immer wieder Strehl

[Rohr]

immer wieder Strehl . . .

http://www.astro-foren.de/showpost.p...8&postcount=13

Was ich nicht verstehe ist so ein Testergebniss, den 1/8 wellenfront p.t.v ( ohne Koma, ohne Asti sogar 1/18 ) und über
96 % Strehl stellen ein optisches Systemmit extrem hoher Qualität dar. Dein defokusierter Sterntest und Rauheitstest sind jedoch
weit weit von solchen wahnsinnswerten weg. Dein In-Fokussterntest dagegen zeigt wirklich eine gute Optik mit gutem Kontrast
zwischen Beugungscheibchen und Beugungsring. Deine Interferogramme die du wohl zur Auswertung nimmst, mögen wohl solche
Werte ergeben Das sichtbare Streulicht im defokusierten Sterntest und im Lyot Test dagegen sprechen ein No Go für solch einen
hohen Strehl. Die stark sichtbaren Zonenfehler im defokusierten Sterntest sagen ebenfalls No Got für 1/8 wellenfront p.t.v.
Für mich passen deine Interferometrische Auswertung nicht mit dem defokusierten Sterntest und nicht mit dem Rauheitstest zusammen.
Gefühlsmäßig gebe ich dem System 80% Strehl und 1/4 wellenfront p.t.v. aber nicht mehr.

Den Anlaß für diesen Beitrag liefert der obere Link, weil in solchen Beiträgen - auch noch von einem Händler - ein völlig unzulässiger Strehl-Begriff
über die Foren transportiert wird. Obwohl das Internet an Informationen zum Begriff Strehl regelrecht überfließt, scheint für einige "die Erde immer
noch eine Scheibe zu sein!"

Auf einem Zeiss-Zertifikat in diesem Beitrag ist zur Definitions-Helligkeit (= Strehl, nächstes Bild unten) folgendes zu lesen:

Zit:"Definitionshelligkeit - Normierte Intensität im Bildpunkt
Die Definitionshelligkeit errechnet sich aus dem rms-Wert und erreicht bei einem idealen optischen System den Wert 100%"



( Bei rms = 11 nm und 632.8 nm wave Wellenlänge ergibt das rms = Lambda/57.52 oder Lambda*0.017383059 oder 98.81% Definitionshelligkeit )

Die dazu nötige Formel lautet (über Taschenrechner ermittelt) Strehl = 2nd e^x (-(2*Pi*rms)^2) [@ RMS-Wert in Strehl-Wert umrechnen]
(Es ist also nur der rms-Wert in die Formel einzusetzen, keine Transmission, keine Reflektivität, keine Rauhheit etc, die alle nichts mit dem Strehlwert zu tun haben.
Auch ein unbelegter Spiegel hat seinen spezifischen Strehlwert.)

Optikprüfung mit Laserinterferometrie, Peter Rucks ...... In diesem Beitrag schreibt der Meßtechniker Dipl.-Phys. Peter Rucks, Zeiss, folgendes:

Ein weiteres wichtiges Ergebnis der laserinterferometrischen Messung ist die Strehlsche Definitionshelligkeit (auch nur "Strehl" genannt), welche aus dem rms-Wert
errechnet wird. Sie ist definiert als das Verhältnis der Maximalintensität im zentralen Beugungsscheibchen der realen Abbildung eines punktförmigen Objekts zu der Intensität,
die in einer absolut fehlerfreien Optik bei gleicher Öffnung und Wellenlänge theoretisch dort erreichbar wäre. Da in der Praxis kein optisches System absolut fehlerfrei ist, wird
dieses Verhältnis immer kleiner als Eins sein (bzw. < 100% bei Prozentangabe). Die Definitionshelligkeit ist nur von der Abbildungsqualität abhängig und nicht - wie
fälschlich manchmal angenommen - von Reflexions- oder Transmissionseigenschaften einer Optik. [Anm: Dazu zählt auch die "Rauhheit" von opt. Flächen, die
lediglich Streulicht einführen, was sich jedoch kaum quantifizieren läßt.]

Die TU Ilmenau liefert zur gleichen Thematik folgende Information: TU-Ilmenau_A; TU-Ilmenau_B

Die folgende Übersicht mit Beispielen (Spherical, Koma, Astigmatismus) fußt auf dieser Information



In keiner dieser Veröffentlichungen ist im Zusammenhang mit dem Strehlbegriff von Transmission, Reflexions-Eigenschaften, Rauhheit etc. ansatzweise
die Rede. Bei der Rauhheit hat man besonders ein Definitions-Problem, in welchem Dimensions-Bereich man diese überhaupt ansiedeln möchte.

Das folgende Bild stellt ein gezeichnetes Interferogramm dar. Das linke Beispiel würde zu einem perfekten System gehören, also ohne Rauhheit etc. .
In das rechte Beispiel ist die Rauhheit einer "Schallplatte" eingearbeitet mit der Frage, ob sich bei einem solchen Interferogramm der Strehlwert ändert?
Es passiert also nichts! Wie weiter oben mehrmals ausgeführt, gehört die Rauhheit N I C H T zum Strehl-Begriff. [Die unteren Strehl-Schwankungen auf
der 3. Nachkomma-Stelle sind der Anzahl der benutzen Punkte zuzurechen. Bei vielen Punkten, wird die Berechnung etwas ungenauer.]



Auch im Bereich der obstruierten Systeme läßt sich der Vergleich zu unobstruierten Systeme über den Strehlwert nicht ziehen: Die Energie-Verschiebung bei obstruierten
Systemen findet keinen Niederschlag im Strehlwert, was trotzdem manche nicht daran hindert, beide Systemvarianten über den Strehlwert vergleichen zu wollen.



Wie sind denn nun die Begriffe Wellenfront, Strehl, Interferogramme aufzufassen ?

Der Begriff Wellenfront, wie er über die Zernike Koeffizienten systematisiert wird, beschreibt die Topografie, nicht die Feinstruktur einer Fläche. Bei
der Feinstruktur geht es um unterschiedliche Dimensionen, die man betrachten möchte: üblich sind 1 mm^2, die "Rauhheit" bezieht sich eigentlich
auf 1 cm^2. Der Begriff "Rauhheit" , wie er über den Lyot-Test dargestellt wird, ist also nicht exakt definiert. Unser Begriff von Rauhheit
hat eher etwas mit den Schlieren bzw. der Homogenität in der Schmidtplatte zu tun. In unserem Fall verursacht diese "Rauhheit" etwas mehr
Streulicht, hellt also lediglich den Bildhintergrund etwas auf und hat, ebenso wie Transmission, Beschichtung etc. nichts mit dem Strehl-Begriff zu
tun, der ein reiner "topografischer" (wellenoptischer) Vergleichsbegriff ist zwischen dem SOLL und dem IST einer Optik.
Siehe auch: Scratch/Dig Reference Chart

Während beim Foucault-/Ronchi-Test die Topografie der Fläche dargestellt wird, erkennt man im Lyot-Test die Feinstruktur der Fläche im cm^2 Bereich
und liegt damit weit über den normierten Scratch/Dig-Einheiten. Der Begriff "Rauhheit" ist hier eine Mischung von Schlieren-Effekten und einer etwas un-
sanften Oberflächen-Retouche im cm^2 Bereich und ist deshalb aus verständlichen Gründen nicht normierbar.



Siehe dazu diesen Bericht: Spiegel-Rauhheit im Vergleich - Übersicht von Newton-Spiegeln
Zit:"Gefühlsmäßig gebe ich dem System 80%" gibt es in einer ernstzunehmenden Diskussion nicht.




Eine Diskussion zu diesem Sachverhalt mit dem eingangs zitierten User ist nicht "zielführend"[Zit. Merkel], da die Aussagen der ausgewiesenen
Experten eindeutig sind. Deshalb schließe ich diesen Beitrag vorsichtshalber ab. Einen Strehl-Wert aus dem Sterntest ableiten zu wollen, ist
Kaffeesatz-Leserei. Der Sterntest zeigt viel, aber nicht den Strehlwert !

[Rohr]

Erfahrungen bei der Ermittlung des Strehlwertes

Bei der Gewinnung eines Interferogrammes einer zu prüfenden Optik spielen zunächst die Einflüsse von Lagerung, Luftturbulenzen, Fehler von Hilfsoptiken, die
Fehler der Meßgeräte eine nicht exakt abgrenzbare Rolle. Das ist einer der Gründe, warum z.B. eine Qualitäts-Angabe lautet: Strehl = 0.976 und besser. Würde
man das Interferogramm als Film darstellen, könnte man bereits nur die Luftbewegung zwischen Optik und Interferometer deutlich zeigen. Das läßt sich natürlich
entsprechend eingrenzen: bei einem geschlossenen Tubus besser, bei der Vermessung eines Newton-Spiegels weniger gut. Damit wird bereits dieser Bereich durch
eine Unschärfe begleitet, die man auch durch "average", also die gemittelten Werte mehrerer IGramme nicht besser in den Griff bekommt, weil es weitere Einfluß-
faktoren gibt: z.B.

die Qualität der fotografierten Interferogramm-Bilder und die Fehler der Auswert-Software



Die Qualität der fotografierten Interferogramme können höchst verschieden ausfallen. Abhängig von der Lichtquelle und abhängig von Störeinflüssen der
unterschiedlichen opt. Systemen können flaue oder kontrastreiche Interferogramme entstehen. In manchen Fällen ist der Rand des Interferogrammes nur
undeutlich zu erkennen bzw. die Intensität fällt deutlich ab, wie das bei OMI-Interferogrammen vor einigen Jahren gut zusehen war und zur Kaschierung
benutzt wurde. Auch bei manchen Zweilinsern sind die IGramme im kurzen Spektrum seltsamerweise undeutlich, was vielleicht auch mit den Interferenz-
Filtern selbst zu tun haben könnte. Die zur Auswertung fotografierten Interferogramme können also höchst unterschiedliche Qualität haben.

Im zweiten Schritt wird ein Interferogramm in der Regel mittels Punkte-Muster nachgezeichnet - mit mehr oder weniger Punkten. Dabei kann man regelmäßig
die Beobachtung machen, daß die wiederholte Auswertung ein und desselben Interferogrammes ebenfalls streut. Das "fringe autotracing" eines Programmes
führt immer dann Fehler ein, wenn die Interferogramme nicht perfekt sind, also Störungen und Artefakte die einzelnen Punkte unterschiedlich setzen. Das
passiert z.B. besonders gern am Rand. Für diesen Fall muß das Auge, das die Situation besser sieht, das Punktmuster nach-korrigieren. Die Situation wird
auch nicht dadurch besser, wenn man besonders viele Punkte verwendet. Der hier geschilderte Sachverhalt betrifft alle Auswert-Software, egal nach
welchem Verfahren ausgewertet wird. Man muß sich nur die Mühe machen, die "Bugs" systematisch zu suchen.

Man hat also in diesem Fall nicht die Meßgenauigkeit, wie man aus der Metall-Verarbeitung bis in den Mikron-Bereich kennt, sondern eine gewisse Unschärfe,
die bis zu 2% Strehlpunkte betragen kann, weswegen eine hartnäckige Diskussion um Toleranz-Größen, Wiederholgenauigkeit etc. , wie sie manche ehemaligen
Meßtechniker vor sich her tragen, eher sinnlos ist.

Nicht umsonst vermerkt der Bericht der TU Ilmenau sinngemäß: Die Bewertung über eine einzige Zahl ist problematisch. Eine Fokussierung auf den Strehl-
Wert allein somit eine ungenügende Aussage. Man wird die Restfehler differenziert betrachten und gewichten müssen, und man wird überlegen müssen,
für welche Anwendung und Benutzung welche Genauigkeit überhaupt erforderlich ist. Die Möglichkeiten der opt. Bank wird man in der Beobachtungs-
Praxis kaum erreichen.

Ein weiterer Bereich verleitet ebenfalls zur Unschärfe, was ich an einem erst jüngst erstellten "ZYGO"-Certifikat erlebt habe, das sich auf ein Linsen-Objektiv
beziehen soll: Das "Certifikat" enthält
- keine Information, welche Optik gerade geprüft worden ist.
- keine Information über die Prüfwellenlänge, was gerade bei einem Linsen-Objektiv wichtig wäre
- keine Angabe über den Meßtechniker und seinen Namen
- keinen Strehlwert, lediglich den RMS-Wert, den auch nicht jeder in Strehl umrechnen kann
- und vor allem keine Begründung, warum bei einem Refraktor-Objektiv der Astigmatismus deaktiviert worden war, was zu einem hohen RMS/Strehlwert führt.

In Abhängigkeit davon, was gemessen werden soll, ist die Konvention offenbar sogar unter den Meßtechnikern mit älteren ZYGO-Geräten nicht verbreitet.

[Rohr]

Obstruktion und sphärische Aberration (Spherical) Strehlwert und Obstruktion -

Auch bei der Obstruktion wird der Versuch gemacht, den Strehl-Begriff umzudeuten, indem man die Energie-Verschiebung in den 1. Beugungsring
vom Strehl-Wert abzuziehen versucht. Auch in diesem Fall ermittelt sich der Strehlwert aus dem RMS-Wert, und der entsteht ausschließlich über
die Topografie der Wellenfront. Der Beugungseffekt geht also in den Strehl nicht ein. Dazu bietet der Zeiss Meniscas ein interessantes Beispiel, weil
bei diesem aktuellen Teleskop eine leichte Überkorrektur im Spiel ist, die ebenfalls etwas mehr Licht in den Beugungsring verschiebt.



Bei obstruierten Systemen beobachtet man einen deutlicheren Beugungsring, gut auf dem Foto zu sehen. Die Auflösung, die man über das Foto
ermitteln kann, entspricht der Auflösung nach der Formel - zu finden bei Baader Tipps und Tricks . . .Strehlwert und Obstruktion -



Diese Energie-Verlagerung ist in der Point-Spread-Function 3D-Darstellung gut zu sehen. Kommt noch Spherical hinzu, dann geht das Maximum in der
Mittel etwas zurück.



Die "M"-förmigen Bögen des Interferogrammes wären ein weiterer Hinweis auf die Überkorrektur.



Die 3D-Darstellung der Wellenfront zeigt auf andere Art die Überkorrektur



Das Focault-Bild entspricht dieser Darstellung



und abschließend die differenzierte Darstellung der Restfehler:
Die Überkorrektur ist mit PV L/4.4 beteiligt, ohne Überkorrektur wäre der PV-Wert bei Lambda/6.9 bzw. ein Strehl von 0.974.
Die anderen Restfehler sind verschwindend klein. Man wird diesem System also nicht gerecht werden, wenn man sich auf den
Gesamtstrehl von 0.844 fokussiert, und dieses System damit abwertet. An dieser Stelle ist der Strehlwert für eine
Beurteilung zu einseitig: Man wird die Glätte des Systems, die Farbreinheit und die perfekte Zentrierung unbedingt
berücksichtigen müssen und man wird feststellen, daß dieses System am Himmel erstklassige Leistung erbringt.