.
Der Unterschied ist also in der Hauptsache auf Koma zurückzuführen.

Und da zeigt sich:
Die ölgefügten Optiken Nummer 5, 6 und 7 (Astrophysics Starfire,
Astrophysics Traveller, TEC 140) zeigen eine geringere Strehminderung
auf Grund von Koma als die 5 von Kurt untersuchten Luftspaltoptiken.

Mehr noch:
Die ölgefügten Optiken hatten im Durchschnitt den besten Strehl
bei Grün (fokussiert auf 555nm). Diese Optiken waren also komafrei
und in Bezug auf die aphärische Aberration bei grün perfekt.

Bei den Luftspaltoptiken in dieser Untersuchung waren nur der
Takahashi TSA sowie der Takahashi FCT 76 vergleichbar perfekt komafrei
und bei 555nm in Bezug auf sphärische Aberration korrigiert.

Der FSQ hatte etwas Koma und war in Bezug auf sphärische Aberration
nicht perfekt korrigiert, FCT 100 zeigte starke Koma,
der kleine 75mm Pentax hatte kaum Kom, aber sphärische Aberration
bei 555nm Wellenlänge.

Mein Fazit aus diesem Vergleich:
1) Beide Typen kann man perfekt bauen.
2) beide Typen kann man versauen
3) ölgefügte Dreilinser können auch auf Dauer komafrei sein
4) der polychromatische Strehl der besten Luftspaltdreilinser
war besser als jener der ölgefügten Drelinser
5) da man aber die von den Herstellern verwendeten Glaspaarungen
leider nicht kennt kann man nicht sagen daß der geringere Farblängsfehler
der Luftspaltdreilinser systembedingt ist.
6) ein gute gemachter Optiktest bringt mehr als die vom Marketing geprägten Ausagen von Händlern und Herstellern.
7) ich kann sowohl mit ölgefügten als auch Luftspaltdreilinsern leben,
wenn sie denn gut gefertigt sind. Genau an der Stelle liegt
der Hund aber begraben und deshalb bedarf zum Qualitätsnachweis
einer Optik es eines individuellen Optiktestes in welchem kein Parameter deaktiviert wurde.

CS,Karsten

 

[Gerd_Duering]

Hallo Markus,

Eure Berechnungen und simulationen in Ehren aber inwieweit entsprichen diese reelllen Optiken ?

Oslo und sicher auch andere Optikdesign Programme simulieren stur das was eingegeben wird, ohne Rücksicht ob das jetzt tatsächlich der realen Situation entspricht oder nicht.
Es werden lediglich optische Flächen welche die Grenze zwischen 2 Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex darstellen analysiert.
Wie diese im mechanischen Zusammenhang stehen ist dem Programm egal, es ist dem Programm auch egal ob das Medium fest, flüssig oder gasförmig ist, alles was das Programm in der Simulation berücksichtigt ist die Brechzahl für die gefragte Wellenlänge.

Es ist an dem Benutzer der Software hier alles bis ins kleinste Detail zu durchdenken und dann exakt so eizugeben wie es der Realität entspricht, dann entspricht auch die Simulation einer realen Optik.
Genau da liegt der knackpunkt, gerade wenn dann wie hier verschoben und gekippt wird muss der mechanische Zusammenhang sämtlicher Komponenten bei diesen Aktionen berücksichtigt werden.

Bitte um Nachsicht das auch ich hier beim ersten Anlauf nicht alles bedacht habe, mit diesem speziellem Problem hab ich mich auch erst seit 3 Tagen beschäftigt.
Ich denke aber nun alle Stolpersteine beseitigt zu haben und eine der Realität entsprechende Simulation abzuliefern.

Punkt 1
Die Simulation in meinem letzten Beitrag hier welche bei einer Verschiebung um 0,1mm bei der Ölgefügten Optik ein ähnliches Ergebnis wie das von Pal bringt sollte richtig sein und wirklich der Realität entsprechen.

Punkt2
Pal erhält aber für die Luftspaltoptik einen sehr schlechten Wert, das wurde hier auch nicht infrage gestellt wenn ich da nichts überlesen habe sondern Du hattest das Ergebnis der Ölgefügten Optik angezweifelt.
So hatte auch ich das nicht infrage gestellt und einen wie sich herausstellt falschen Schluss daraus gezogen.

Ich habe mir nun Gedanken gemacht warum der Luftspalt jetzt so viel schlechter ist.
Hier wurde als Begründung die unterschiedlichen Radien genannt.
Das ist offensichtlich nicht der Grund.

Würde man bei Verwendung gleicher Radien tatsächlich eine so deutliche Verringerung der Empfindlichkeit für Dezentrierung erreichen hätte man auch beim Luftspalt sicher diesen Kompromiss gemacht und auf die beiden zusätzlichen Freiheitsgrade verzichtet.
Der sich ergebende Nachteil wäre kleiner als der Vorteil der wesentlich unproblematischeren Zentrierung.

Ich habe nun nach der eigentlichen Ursache gesucht, wenn man sich die Situation mal Grafisch veranschaulicht erkennt man leicht das es an dem Keilfehler der „Luftlinse“ liegt der entsteht wen eine Linse verschoben wird.
Siehe Bild 5 im Anhang.
Verschiebt man also in Oslo einfach eine Linse Simuliert das Programm die Situation so wie in Bild 5 Überzogen dargestellt.
Das ergibt dann ein sehr schlechtes Ergebnis
Ich habe das an einem Luftspalt Triplet 150 f/8 ausprobiert und komme zu folgendem Ergebnis

Korrekte Stellung der Linsen
PV 0,0248 Strehl 0,999

um 0,1mm verschoben
PV 0,433 Strehl 0,74
Dieses ist ähnlich dem von Pal.

Nun muss man überlegen ob die in Bild 5 dargestellte Situation überhaupt der Realität entspricht.
Wenn einem Klar ist das auch bei einem Luftspalt die Linsen nicht freischwebend im Raum stehen sondern mechanisch verbunden sind muss genau überlegt werden was bei einer Verschiebung passiert.

Der Luftspalt wird in der Regel durch Abstandsplättchen bestimmt, die jeweiligen Linsen sind also wenn auch nur am Rand mechanisch in Berührung.
Folglich hat eine Verschiebung einer Linse zwangsläufig auch eine Verkippung zur Folge.
Es besteht damit in dem Punkt kein Unterschied zur ölgefügten Optik.

Damit kann es auch zu keinem Keilfehler der Luftlinse Kommen.
Richtig ist es also auch beim Luftspalt gleichzeitig mit einer Verschiebung auch eine Verkippung vorzunehmen so wie in Bild 6 dargestellt.

Ich habe also den notwendigen Kippwinkel errechnen und in Oslo eingegeben.
Das Ergebnis ist jetzt ein ganz anderes

Korrekte Stellung der Linsen
PV 0,0248 Strehl 0,999

um 0,1mm verschoben und 0,0209 Grad verkippt
PV 0,033 Strehl 0,992

Das sollte jetzt der realen Situation entsprächen.
Pal hat also nicht bei der Ölgefügten Optik etwas falsch gemacht sondern offensichtlich bei dem Luftspalt die Kippung nicht eingegeben.
Real schneidet der Luftspalt also wesentlich besser ab als von Ihm angegeben.

also nimm kontakt zu Riccardi auf

Ich hab da leider keine E-Mail Adresse von ihm.
Nach einigem hin und her scheine ich aber nun auch selbst die hoffentlich nun endgültig richtige Lösung gefunden zu haben.

Grüße Gerd

 

[P_E_T_E_R]

Luftspalt vs. ölgefügt.

Es ist ja wohlbekannt, dass man mit einem Luftspaltobjektiv mehr Freiheitsgrade bei der Konstruktion hat: sämtliche Linsenradien sind frei wählbar. Bei ölgefügten Objektiven hingegen müssen die innenliegenden Grenzflächen identische Linsenradien haben.

Bei Triplets läuft das darauf hinaus, dass mit der richtigen Glaskombination theoretisch sogar 4 verschiedene Farben zu einem gemeinsamen Fokus gebracht werden können. Sowas nennt sich dann Superapochromat. Ist aber nur mit völliger Freiheit über die Linsenradien, also mit Luftspalten möglich. Und es erfordert auch wenigstens ein besonderes Glas, das in seinem Dispersionsverhalten genau auf die beiden anderen Gläser abgestimmt sein muss. Mit weniger speziellen Glaskombinationen kann man dann nur noch 3 Farben zur Deckung bringen, das sind dann normale Apochromate.

Das sind natürlich alles bekannte Sachen, die man in Harrie's Buch schön nachlesen kann.

Ob sich solche theoretischen Vorteile in der praktischen Durchführung auszahlen und wenn ja, zu welchen Kosten, das ist dann letztenendes die entscheidende Frage über die man, wie sich auch hier zeigt, vortrefflich streiten kann.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

 

[tgmoeller]

Nach einigem hin und her scheine ich aber nun auch selbst die hoffentlich nun endgültig richtige Lösung gefunden zu haben.

Grüße Gerd

Hallo Gerd,

wenn ich es richtig interpretieren, ist das zentrale Ergebnis deiner Rechnungen, das der Spalt zwischen den Linsen, egal ob Luftspalt oder ölgefügt, keine Verkippung aufweisen sollte.
Hier ein kleines, vielleicht nicht unwichtiges Detail: Damit die beiden nachfolgenden Linsen im Luftspalt-APO sich so wie du es in deiner letzten Abbildung gezeigt hast bewegen können, muss die Fassung in Richtung der optischen Achse Spiel haben, nämlich gerade soviel wie man für die Kippung benötigt. Wenn dies so ist, fragt man sich, ob dann der Winkel wirklich durch die Distanzplättchen gegeben ist. Die Linsen können nämlich auch paralell verschoben werden, müssen also gar nicht der Kippung folgen. Die Rechnung, die du uns gestern für das Lufspalt-Apo prästentiert hast wäre dann gar nicht unrealisisch.

Wenn bei der Montage das Spiel durch das Fixieren der Linsen in achsialer Richtung beseitigt wird, indem der Ring soweit angezogen wird, dass die Linsen ohne Spiel 'fest' sizten, was geschieht dann? Ist ihre Position nun durch die Distannzplättchen oder die Auflage an der Fassung bestimmt?

Anders ausgedrückt, die erhöhte Anfällikeit von Luftspalt-Apos für Koma, die Kai weiter o.g. mit Verweis auf die Daten von Kurt angesprochen hatte, beruht vielleicht darauf, dass der Abstand der Linsen nicht immer so exakt eingehalten ist wie es naturgemäß bei bei ölgefügten der Fall ist.

beste Grüße

Thomas

p.s. ich bin mit meinen Lufspalt-Apos sehr zufrieden, verschiedene Firmen zeigen, dass sich bei beiden Konzepten die Problem lösen lassen, nur muss man wohl unterschiedlichen Aufwand treiben

 

[Quanten]

Hallo Thomas

So wie Gerd`s Simulationen bis jetzt aussehen, schenken sich Öl vs. Luftspalt nicht viel.
Im Gegenteil, der Strehl ist mit 0.992 bei 0,1mm Linsenversatz im Luftspalt besser, als beim ÖL-APO mit 0.967.

Anders ausgedrückt, die erhöhte Anfällikeit von Luftspalt-Apos für Koma, die Kai weiter o.g. mit Verweis auf die Daten von Kurt angesprochen hatte, beruht vielleicht darauf, dass der Abstand der Linsen nicht immer so exakt eingehalten ist wie es naturgemäß bei bei ölgefügten der Fall ist.

Kurt`s Test in allen Ehren!
Aber daraus eine erhöte Anfälligkeit von Luftspalt-APOs auf Koma ableiten zu wollen, halte ich für sehr gewagt!
Der Test zeigt nur ein kleines und zufällig gewähltes Spektrum aus einer Reihe von Herstellern mit unterschiedlichen Desings, Öffnungen, Glaskombinationen usw.

Gruß Uwe

 

[MLudes]

wie bereits gesagt , eine Statistik ist mit so wenigen und dann noch solch unterschiedlichen Expemplaren von Optiken nicht möglich.

Was aber sicher ist , ist das die Aussage von pal nicht richtig ist.Er sagt Ölgefügte Linsen leiden nicht unter Komproblemen.
Die Praxis spricht hier ne andere und deutliche sprache auch bei Optiken der bekanntesten und besten Hersteller.

Wenn Pal diese Aussage nun ausschließlich auf seine ölgefügten Optiken bezieht, kann ich und will ich nicht wiedersprechen, da ich noch nie eine sener Optiken gesehen habe. Vielleicht hat er ja tatsächlich einen Weg gefunden solche Öloptiken besser zu Fassen, als Zeiss, TEC und AP , dann hut ab.

 

[Gerd_Duering]

Hallo Thomas,

wenn ich es richtig interpretieren, ist das zentrale Ergebnis deiner Rechnungen, das der Spalt zwischen den Linsen, egal ob Luftspalt oder ölgefügt, keine Verkippung aufweisen sollte.

Ja es darf kein Keil zwischen den Linsen entstehen.

Hier ein kleines, vielleicht nicht unwichtiges Detail: Damit die beiden nachfolgenden Linsen im Luftspalt-APO sich so wie du es in deiner letzten Abbildung gezeigt hast bewegen können, muss die Fassung in Richtung der optischen Achse Spiel haben, nämlich gerade soviel wie man für die Kippung benötigt. Wenn dies so ist, fragt man sich, ob dann der Winkel wirklich durch die Distanzplättchen gegeben ist.

Diese Situation besteht aber genauso auch bei der ölgefügten Optik, auch diese wird ja in der Regel mit einem Schraubring in der Fassung gesichert.
Sollte keinerlei Spiel vorhanden sein weil der Ring fest angezogen ist dürfte sich in beiden Fällen auch nichts verstellen können, es würde dann aber zu Verspannungen kommen.
Ich habe noch keinen hochwertigen APO zerlegt, sitzt denn da wirklich Metall auf Glas oder befindet sich vielleicht ein Teflonring oder sowas dazwischen der dann eine gewisse Dämpfung bewirkt.
Es muss ja auch ein Temperaturausgleich möglich sein, ein gewisses Spiel dürfte deshalb erforderlich sein.

Die Linsen können nämlich auch paralell verschoben werden, müssen also gar nicht der Kippung folgen.

Du meinst also die Situation wie in meiner vorletzten Grafik (Bild5)?
Das bedeutet aber ebenfalls das sich das Linsenpaket verbreitert, wenn das ein fest angezogener Schraubring verhindert ist auch das nicht möglich.
Das obere Abstandsplättchen sichert in jedem Fall die Distanz, es wäre höchstens möglich das unten die Linsen nicht mehr am dortigen Plättchen anliegen.

Die Rechnung, die du uns gestern für das Lufspalt-Apo prästentiert hast wäre dann gar nicht unrealisisch.

Du meinst jetz die mit dem schlechten Ergebnis?

Wenn bei der Montage das Spiel durch das Fixieren der Linsen in achsialer Richtung beseitigt wird, indem der Ring soweit angezogen wird, dass die Linsen ohne Spiel 'fest' sizten, was geschieht dann? Ist ihre Position nun durch die Distannzplättchen oder die Auflage an der Fassung bestimmt?

Zumindest müsste man Gewalt anwenden um eine Linse auch nur geringfügig zu verschieben und es würde dann irgendwas gequetscht mit dem Entstehen von erheblichen Spannungen.

Anders ausgedrückt, die erhöhte Anfällikeit von Luftspalt-Apos für Koma, die Kai weiter o.g. mit Verweis auf die Daten von Kurt angesprochen hatte, beruht vielleicht darauf, dass der Abstand der Linsen nicht immer so exakt eingehalten ist wie es naturgemäß bei bei ölgefügten der Fall ist.

Auch ich würde wie Uwe aus wenigen Messungen keine generelle Aussage treffen wollen.
Natürlich hat man mit einem Luftspalt eine weitere Komponente wo etwas schief laufen kann, aber auch eine zusätzliche Möglichkeit etwas zu optimieren oder zu Kompensieren.
Ist eine ölgefügte Optik zb. Überkorrigiert gibt es keine Möglichkeit diese zu beseitigen, beim Luftspalt sehr wohl.

@Peter

Bei Triplets läuft das darauf hinaus, dass mit der richtigen Glaskombination theoretisch sogar 4 verschiedene Farben zu einem gemeinsamen Fokus gebracht werden können. Sowas nennt sich dann Superapochromat. Ist aber nur mit völliger Freiheit über die Linsenradien, also mit Luftspalten möglich. Und es erfordert auch wenigstens ein besonderes Glas, das in seinem Dispersionsverhalten genau auf die beiden anderen Gläser abgestimmt sein muss. Mit weniger speziellen Glaskombinationen kann man dann nur noch 3 Farben zur Deckung bringen, das sind dann normale Apochromate.

Ich kenne natürlich diese Definition über die Anzahl der zu einem Fokus zu vereinenden Farben, es ist aber nur eine von mehreren.
Persönlich sind mir die absoluten Fokusdifferenzen zu Grün aber wichtiger.
Ich kann Dir einen ED 2 Linser zeigen der zwar nur 2 Farben exakt vereint wo aber alle Farben näher bei Grün liegen als bei manchem 3 Linser.
Der also rein bei Betrachtung des Farblängsfehlers Farbreiner wäre.
Was bei der ganzen Betrachtung aber fehlt ist der Gaußfehler, dieser nimmt mit der Anzahl der Linsen deutlich ab da die Brechkräfte auf mehr Linsen verteilt werden können.

Von der Anzahl der Freiheitsgrade ist er hingegen nicht direkt abhängig.
Will sagen der ölgefügte Triplet mit 4 hat keinen größeren Gaußfehler wie ein Luftspsalt mit 6 Freiheitsgraden.
Lediglich beim Farblägsfehler kann es zu kleinen Unterschieden kommen da hier unterumständen auf Kosten des Farblängsfehlers mit „nur“ 4 Freiheitsgraden Kompromisse eingegangen werden müssen.


Besser ist die Definition von Thomas Back
http://www.tmboptical.com/itemsGrid.asp?cat_id=32

Hier wird im Gegensatz zu der von Dir erwähnten Definition der Gaußfehler mit eingeschlossen und es werden konkrete Zahlen genannt.
Letztlich läuft das dann auf den Polystrehl hinaus.

Grüße Gerd

 

[P_E_T_E_R]

Hallo Gerd,

ich möchte nochmal auf Deine Simulation mit der verschobenen und entsprechend geneigten Linse im Triplet zuückkommen, also die Situation, die Du in Deiner letzten Zeichnung (Bild Nr 6) beschreibst.

Dort ist eine der Linsen gegenüber den anderen beiden um 0.1 mm transversal versetzt und gleichzeitig um einen Winkel von 0.0209° verkippt, so dass die benachbarten Linsenflächen bei identischem Krümmungsradius je nachdem über einen Öl- oder Luftfilm konstanter Dicke in Kontakt sind.

Für diese "decenter/tilt" Situation bekommst Du dann aber einen Stehlwert, der sich kaum nennenswert von der perfekt zentrierten Situation unterscheidet:

Korrekte Stellung der Linsen
PV 0,0248 Strehl 0,999

um 0,1mm verschoben und 0,0209 Grad verkippt
PV 0,033 Strehl 0,992

Als ich das zum ersten Mal sah, habe ich ungläubig mit der Stirn geruntzelt, und ich vermute mal, dass es anderen auch so ging, wenngleich bis jetzt anscheinend niemand Einwände erhoben hat.

Als Begründung für den wesentlich größeren Effekt, den Du für die reine Transversalverschiebung in der vorangehenden Grafik (Bild Nr. 5) berechnest, vermutest Du die unsymmetrische Brechkraft des Luftkeils zwischen den Linsen. Damit stellt sich dann aber die Frage, warum der wesentlich wirksamere Glaskeil (infolge der Schiefstellung der Linsen) in Bild 6
nicht noch weitaus schlimmere Auswirkungen hat.

Da mir die Sache keine Ruhe lässt und mit qualitativen Argumenten sowieso niemand überzeugt wird, habe ich mal mein ZEMAX bemüht und etwas ähnliches untersucht.

Da ich die Input Parameter von Deinem Triplet nicht kenne, habe ich irgendein anderes Triplet Objektiv mit vorgegebenen Specs hergenommen und damit rumgespielt. Das Öffnungsverhältnis dieser (verkittenten) Triplet-Optik beträgt f/8.36 und die Öffnung und Brennweite habe ich auf 100 mm / 836 mm skaliert. Sowohl der Linsenaufbau (bikonvex/bikonkav/bikonvex) als auch die Glassorten (F2/KZFSN5/FK51) sind ganz verschieden von Deinem Triplet. Trotzdem sollte man auch damit die hier erörterte Grundsatzfrage nach der Justierempfindlichkeit derartiger Triplets untersuchen können.

Um die individuellen Linsenkörper relativ zueinander verschieben zu können, habe ich einen mikroskopischen "Ölspalt" konstanter Dicke zwischen den Linsen eingebaut. Tatsächlich habe ich aber nicht Öl, sondern die Werte des benachbarten Glases dafür verwendet. Die Geometrie entspricht im wesentlichen Deinem Bild Nr. 6, nur dass bei Dir eine Bikonvexlinse in der Mitte steht und Du die vordere Linse verschiebst.

Langer Rede kurzer Sinn, hier sind ein paar Resultate:

(A) Zentrierte Optik

Polychromatischer Strehl = 0.952

(B) Dezentrierte Optik (0.100 mm shift in y, 0.0195° tilt around x-axis)

Polychromatischer Strehl = 0.706

Also eine deutliche Verschlechterung!

Hier sind noch ein paar Links zu Bildern:
(Sorry, ich hatte erst versucht, statt der Links die Bilder direkt hier reinzustellen, aber dann kann man davon überhaupt nichts mehr erkennen ...)

Layout A (zentrierte Optik):

(zur besseren Darstellung jeweils auf das Bild klicken)

Layout B (dezentrierte Optik):

wobei die zweite Grafik zur Sichtbarmachung der Verschiebung eine 100-fach übertiebene Dezentrierung zeigt!
In Wirklichkeit beträgt die Verschiebung nicht 10 mm, sondern nur 0.1 mm, und der Kippwinkel beträgt tatsächlich nur 0.0195°.

Spot Diagramm (zentrierte Optik)

Spot Diagramm (dezentrierte Optik)

Point Spread Function und Strehl-Wert (zentrierte Optik)

Point Spread Function und Strehl-Wert (dezentrierte Optik)

Wie man an den Spots und auch an dem entsprechenden Strehl-Wert deutlich sehen kann, reicht eine äußerst geringe Verschiebung und Verkippung entlang der Linsenkrümmung von nur 0.1 mm / 0.0195° aus, um die Qualität einer ölgefügten Optik zu versauen. Bei einer Luftspalt-Optik ist die Situation in dieser Hinsicht sicherlich auch nicht besser, aber das habe ich hier jetzt nicht konkret untersucht.

Nun ist das hier zwar nur eins von vielen möglichen Triplets, insofern ist die Schlussfolgerung quantitativ nur bedingt zu verallgemeinern. Aber ich kann mir nicht vorstellen, dass es ölgefügte oder Luftspalt-Optiken gibt, die gegenüber solchen Zentrierfehlern völlig immun sind.

Wenn Du möchtest, kann ich auch Dein Triplet oder irgendwelche andere einfache Optiken in ZEMAX reinstecken. Aber dazu müsste ich die Gläser und die Geometrie der Linsen kennen.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

 

[Gerd_Duering]

Hallo Peter,

schön das auch Du da mal eine Simulation zu der Frage gemacht hast.

Dort ist eine der Linsen gegenüber den anderen beiden um 0.1 mm transversal versetzt und gleichzeitig um einen Winkel von 0.0209° verkippt, so dass die benachbarten Linsenflächen bei identischem Krümmungsradius je nachdem über einen Öl- oder Luftfilm konstanter Dicke in Kontakt sind.

Für diese "decenter/tilt" Situation bekommst Du dann aber einen Stehlwert, der sich kaum nennenswert von der perfekt zentrierten Situation unterscheidet:

Korrekte Stellung der Linsen
PV 0,0248 Strehl 0,999

um 0,1mm verschoben und 0,0209 Grad verkippt
PV 0,033 Strehl 0,992

Bei diesem Beispiel handelt es sich um ein Luftspalt Triplet und ich habe den Strehl auch nur monochromatisch für Grün angegeben.
Es ging hier ja nicht um den Farbfehler und so habe ich diesen nicht berücksichtigt und keinen Polystrehl angegeben.
Auch die PV Angaben von Pal dürften monochromatisch sein.
Du kannst das meiner Simulation zugrundeliegende Design ja gerne auch mal bei Dir in ZEMAX eingeben und meine Angaben überprüfen.

Im Anhang Bild7 findest Du alle Daten und die monochromatische PSF für 546nm, auch der Fokus liegt monochromatisch bei 546nm

In Bild8 siehst Du ein Eingabefeld wo ein Versatz von 0,1mm in Y und eine Drehung der A Achse (die A Achse ist die Rotation der x Achse) um -0,0209Grad eingegeben ist und die monochromatische PSF dazu.

In Bild 9 ist die Situation wenn keine Rotation der A Achse eingegeben ist sondern nur der Versatz von 0,1mm.

Als Begründung für den wesentlich größeren Effekt, den Du für die reine Transversalverschiebung in der vorangehenden Grafik (Bild Nr. 5) berechnest, vermutest Du die unsymmetrische Brechkraft des Luftkeils zwischen den Linsen. Damit stellt sich dann aber die Frage, warum der wesentlich wirksamere Glaskeil (infolge der Schiefstellung der Linsen) in Bild 6
nicht noch weitaus schlimmere Auswirkungen hat.

Wie Du an den 3 Bildern erkennen kannst ist die Situation so wie von mir beschrieben, der sehr geringe Kippwinkel zur optischen Achse von lediglich 0,0209Grad hat offensichtlich einen zu vernachlässigenden Einfluss während sich ein Keilfehler der Luftlinse weit negativer auswirkt.

Langer Rede kurzer Sinn, hier sind ein paar Resultate:

(A) Zentrierte Optik

Polychromatischer Strehl = 0.952

(B) Dezentrierte Optik (0.100 mm shift in y, 0.0195° tilt around x-axis)

Polychromatischer Strehl = 0.706

Also eine deutliche Verschlechterung!

Du hast hier ja den Polystrehl angegeben, die Spots welche Du mitlieferst zeigen bei der Dezentrierten Optik ja einen deutlichen seitlichen Versatz, das bedeutet ja einen lateralen Farbfehler, dieser dürfte diese deutliche Verschlechterung des Polystrehles zur Folge haben.
Monochromatisch sehen die ja trotz Dezentrierung recht rund aus, also kein erkennbares Koma.

Offensichtlich reagiert das von Dir untersuchte Design hier anders denn bei mir kommt es nicht zu einem solchen deutlichen lateralen Farbfehler aufgrund der Dezentrierung.

Welche Wellenlängen und Gewichtungen hast Du eigentlich für Deinen Polystrehl verwendet?

Grüße Gerd

 

[Gerd_Duering]

Bild 9

 

[tgmoeller]

Hallo Gerd

vielen Dank für vielen aufschlussreichen Rechnungen und deine Kommentare, ich komm nicht umhin, mich hier nochmal zu Wort zu melden:

Vorweg, ich bin weder ein Spezi für ölgefügte noch Luftpalt-Apos, kann also auch nicht sagen, wie fest die Linsen nun durch das Öl aneinander gebunden sind, bzw. wie präzise sich die Distanzplättchen in Luftspalt-Apos fertigen lassen. Also, was ich hier äußere sind Plausibilitätsbetrachtungen.

Deine Rechnungen zeigen ganz klar, dass dass eigentliche Problem nicht die Verschiebung von Linsen ist, sondern ob die Position der Linsen zueinander erhalten bleibt, bzw. ob sie gegeneinander verkippt sind.
Ich vermute, dass es sich auch verallgemeinern lässt, doch dies ist Spekulation.

Es muss ja auch ein Temperaturausgleich möglich sein, ein gewisses Spiel dürfte deshalb erforderlich sein.

Hier stimmen wir 100 Prozent überein. Dieses axiale Spiel ist beim ölgefügten APO allerdings kein Problem, da die Linsen durch den Ölfilm aneinander ‚kleben’, und so kein - wie deine Rechnungen zeigen, schädlicher Keil zwischen den Linsen entsteht. Beim Luftspalt APO kann dies zum Problem werden, der Abstand zwischen den Linsen, kann zwar nicht kleiner werden als durch die Distanzplättchen vorgegeben, aber sehr wohl größer, und auch asymmetrisch, je nachdem wie groß das axiale Spiel ist. Hier reichen - wie deine Rechnungen zeigen viel geringere Fehler aus als die 0.1 mm Dezentrierung, um die Abbildungsqualität zu verschlechtern. Der von dir angegebene Winkelfehler von 0.02 Grad für die Verkippung entspricht bei 125 mm Durchmesser gerade mal 18 mue! Wie sich dieser Wert mit der thermischen Ausdehnung vergleicht, wie gut man durch wie auch immer geartete 'Dämpfungsringe' dies Problem lösen kann wäre zu klären. Doch wenn ein ölgefügter Apo hier ein viel größeres Spiel, z.B. 0.1 mm besitzt, sollte dies dagegen kein Problem sein. Eine leichte Verkippung des gesamte Linsenblocks gibt allenfalls minimalen Astigmatismus, der sich mit push-pull Schrauben durch die Verkippung um entsprechende 0.1 Grad korrigieren ließe.

Ich denke, dies ist der eigentliche Unterschied!

Dies Ergebnis ist zwar anders als der Startpunk der Diskussion, ausgelöste durch die Rechnungen von Pal, doch im Ergebnis läuft es auf etwas sehr ähnliches hinaus.

Natürlich hat man mit einem Luftspalt eine weitere Komponente wo etwas schief laufen kann, aber auch eine zusätzliche Möglichkeit etwas zu optimieren oder zu Kompensieren.
Ist eine ölgefügte Optik zb. Überkorrigiert gibt es keine Möglichkeit diese zu beseitigen, beim Luftspalt sehr wohl.

Vom Design her wird ein ölgefügter Apo nicht (ganz) an einen Luftspalt-Apo herankommen können, besonders bei sehr großem Öffnungsverhältnis. Wenn obendrein die einzelnen Linsen in einem ölgefügten Apo von der Sollform abweichen, dann muss er klar unterlegen sein; auch hier stimme ich vollkommen zu. Es bedeutet anderseits, dass beim Lufspalt-Apo die Fassung, wie die o.g. Zahlen zeigen viel kritischer ist. Das zulässige Spiel /die Toleranzen in axialer Richtung, die sicher stellen, dass sich die Linsen nicht verkippt und von denen am die Bildqualität stärksten abhängt, sind beim ölgefügten APO ganz klar größer.
Ölgefügte kommen daher mit einfacheren Fassungen aus. Deine Rechnungen lassen keinen anderen Schluß zu, auch wenn Sie hier bisher meist anders interpretiert wurden.


Was einem wichtiger ist muss im Einzellfall jeder für sich entscheiden. Astro-Physics hat mit seinen Starefire Apos beides im Programm, nur wird dieser (feine) Unterschied nicht so direkt beworben.


beste Grüße

Thomas

 

[P_E_T_E_R]

Hallo Gerd,

besten Dank für Deine Mühe damit. Ich werde dann mal mit Deinen Linsenparametern spielen. Wird aber eine Weile dauern, weil ich noch andere Sachen um die Ohren habe.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter