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Doppel-Spider und MTF beim Newton

MountyPython

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Hallo Peter,

Deine Berechnung verdeutlicht, wieviel von den 10% Licht umverteilt werden. Mit welcher Software hast Du die Berechnung gemacht?

Viele Grüße,
Gerrit
 

Jan_Fremerey

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Zitat von Peter_Kratzek:
hier mal ein Vergleich 4x-Spinne (2mm Armdicke bei 250mm Spiegel) gegen das Schüssel-Teleskop mit Ausleger
Hallo Peter,

vielen Dank für diese eindrucksvolle Studie ! Die Figuren sehen bei der Kreuzspinne zugegebenermaßen sehr viel schöner aus, vor allem deshalb, weil sie vollkommen intakt sind. Das ist aber in der Realität der astronomischen Beobachtung bzw. Fotografie nicht zu erwarten. Interessant wäre es deshalb natürlich zu sehen, wie sich die unter realen Sichtbedingungen in Speckles zerlegten Nebenfiguren darstellen. Diese Situation lässt sich wohl kaum simulieren. Eher möglich ist vermutlich ein Vergleich des durch die Überlagerung der Nebenfiguren erzeugten Hintergrunds bei der Abbildung mehrerer eng zusammenstehender Punktlichtquellen. Geht so etwas mit Deinem Simulationsprogramm ?

Gruß, Jan
 

MountyPython

Mitglied
Hallo Jan,

in der Realität wird man auch kaum einen Newton finden, der noch eine 2 mm Armdicke hat. Die Wert liegen um 0,5 mm. Also noch feiner.

Vermutlich geht die Simulation davon aus, daß eine monochromatische Punktlichtquelle verwendet wird.

Alleine die Simulation mit für einen Newton mit 2 mm Armdicke kommt der visuellen Realität schon sehr nahe, sofern man die Spikes betrachtet. Eine Doppelspinne zeigt bei meinem 10" Newton eben genau diese feinen Unterbrechungen. Dazu trägt mit Sicherheit auch noch die Oberflächentexturierung der Carbon-Streben bei.

Fotographisch im Anwendungsmodus Langzeitbelichtung (<1 sec) werden diese zu homogenen Spikes.

Bei fotographischer Anwendung im Planetenbereich kommen sie gar nicht zur Geltung. Die sogenannten Speckles die Du vielleicht ansprichst können auch Effekte sein, die Durch das Seeing hervorgerufen werden. Diese sind erwartungsgemäß an Geräten mit hoher Obstruktion weit um die eigentliche Airy-Disk verteilt (da hier ja auch mehr Energie umverteilt wird).

Ich halte mir bei der Ansicht der Studie vor Augen, dass es für einen Nachweis dieser Beugungsmuster schon Öffnungsverhältnisse von F/40..50 und Belichtungszeiten die einen Stern zu mindestens 80% zur Sättigung des Kamerachips bedürfen, um die Beugungserscheinungen sichtbar zu machen.

Das wird man praktisch auch nicht vorfinden. Sei den man möchte seine Optik am Limit testen oder kollimieren. Und dabei kommen einem Kameras mit kleinen Dynamikumfang aufgrund ihrer geringeren Full-Well-Capacity entgegen, die Pixel laufen schneller zur Sättigung an (Hallo Fee ;)). Aber eben in diesem speziellen Anwendungsfall. Und auch bei einer Betrachtung im Langzeitbelichtungsmodus bis zu 10 Sek.
Solltest Du mit Speckles die chromatische Verteilung innerhalb der Spikes und des Sterns ansprechen, so halte ich diese Betrachtung ebenso wenig für praxisrelevant.
Man kann sie gut in so manchen Deepsky-Fotos bewundern. Und da reden wir über Langzeitbelichtungen im klassischen Sinne. Sind aber nicht wirklich störend. Und auch nicht immer gegeben. Denn ist auch eine Frage der verwendeten Belichtungszeit, ab wann auch diese chromatsichen Verteilungen die "betroffenen" Pixel sättigen. Und damit auch eine Frage der Helligkeit eines Sternes.

Störender wären eher asymmetrischen Ausprägungen des Beugungsbildes selbst, wie sie in der Worst-Case-Konfiguration (die sich an Deinen Newton anlehnt) aufgezeigt wird.

Viele Grüße,
Gerrit
 
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MountyPython

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Hallo Peter,

Dir vielen Dank. Ich werde mir die Software später mal genauer anschauen.


Hallo *,

Ich habe ähnliche Simulationsergebnisse erzielt. Diese könnt ihr unten sehen.

Die Simulationen habe ich mit der Software Maskulator durchgeführt.
Es wurde ein Newton mit 250 mm Öffnung und 50 mm Fangspiegel (bzw. Flippmirror-Einheit) bei F/5 verwenet. Die Analyse lief von 450 nm bis 650 nm (polychromatische Punktlichtquelle).
Die größe der Simulationsmatrix wurde eine 256x256 (kleinste Einstellung) verwendet. Helligkeit liegt bei 0,8 (80%).

OT:
Das Programm ist ziemlich hilfreich um weitere Betrachtungen bei der Konstruktion von Teleskopen anzustellen.
In Modas NG konnte ich solche tiefergehenden Betrachtungen bislang nicht führen. Ob solche Betrachtungen auch mit ODAS möglich sind, weiß ich nicht.
Ihr findet das Programm wenn ihr den Link oben anklickt. Für Anwender von Win 64 Bit Systemen: nehmt bitte die 64 Bit Variante der libfftw! Falls ihr da Schwierigkeiten habt, meldet Euch per PN.

Für die Erstellung der Masken habe ich ein Standard-shape genommen, dieses in einem CAD-Programm maßstabsgetreu verändert (Double-Spider) und dann in Maskulator verwendet. Der 1-Vane-Ansatz wurde auf Basis von Annahmen konstruiert (Standardadapter, Außmasse Flippmirror, Dimensionierung 1-Vane-Spider, dürfte aber zu 80% der Realität entsprechen). Öffnung und Brennweite werden im Programm eingegeben.

Viele Grüße,
Gerrit


 
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MountyPython

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Simulation 1-Vane-Spider.
* Shape für die Obstruktion
* Diffraction Pattern
 

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MountyPython

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Simulation der Double-Spider mit 0,5 mm dicken Streben.
* Shape für die Obstruktion
* Diffraction Pattern

 

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MountyPython

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Weiter gehts mit einer Gegenüberstellung beider Konzepte. Grundlage der Berechnung war diesmal eine Berechnungsmatrix von 1024x1024:

* 1-Vane-Spider
* Double-Vane-Spider
 

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MountyPython

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Ob man nun das 1-Vane-Spider als Allround-Konzept weiter empfehlen kann - wie schon oft geschehen oder vielmehr diese auch annimmt, bleibt nicht zuletzt auch eine Frage des guten Geschmacks. Das Konzept scheint jedoch für ein Planetengerät ausreichend zu sein.

Grüße,
Gerrit
 

yukons

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Hallo Gerrit,

kannst du auch eine Simulation eines Single Vane Spiders im klassischen Sinne einstellen ?
Einmal mit Streben 0,5mm und einmal 1mm.
Dies würde ich gerne im Vergleich mit dem Double Vane Spider sehen.
Ausserdem würde mich interessieren wie sich z.B. Spinnenarme von z.B. 1cm Dicke auf die Beugungsbilder auswirken.
 

RaKo01

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Hallo Gerrit,

vielen Dank für Deine Simulationen, insbesondere auch des Doppel Spiders, der mich ja zur Eröffnung des Threads geführt hat.
Hast Du auch schon einmal versucht, den Doppelspider im Vergleich zu einem Curved 4 Vane Spider mit gleicher Dicke der Streben zu simulieren?
CS
Ralf
 

MountyPython

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Hallo Ralf, Hallo Jadran,

eine 1-Vane-Spider in den dicken 0,5 mm, 1 mm und eine curved-4-vane-spider kann ich gerne heute Abend mal simulieren.
Wobei ein 1-Vane-Spider sicherlich technisch schwierig umzusetzen ist bei diesen Maßen :)

Grundsätzlich hat man hier mit dem Worst-Case-Szenario der 1-Vane-Spider keine echte 1-Vane-Spider. Durch die seitliche Auslenkung des Okularauszuges mit Hülsen ergibt sich praktisch eine 2-Vane-Spider. Auf eben dies Auslenkung hätte man prinzipiell verzichten können, wenn man in den Holm des Teleskops eine Bohrung gesetzt hätte. Die Simulation zeigt sehr gut, was noch übrig bleibt, wenn man die Hülsen für den visuellen Einsatz entfernt.
Also Optimierung würde sich dann eine Curved-Spider mit 2 Segmenten anbieten.
Auf den Flip-Mirror hätte man komplett verzichten können, wenn man dem Gerät ein Stück "Tubus" verpasst hätte. Wir haben in Deutschland genug fähige Dreher im Astro-Bereich (Astrotec Neurer z.B. oder Horst Becker von Drehen und Mehr) die in der Lage sind, eine Fangspiegelhalterung zu fertigen, die man (mit Druckbolzen mit Kugelaufsatz) um 180° drehen kann (und die dann genau einrasten). Dann wäre auch alles vorhanden, um eine gescheite Spinne ins System zu integrieren. Mit so einem Ansatz wäre man auch in der Lage einen hochwertigen Fangspiegel (< 1/10 lambda) mit ca. 20% linearer Obstruktion ins System zu integrieren und wäre ziemlich nahe am Apo....

Viele Grüße,
Gerrit
 
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MountyPython

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P.S.: Auf den Flipp-Mirror hätte man auch verzichten können, wenn man eben die erwähnte curved-spider verwendet hätte. + Fangspiegel. Ich denke nicht, daß man einen teuren Focuser braucht, ein Mikrofocuser würde wohl reichen. Dementsprechend könnte man den "Balken" aufbohren.
 
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MountyPython

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Hallo,

anbei die angefragten Diffraction-Patterns.
Der Reihe nach
* Curved Spider mit 0,5 mm Streben
* 1-Vane-Spider mit 0,5 mm Strebe
* 1-vane-Spider mit 1,0 mm Streibe
Grafiken folgen in separaten Posts.
Irgendwas ist noch ungereimt in meinen Zeichnungen, die dünnen Spikes müßt ihr abziehen. Sie liegen auch vor, wenn ich ein System zeichne ohne Streben. Ein C8 Entwurf zeigte diese dünnen Spikes nicht. Sollte aber grundsätzlich bei der Interpretation nicht stören.

Viele Grüße,
Gerrit
 

MountyPython

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Curved-Spider 0,5 mm:
* Mask Shape
* Diffractin Pattern

Dünne vertikale und horizontale Spikes (in Quadrantennähe) können vernachlässigt werden
 

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MountyPython

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1-Vane-Spider 0,5 mm:
* Mask Shape
* Diffraction Pattern

Der vertikale Spike kann vernachlässigt werden
 

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MountyPython

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1-Vane-Spider, 1mm:
* Mask Shape
* Diffraction Pattern

Der vertikale Spike kann vernachlässigt werden.
 

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Ehemaliger Benutzer (6068)

Hallo Gerrit,

man kann tatsächlich zu dem Schluss kommen, dass die Auswirkungen auf die MTF nicht der Rede wert sind.

Du kannst aber hier sehr realitätsnah die Spikes darstellen, auch wenn dieser vertikale zusätzliche Spike in der Praxis fehlt.
Das führt wieder da hin, wo ich zu Beginn des Threads schon war, zur Geschmacksfrage.

Bei meinem 114/900er mit der (aus der Erinnerung) 4-5 mm dicken Einarmstrebe störte mich die Verfremdung eines Sterns zu einem Punkt mit hellem Querbalken deutlich mehr, als später z.B. eine dünne und gute Vierarmspinne, also ein Stern mit einem gleichmäßigen und im Vergleich deutlich schwächeren Spikes-Kreuz.

Die Vierarm Curved-Spider streut, wie zu erwarten ordentlich um das Zentrum, aber die Arme scheinen irgendwie nicht optimal in Form (vom Programm erfasst/berechnet?). Meine Zweiarmspinne (quasi ein Kreis mit dem FS oben drauf) bringt da mal gerade die Hälfte der Fläche.

Nicht dass das jemand glaubt, man könne das ohne ein gemeines(!) Referenzobjekt (z.B. ganz enger Doppelstern mit extremem Größenklassenunterschied) und Augenverbiegen am absoluten Limit wahrnehmen, aber wo gehts hier noch um simpelste Offensichtlichkeiten?
Eigentlich nur bei der "Geschmacksfrage". :)

Gruß
*entfernt*
 
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Peter_Kratzek

Mitglied
Zitat von MountyPython:
Irgendwas ist noch ungereimt in meinen Zeichnungen, die dünnen Spikes müßt ihr abziehen. Sie liegen auch vor, wenn ich ein System zeichne ohne Streben. Ein C8 Entwurf zeigte diese dünnen Spikes nicht. Sollte aber grundsätzlich bei der Interpretation nicht stören.

Hallo Gerrit,

die Fehler kommen von Deinen nicht ganz sauberen Masken. Die ersten paar Zeilen und Spalten enthalten nicht 100% Schwarz. Außerdem gibt es Artefakte an den Kanten durch die JPG-Komprimierung. Also besser unkomprimietes BMP oder lossless TIF verwenden.

Ausschnitt oben links einer Deiner Masken (unteren 16 levels auf 255 gestreckt):

Link zur Grafik: http://fs1.directupload.net/images/150227/n9xl62gn.png

Gruß Peter
 

RaKo01

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Hallo Gerrit,

Vielen Dank für die Simulation des Curved Spiders.. Selbst wenn man die zarte horizontale und vertikale Linie vernachlässigt, bleibt im Beugungsbild trotzdem eine Viererstruktur erhalten. Der Curved Spider schafft also keine völlige Radialsymmetrie des Beugungsbildes. Ob man das visuell wohl noch sehen kann oder ob auch das Auge dazu nicht mehr in der Lage ist?

CS
Ralf
 

MountyPython

Mitglied
Hallo Günther,

tatsächlich habe ich die Curved-Spider nach gut "dünken" konzipiert.
Bei der "Geschmacksfrage" (;-)) halte man sich ruhig den Faktor für die Strehreduzierung vor Augen. Es ist ja nicht unbedingt störend, daß der Strehl um ca. 8% gedrückt wird. Aber wohin geht der Verlust? Er wird umverteilt und man sieht nun auch sehr gut, wohin. Und wenn Du schon in der Lage warst, eine 5 mm Strebe als störend wahrzunehmen. Dann will ich nicht wissen, welche "Superlativen" bei einer 40 mm Strebe die Ruhe der Nacht zereissen ;)

Hallo Peter,

danke für den Hinweis. Ich werde dem nochmal nachgehen.
Aber nur noch für die persönliche Veranschaulichung.

Hallo Ralf,

wie Günther schon andeutet gibt es sicherlich günstiger Design-Ansätze.
Ich denke, daß selbst bei dem von mir gewählten Ansatz im visuellen Ansatz kaum etwas übrig bleibt, was stört.

Für weitere Simulationen könnt ihr Euch gerne der Quelle bedienen. PEter hat eine Wichtige Anregung für die Überprüfung der Shapes vorgetragen. Die sollte man beherzigen.

Viele Grüße,
Gerrit
 
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MountyPython

Mitglied
Spikes Einarm Newton / Nachweis Jan Fremerey

Hallo Jan,

die Diskussion hier ist nun 2 Jahre her. Seither wurden keine weiteren Aufnahmen von Dir nachgelegt, die uns die quantitative Auswirkung des Kameraträgers bezüglich der Beugungseffekte verdeutlichen kann. Bzw. die Rahmenparameter erfüllt, die eine Beurteilung bei einer echten Langzeitbelichtung (Integrationszeit in der Kamera von über 10 Sekunden).

Daher möchte ich aus gegebenen Anlass die Bitte erneuern und spezifizieren.

Bitte erstelle doch eine Aufnahme in denen Einzelaufnahmen eine echte Integrationszeit (in der Kamera) von 10..15 Sek bei F/5 vorweisen. Summenbilder können mit Sigma-Clip-Verfahren hergestellt werden, um auch vereinzelt Aufnahmen schlechter Nachführqualität nutzen zu können (sofern großteils gute Aufnahmen dabei sind).

Bitte gebe auch die Aufnahmeparameter mit an (Objekt, Uhrzeit, Belichtungszeit, Anzahl der Aufnahmen, Bearbeitungsschritte)

Sofern es Dir möglich ist, daß Rohmaterial zur Verfügung zu stellen, können die Ergebnisse die im Rahmen der EBV entstehen ggf. von Diskussionsteilnehmern ausgewertet werden. Ein Komakorrektor ist dafür nicht erforderlich, da hier nicht die Koma interessiert, sondern die Beugungerscheinungen. Eine einfache Nachführung in RA reicht für diesen Feldversuch aus. Die Einnordung kann grob erfolgen.

Vielen Dank schonmal im Namen der Mitleser und
CS,
Gerrit
 
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Jan_Fremerey

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MountyPython

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Hallo Jan,

das würde sich ggf. auch praktisch nachweisen lassen. Und ich denke es würde ausreichen, wenn wir lediglich die Beugungserscheinungen des schmalen Kamerahalters in Betracht ziehen. Meine Vermutung ist, daß der ca. 53 mm Tubus mit zur Abschattung beiträgt.

Ob Koma oder nicht. Schön wäre eine Aufnahme ohne Koma. Aber um den Nachweis zu führen, darf man auf Pretty Pictures nicht hoffen. Von daher würde ich mir mit dem Komakorrektor erstmal keine Mühe machen.

CS,
Gerrit
 

MountyPython

Mitglied
Hallo Mitleser,

anbei eine kleine Demo zu Beugungseffekten der Doppelspinne, die ich für meinen 18" Astrographen konzipiert habe. Das System arbeitet in dieser Aufnahme mit 30% linearer Obstruktion. Es ging mir aber auch darum zu prüfen, ob mein Konzept der austauschbaren Fangspiegel und der berechnete Backfocus (ausgehend von der Position des Fangspiegels) korrekt sind. Denn später soll der Riccardi-Wynne-Corrector oder alternativ ein 0,73x Reducer zusammen mit der Atik Art 11002 an diesem Gerät arbeiten.

Als Testaufnahme sollte M42 herhalten.
Datum: 31.12.
Kamera: ASI 1600 MMC
L-Kanal: 50 x 2 Sec
18" Newton F/4.4 ( ES Komakorrektor)

Link zur Grafik: http://www.deepsky-online.com/astroimages/M42.jpg

In der Aufnahme sind leichte Nachführfehler sichtbar. Es bringt nichts, wenn auf der RA-Achse ein Encoder sitzt und man dann aufgrund der schlechten Einnordung doch noch nachführen muß.

Bearbeitet wurde die Aufnahme mit Plejades PixInsight. Hier muß ich mich erstmal in den nächsten Monaten "vernünftig" einarbeiten. Im Bereich des Trapez sind Artefakte sichtbar, die ich noch genauer analysieren muß. Ich gehe davon aus, daß beim Wavlet-Processing zu viel des Guten probiert habe.

Das Beispiel zeigt aber auch, daß schon bei 2 Sek Belichtungszeit an hellen Sternen sehr feine Spikes zu erkennen sind, die aber durch den Nachführfehler breiter erscheinen als sie sind. Aber auch so schon fein genug sind.

Link zur Grafik: http://forum.astronomie.de/phpapps/ubbthreads/ubbthreads.php/ubb/download/Number/43352/filename/AG18-Before-Mount.small.jpg

Viele Grüße,
Gerrit
 
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Felix42

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Hallo Gerrit,


je nach Gewicht würde ich eine gebogene Spinne anders bauen: idealerweise liegt nur ein genau 90° betragender Bogen im Strahlengan, die Enden am Tubus und mittig am "Buckel"der FS. Das sollte der Theorie nach dafür sorgen daß die beugungserscheinungen gleichmäßig um 360° verteilt werden und die Intensität damit drastisch abnimmt. Beim Beobachten sehe ich an meinem 8"f6 auch an hellen Sterne gar nichts was an Spikes erinnert.

Hier gibt es ein Bild von dem Bogen: http://forum.astronomie.de/phpapps/ubbthreads/ubbthreads.php/topics/974264/Visueller_8&quot;f6_Newton#Post974264


Viele Grüße Felix
 

marcus_z

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Hallo zusammen,

in Suiter - "Star Testing Astronomical Telescopes" sind in Kapitel 9 typische Beugungsbilder gezeigt. Suiter kommt u.a. zu folgendem Schluss:
"5. Spider diffraction may be obscured by a curved vane, but it is still there. Only decreasing the fractional area covered by the vane lessens spider diffraction. On planetary imaging with a small, thin, spider this form of diffraction is more cosmetic than harmful, because most of the spike light is outside the radius of the planet."

Ich hoffe das hilft bei der Diskussion. Das Buch habe ich leider noch nicht komplett durchgelesen, aber ich glaube es ist sehr aufschlussreich für viele optische Gegebenheiten der Amateurastronomie. Spiziell das Kapitel 9 ist ganz interessant.

VG,
Marcus
 

Ehemaliger Benutzer (6068)

Hallo zusammen,

Wellenoptik ist ein schwieriges Feld.


Zitat von Jan_Fremerey:
Link zur Grafik: http://forum.astronomie.de/phpapps/ubbthreads/ubbthreads.php/ubb/download/Number/39141/filename/1-vane-spider-small.jpg
Link zur Grafik: http://forum.astronomie.de/phpapps/ubbthreads/ubbthreads.php/ubb/download/Number/39142/filename/1-Vane-Spider-Diffraction-Pattern.jpg
Hallo Gerrit,

offenbar ruft der dicke Tubus im Strahlengang schlankere Spikes hervor als der schmale Kamerahalter, dessen zugehörige Spikes an ihrer V-Form erkennbar sind.

Gruß, Jan


So sieht z.B. auf den ersten Blick der gefächerte Spike der eigentlich kleineren Haltestrebe extremer aus als der vom dicken Rohr, aber seine Lichtintensität ist dennoch in der Summe geringer, wie die nächste Simulation zeigt.

Zitat von Peter_Kratzek:
Hallo,

hier mal ein Vergleich 4x-Spinne (2mm Armdicke bei 250mm Spiegel) gegen das Schüssel-Teleskop mit Ausleger:
Link zur Grafik: http://fs2.directupload.net/images/150225/6382jrqt.gif
Groß: http://fs2.directupload.net/images/150225/6382jrqt.gif

Gruß Peter

Die heftigeren Beugungserscheinungen des dicken Tubus verteilen sich nur auf größere Fläche und erscheinen dadurch schwächer.

Der Kamerahalter fächert auf, weil er quasi ein Dreieck bildet. Liefe er, wie der Tubus als Strebe mit gleichbleibender Dicke in den Strahlengang wäre der Fächer weg und ein gerader, schmalerer Spike wäre die Folge.
Bei einer Doppelstrebe aus zwei dünnen Blechen, wie bei Gerrit, ergibt sich nochmals ein schärferer Spike wegen geringerer Fläche.
Interessanter Weise macht schon eine leicht verdrehte gerade, dünne Spinne einen Fächer, ebenso wie eine aus dem Winkel geratene Strebe einer Vierarmspinne.

Was mich z.B. bei einer dicken Einarmspinne visuell erheblich stört ist, dass aus jedem hellen Stern ein Strich mit einer zentralen Verdickung wird. Das ist vom Anblick her......ungewohnt, unerwartet, was auch immer. Ein Kreuz mit einer zentralen Verdickung bleibt, selbst bei konservativster Betrachtungsweise (oder eventuell gerade dann) ein Stern.

Gruß
*entfernt*

PS: Gebogene Spinnen mit mehr Fläche als gerade Spinnen sie haben, halte ich auch nicht für den Renner, die Simulation von Gerrit war auch nur zur Veranschaulichung gedacht.
Meine gebogenen Spinnen sind immer zweiarmig und bilden einen Halbkreis bzw ein Kreissegment, das geht sogar recht gut justierbar, wie eines meiner Beispiele zeigt.
Etwas runterscrollen:
http://forum.astronomie.de/phpapps/ubbthreads/ubbthreads.php/ubb/showflat/Number/687359/Searchpage/11/Main/115150/Words/Newton+konsequent/Search/true/Re_Newton_konsequent#Post687359
 
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