C11 Fokus & Mehr

Der Telekompressor

C11 Fokus

Der Einsatz von Korrekturlinsen erweitert die Anwendungsmöglichkeiten einer Optik durch die Veränderung ihrer effektiven Brennweite. Man unterscheidet zwischen Barlow- und Shapleylinsen. Bei den ersteren handelt es sich um eine Zerstreuungsoptik, die die Brennweite verlängert, bei der Shapleylinse verwendet man hingegen eine Optik, die den Lichtkegel stärker bündelt und damit eine Verkürzung der Brennweite bewirkt. Dieser Verkürzung drückt man im englischen Sprachgebrauch durch den Terminus „focal reducer“ aus, im Deutschen spricht man von einem „Telekompressor“. Ich verwendet den AlanGeeII Telekompressor, der von BaaderPlanetarium vertrieben wird.

In vielen Händleranzeigen wir der Korrekturfaktor dieser „focal reducer“ als Eigenschaft mitangeben. Hierzu ist anzumerken, dass dieser Faktor keine feste Grösse ist, sondern, dass der Grad der Brennweitenverkürzung mit der Anordnung der Korrekturoptik zusammenhängt. Die entscheidende Größe ist der Abstand d zwischen der Kompressoroptik und der Brennebene, also dem Ort, wo der Film oder der CCD Chip liegt.

Um den korrekten Kompressionswert zu berechnen, geht man wie folgt vor:

Der Kompressionsfaktor M ist definiert als

M = ( d – f_k ) / f_k


Dabei ist f_k die Brennweite der Korrekturoptik. Mit Hilfe vom M kann man die Verlängerung f_add der normalen Brennweite f der Optik berechnen und erhält die effektive Brennweite

f_eff = f + f_add


Hieraus folgt die effektive Öffnungszahl

f_m = f_eff / f


der Optik und mit dem Durchmesser D der Optik errechnet sich schliesslich die gesuchte Öffnungszahl (oder Blendenzahl) zu

f_r = f_m * M


Mit der Brennweite f errechnet sich die effektive Brennweite, die sich mit dem Telekompressor ergibt als

f_red = f_r * f

dMf_addf_efff_mf_rBZVf_red
113,710,56202,703.002,7010,726,020,311.684,41ohne Zwischenhülse
132,210,49272,173.072,1710,975,350,241.498,01mit einer Zwischenhülse
150,710,41366,243.166,2311,314,680,171.311,60mit zwei Zwischenhülsen

Die Tabelle listet die berechneten Werte für drei Abstände auf, die meinem C11 Setup (D = 280mm, f = 2800 mm) bei Benutzung des AlanGeeII Telekompressors (f_k = 259mm) entsprechen. Dieser Telekompressor bietet die Variation von d durch zwei 18,5 mm lange Zwischenhülsen an. Damit erreiche ich drei Brennweiten bzw. die drei Blendenzahlen 6.02 , 5.35 und 4.68. Die „offizielle“ Angabe auf dem AlanGeeII lautet f/5.9. Bei den kleinen Blendenzahlen bemerkt man aber bereits eine Vignettierung des CCD Gesichtsfeldes (in den Randbereichen). Hier empfiehlt sich die Benutzung von Flatfield Aufnahmen. Diese Korrektur ist beim f/10 CCD- Einsatz nicht notwendig.

Quadriert man den Kompressionsfaktor M, so erhält man den Faktor BZV = M^2 , der die Belichtungszeitverkürzung durch die Kompression der Brennweite angibt. Verbindet man nun in erster Näherung die Belichtungszeit mit der Menge an Photonen, die gaussverteilt einen Stern auf dem CCD Chip aufbaut, so ist die dritte Wurzel dieses Faktors zum Sternradius Rad proportional.

f_rBZVf_redRad
6,02 0,31 1.684,410,68
5,35 0,24 1.498,010,62
4,68 0,17 1.311,600,56

Verwendet man f_r = 6.02 so folgt eine Verkürzung der Belichtungszeit im Vergleich zum f = 10 Fall auf 31% , also etwa von 600sec auf 186sec. Der Lichtsammelfaktor zweier solcher Belichtungen ist zwar identisch, jedoch messen die Sternradien bei f_r = 6.02 nur 68% der Radien bei einer f = 10 Aufnahme. Die Messungen der tatsächlichen FWHM Sternbreiten bei ersten Testaufnahmen bestätigen diese Werte.

Die Fokussierung des C11

Wie die meisten SCT Optiken verwendet mein C11 auch die Verschiebung der Hauptspiegels zur Fokussierung. Dabei ergibt eine Hauptspiegelverschiebung von nur 2..3 mm eine Verschiebung der Brennpunktlage am Okularauszug von 30..40 mm. Ein Nachteil, der sich aus dieser Mechanik ergibt, ist der Umstand, dass das Gewicht des Hauptspiegels bei den Fokusbewegungen, die einem Hin-und-Herbewegen entsprechen, einmal hemmend und einmal schiebend wirkt. Bei Änderung der Fokusrichting macht sich dieser Umstand als „Shifting“ bemerkbar, das Bild wird um einen Betrag versetzt. Dieser Betrag ist nun je nach Fertigungsqualität eher klein (bei mir etwa 20″) oder aber so gross, dass ein Stern vom CCD Fokusbild verschwindet. Bei einigen C11s, die ich in den vergangenen Monaten testen konnte, war dieses Shifting so stark, dass man eigentlich eher von einem Wackeln sprechen sollte.

Wichtig ist, dass bei einer Bewegung des Fokusdrehknopfes (rechts zu sehen) im Gegenuhrzeigersinn das Gewicht der Hauptspiegels – bei einem himmelwärts gerichteten Teleskop – „geschoben“ wird. Mit diesem Wissen kann man versuchen, nur in diese Richtung zu fokussieren. Dies ist zwar mühsam, vermeidet aber im Laufe einer Aufnahmereihe ein Shifting und verhindert so unscharfe Aufnahme nach dem Meridiandurchgang.

Ein bessere Lösung ist die Adaption eines separaten Okularauszuges, der zur Feinfokussierung verwendet wird. Das Bild zeigt das C11 mit einem Crayford-2″ Auszug, der zudem die Option mitbringt, frei rotierbar zu sein. Dies unterstützt eine exakte axiale Ausrichtung des CCD Chips. Man sieht als Abschluss des Crayford Auszuges hier ein 1,25″ Reduzierstück, das aber nur als „Deckel“ verwendet wird.

Die Fokussierung geschieht in zwei Schritten. Ist das Objekt auf dem CCD Chip positioniert, wird ein Fokusfenster definiert und dieses mehrmals pro Sekunde ausgelesen. Mit dem Fokustrieb des C11s wird nun durch „schiebendes“ Drehen (in Gegenuhrzeigerrichtung) ein Minimum der Sternbreite und ein Maximum der Intensität gesucht. Dann wird mittels des Crayford Auszuges die Feinjustierung vorgenommen. Hierbei ist daraf zu achten, dass der Crayfordauszug auf Mittelstellung gebracht wird, bevor die Grobeinstellung erfolgt. Die Feinverstellung reicht aus, um die Fokuslage nach einem Filterwechsel, also beim Wechseln der Beobachtungswellenlänge, anzupassen.


Kommentare

4 Antworten zu „C11 Fokus & Mehr“

  1. Berthold Stober

    Wieso wird die Blendenzahl kleiner in der Tabelle wenn sich die Brennweite verlängert. Das Ding heißt doch „Telekompressor“ und sollte doch zum Verkürzen der Brennweite dienen, oder verstehe ich da was nicht?

  2. Michael Koenig

    Hallo Berthold,

    es kommt auf die Positionierung an, der „Kompressor“ entspricht vereinfacht eine konvexen Linse und diese verkürzt der Strahlengang.
    Die Werte für f_red in der Tabelle beschreiben d die sich ergebenden, reduzierte Brennweite. Diese nimmt von oben nach unten ab.
    Und wenn du nun diese Brennweite durch den Durchmesser, also 280 mm beim C11, teilst, dann wird die Blendenzahl auch kleiner.

    Der ganze Aufbau des Kompressors dient dann dazu, dass das Bildfeld geebnet wird, ansonsten würde sich das nutzbare Feld stark verkleinern.

    Schöne Grüsse,
    Michael

  3. thierry martin

    Bei SCTs, die nur sehr wenig Platz zwischen Deflektorausgang und Fokus bieten, verschlechtert sich die Bildqualität rapide, sobald man sich von der optimalen Brennweite entfernt. Mit einem SCT und korrekt positioniertem Schmidt-Korrektor lässt sich die Bildqualität durch Änderung der Brennweite beibehalten. Um einen Reducer zu verwenden, muss man wissen, wo die Brennweite gemessen wird, insbesondere bei Modellen mit Abstandslinsen. Die Brennweite des Alan Gee Marck II beginnt an der ersten Linse. Das konjugierte Objekt dieses Reducers befindet sich im Fokus des SCTs. Um Aberrationen zu minimieren, muss der Reducer in den Deflektor eingesetzt werden. Einfache Berechnungen sind Näherungswerte. Ziel ist es, den Backfokus vom Hauptspiegel zu bestimmen, indem die gewünschte Reduktion ermittelt wird. Dazu muss die Brennweite des SCTs durch Verringerung des Abstands zwischen den beiden Spiegeln geändert werden. Diese Änderung führt immer zu einer Vergrößerung der Brennweite, außer bei Reducern, deren Brennweite gleich oder kleiner als der freie Raum hinter dem Teleskop ist. Beim Alan Gee Mark II ist dies nicht der Fall. Dessen Brennweite muss erhöht werden. Dies reduziert die Beleuchtung durch den Eintrittsdurchmesser des für F10 optimierten Deflektors. Der große Vorteil dieses Reducers besteht jedoch darin, dass man näher an diesen Eingang des Deflektors herankommen kann. Dies reduziert praktisch die Länge der Blende, was sich auf den vollen Leuchtkreis auswirkt. Dieser Reducer ist für die visuelle Beobachtung gedacht und nicht für hochwertige Abbildung, da in diesem Fall mindestens eine Linse fehlt. Er hat die Besonderheit, dass er beide Augen verwenden und eine hellere Beobachtung erzielen kann. Ein altes Design, das für die visuelle Beobachtung funktioniert, da es der hellste Reducer für ein klassisches C8 ist. Die beste Lösung zum Fokussieren auf ein C11 ist das schnelle optische System, das aus der Steuerung des Sekundärspiegels zum Fokussieren besteht. Der Primärspiegel ist blockiert. Das beobachtete Objekt bleibt unabhängig von der verwendeten Brennweite zentriert.

    1. Michael

      Hi Thierry,

      thanks for your posting.

      The idea of shifting the secondary mirror to focus is used in some RC-instruments. I have never seen a C11-version of such a technique.

      Nevertheless, it woudl be interessting – this should be pssible, as the fastar option allows some modifications. Surely a drawback would be the cabeling of such a focuser, as the cable will cut through the light path.

      Best wishes,
      Michael

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