Über die Vergleichbarkeit von Certifikaten

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Über die Vergleichbarkeit von Certifikaten

Bei der Qualitäts-Diskussion für optische Systeme bieten selbst Certifikate noch
kein verläßliches Mittel, sich über die Güte von Optiken ausreichend informieren
zu können. Bei bestimmten opt. Systemen bedeutet die Strehl-Angabe eher eine
Verschleierung der tatsächlichen Situation, informiert also nicht wirklich. Auch
wird häufig übersehen, daß ein hoher Strehl (der ja nur den Öffnungsfehler in
der Meßwellenlänge misst), bei anderen Wellenlängen ganz anders ausfallen kann,
(siehe Gaußfehler), dieser Umstand aber im Certifikat nicht auftaucht. Betrifft u.a.
Frauenhofer-Systeme und SC-Systeme.

Sehr schnell werden dann Certifikate oder auch nur Messungen insgesamt verworfen,
weil sie zu wenig differenziert vom Endverbraucher gewürdigt werden können. Man
sucht verzweifelt nach internationalen Standards, die es aber mit letzter Gültigkeit
leider nicht gibt. Für die preiswerten Geräte gibt es ohnehin keine Certifikate, was
man insgesamt als sinnvoll anerkennen sollte, um die Streitkultur in unserem Land
nicht noch mehr zu beflügeln.

Jeder Prüfer, auch wenn er über die Erfahrungen eines Feinoptikers verfügt, wird
immer nur differenzierte Stellungsnahmen mit den üblichen Unschärfen abliefern
können und seine Würdigung in Beziehung setzen zu Gebrauch und Preis des
einzelnen Gerätes. Eine absolute Institution kann er also nie sein, auch wenn
einzelne "Kunden" dies immer wieder fordern. Wenn ein Prüfer hochwertige
Industrie-Anlagen benutzt, dann steht der Prüfpreis in keinem Verhältnis zum
Anschaffungspreis des opt. Systems - und unentgeldlich kann keiner prüfen, auch
nicht der private Prüfer, der für den Sternfreund wesentlich preisgünstiger arbeitet.

So fallen die Certifikate und die dazu benutzten Meßeinrichtungen von Produkten aus
Rußland, Taiwan, China, USA, England höchst unterschiedlich aus. Allein dieser
Umstand nährt in der "deutschen Seele" erhebliches Mißtrauen, ob da alles mit rechten
Dingen zugegangen sei. Und weil das öffentliche Interesse, anders als bei lebenswichti-
geren Bereichen, in unserem Falle sehr gering ausfällt, kann man das Certifikat des
einen Prüfers nur einem anderen in die Hand drücken, um das Ergebnis zu hinterfragen.
Und wenn dann ein solcher Prüfer auch noch aus dem Amateur-Bereich kommt, weil die
Überprüfung von Optiken sonst nicht bezahlbar wäre für den "normalen" Sternfreund, dann
hat er als erstes ein Legitimations-Problem, und das nicht erst seit heute. Man fragt ihn ,
ob seine Meßergebnisse denn überhaupt stimmen? Und weil ihn diese Frage selbst
von Anfang an umtreibt, will der private Prüfer, also ich selbst am allermeisten wissen,
wie genau meine Einrichtung den funktioniert, wie genau meine Zusatz-Optiken sind etc.
(Daraus entstehen einschlägige Kontakte zur Industrie, denn von irgendwoher muß ja
das Wissen und die Kenntnis der meßtechnischen Probleme her kommen.) Deshalb
habe ich immer wieder meine eigene Meßgenauigkeit überprüft, wie man an den nach-
folgenden Beispielen erkennen kann.

Im folgenden Beispiel geht es um das Certifikat eines TMP-APO 100/800, dessen
Überprüfung ich mit meiner Einrichtung vorgenommen habe mit nahezu den gleichen
Ergebnissen.

01 TMP 100/800 Triplet-Apochromat



01 Während beim Sterntest auf einfachen Durchgang, eben gegen einen Stern, geprüft wird,
entstehen die genaueren Tests immer in Autokollimation gegen einen bekannt genauen
Planspiegel, in meinem Falle absichtsvoll von Zeiss, weil mir solche Fragen nicht zum
ersten Male gestellt worden sind.

02 Die 3-D-Darstellung und der Öffnungsfehler



02 Über ein Interferogramm bekommt man ein Streifenbild, dessen Abweichungen man wie
die Höhenlinien einer Landschaft auffassen kann. Obwohl es beim Phasenshift-Interfero-
meter noch etwas anders funktioniert, läßt sich aber im konkreten Beispiel - auf einen
Spiegel übertragen - sagen, daß die bilderzeugende Wellenfront-Fläche in der Mitte etwas
tiefer liegt, dann in einen Ringwall übergeht, um am Rand wieder leicht abzusinken. Soweit
die grobe Beschreibung der 3-D-Darstellung. Man beachte bitte, daß das Certifikat eine
Serien-Nummer enthält, für die Zweifler unter uns! Bei einem Intes-Spiegel-Certifikat
fehlte eine solche Nummer, trotzdem entsprachen sich auch dort die beiden Meßergeb-
nisse.

03 Ein Interferogramm fehlt leider



03 dafür sieht man aber den Testaufbau in einer Schema-Zeichnung und die zur Optik
gehörenden Meßwerte. Wichtig dabei ist die Angabe der Wellenlänge, hier 532 nm
Würde man bei 632.8 nm messen käme aus zwei Gründen ein anderes Ergebnis heraus:
Die längere Wellenlänge macht das Ergebnis "genauer", in ihr steckt der Gauß-Fehler,
also der farb-abhängige Öffnungsfehler drin, weil besonders bei Achromaten aber auch
Apochromaten nicht jede Wellenlänge den gleichen Öffnungsfehler hat, wäre natürlich
schön, iss aber nicht immer so. Vom Farblängsfehler noch gar nicht geredet, der für die
Farbsäume bei manchen Teleskopen zuständig ist.

04 Überprüfung des Prüfers



04 Hier werde eigentlich ich überprüft - weil ich davon ausgehe, daß die Meßeinrichtung
eines namhaften APO-Herstellers stimmen sollte. Und nachdem ich diesen Test bereits
mit unterschiedlichen Certifikaten selbst durchführte, kenne ich mittlerweile meine eigene
Genauigkeit. Der Strehlwert stimmt nahezu punktgenau, der RMS-Wert ebenfalls. Lediglich
der PV-Wert fällt bei mir besser aus. Warum? Hätte ich vom russischen Hersteller ein
fotografisches Interferogramm, könnte ich die Sache noch genauer erklären, so bin ich auf
das Interferogramm angewiesen, das ich selbst erzeugt habe bei dieser Optik. Unabhängig
davon sieht man eine schöne Entsprechung der beiden 3-D-Darstellungen, also die des
russischen Herstellers, und die meines Auswert-Programmes. Also "Mulde" in der Mitte,
"Ringwall" und tieferliegender Randbereich. (Viel Auskunft hingegen geben auch diese
3-D-Darstellungen nicht)

05 Überdimensionierte Darstellung



05 Hätte das Interferogramm ansteigende Streifenabstände, käme ein Koma/Astimatismus-
Effekt zum Tragen: Also die Streifenabstände sind gleich ledigliche eine geringfügige Un-
Symmetrie zwischen linker und rechter Hälfte kann man bei genauer Betrachtung erkennen.
Höchstwahrscheinlich ein Zentrierfehler, möglicherweise auch ein Justierfehler in der Test-
anordnung, obwohl ich sorgfältig am künstlichen Stern mit Höchstvergrößerung von
640-fach justiert habe. Erkennbar wieder die "Mulde" in der Mitte. Der mittlere Streifen zeigt
von 12.00 Uhr her gesehen das Profil der Wellenfront. Also erkennt man auch den flachen
"Wall" und den tiefer liegenden Rand. Nur bei einem Takahashi habe ich noch perfektere
Flächen gesehen. Dieses Interferogramm wird nun zur Auswertung benutzt. Und über
dieses Interferogramm ermittle ich in meinem Fall einen PV-Wert von L/9 wave, während das
russ. Certifikat auf einen Wert von knapp L/6 PV wave kommt. Es könnte auch beim Herstel-
ler ein Justierfehler sein, vielleicht ein kontrast-reicheres Interferogramm, vielleicht auch
die Differenz zwischen meiner Meßgenauigkeit und der des Herstellers. Im Fall des INTES-
Newton-Spiegel lag ich mit einem Prozent-Punkt schlechter beim Strehl, in diesem Fall
entspricht sich der Strehl und lediglich der PV-Wert fällt bei mir besser aus. Was es auch ist,
daß die isolierte Betrachtung des Strehls in diesem Fall sogar unsinnig sein kann, will ich
im zweiten Laborbericht erklären.

06 Der Bath-Interferometer



06 Meine Webseiten enthalten auch eine detaillierte Funktions-Beschreibung des vom
Sternfreund Karl-Ludwig Bath, Emmendingen, etwa 1970 entwickelten Interferometers.
Der Vorteil dieses Interferometers liegt darin, daß er sogar mit Weißlicht funktioniert.
Das ist besonders bei den Refraktoren wichtig, wo man durch die einzelnen Wellenlängen
hindurch die Genauigkeit wissen möchte. Eine kontrastreiche Abbildung der Interfero-
gramme ist jedoch von Feinheiten der jeweiligen Bauteile abhängig, sodaß man nicht
frustriert sein sollte, wenn ein Nachbau nicht sofort gelingt.

Wenn man also die Frage stellt, wer überprüft die Prüfer, dann sollte man von der alten
deutschen Tugend ausgehen, daß der Prüfer sich selbst gegenüber wohl am kritischten
ist und über seine eigenen Messungen ganz genau Bescheid weiß, zumal er absichtsvoll
bereits über zwei Jahrzehnte Kontakte zu Fachleuten aus der Industrie pflegt.

Dieser 2. Abschnitt konzentriert sich mehr auf einen Vergleich von zwei sich ähnelnden
Objektiven, die trotz ähnlicher optischer Daten bzw. ähnlicher Strehl-Werte erhebliche
Unterschiede hinsichtlich des Ronchi-Gittertestes, des Phasenkontrast-Testes und des
Spalt testes haben: Sie unterscheiden sich erheblich über den Farblängsfehler, der im
Falle des einen Objektives zu ungünstigeren Ergebnissen führt. Dabei sollte deutlich
werden können, welchen Stellenwert der Ronchi-Gitter-Test und der Interferometer-Test
haben kann, und was man mit ihnen messen bzw nicht messen kann.

21 Ein japanischer ED-2-Linser mit hohem Strehlwert, aber Farblängsfehler



21 Um also nicht in eine Auseinandersetzung hinein zu laufen mit den Händlern, die das
folgende Objektiv vertreiben - keiner kann nur Spitzenprodukte verkaufen - soll dieser Refraktor
102/920 mit einem ähnlich hohen Strehlwert dem TMP-APO-Refraktor gegen-
übergestellt werden, weil an diesem Beispiel sowohl die Strehl-Diskussion ad absurdum
geführt werden kann, wie sich der Wert einer Ronchi-Gitter-Messung zeigt: Man muß nur die
richtige Gitterkonstante wählen: In diesem Fall 20 linepairs/mm. Je höher die Gitterkonstante,
um so größer die Beugungs-Effekte bzw. Farbzerlegung des Weißlichtes, wie man
an einigen späteren Beispielen erkennt. Der einzige Unterschied zum ersten APO ist also
der störende Farblängsfehler von ca. 0.15 mm zwischen blau/grün und rot, der später ein-
deutig nachgewiesen wird.

22 Das quantitative Meßergebnis für 532 nm mit ähnlich guten Werten.



22 In diesem Fall kehrt sich der Öffnungsfehler um. Hier wird aus der "Mulde" ein kleiner
"Berg".

23 Das Referenz-Interferogramm



23 Hier braucht man dringend einen weiteren Test, um etwas mehr über die exakte Korrektur
zu erfahren. An dieser Stelle ist der Interferometer tatsächlich zu ungenau, und der Ronchi-/
Foucault-Test genauer, wie ich in vielen Beispielen selbst erlebt habe.

24 Der Spalt-Test zeigt die ganze Wahrheit



24 Auf dem linken Testbild meines 0.01 mm breiten Lichtspaltes erkennt man ein nahezu
farbreines Bild beim APO im doppelten Durchgang. Ganz deutlich bei der Konkurrenz-Optik
der Farblängsfehler, der bei diesem Test am deutlichsten gezeigt werden kann. Bei hoher Auf-
lösung und allergrößten Ansprüchen wird man sich daran stören, daß der Kontrast und die
Auflösung farblich durch einen Rotsaum gestört wird, der bei 736-facher Vergrößerung im
doppelten Durchgang klar ins Auge fällt. Am Himmel wird das wahrscheinlich sogar weniger
stören, als als Testobjektiv, wie ich es für meine Messungen brauche. (Das war also für mich
der Grund, mir eine solche Optik zuzulegen: Zur Prüfung von Okularen!)


25 das russische Objektiv im Phasenkontrast-Test



25 Die Aufnahme entstand ohne Interferenz-Filter !!! Zu sehen die gleichmäßige Ausleuch-
tung und der zarte Öffnungsfehler

26 das japanisiche Objektiv im Phasenkontrast-Test



26 Wieder ohne Interferenz-Filter, ähnlicher Öffnungsfehler - invers dargestellt, aber deut-
liche Farbeffekte allein zwischen blau und grün. Dieser Effekt kommt dadurch zustande,
daß die Schnittweiten der Spektralfarben verschieden sind, und blau wegen der längeren
Schnittweite intrafokal gesehen wird, während grün, dessen Schnittweite kürzer ist, bereits
extrafokal liegt. Eine exakte Messung geht über den Foucaulttest und exakten Interferenz-
Filtern. Bei einem FH-Objektiv kommt In der Regel zuerst die Schnittweite von grün, gelb,
dann rot und am weitesten zurück liegt die Schnittweite von blau. Ein Voll-APO vereinigt
üblicherweise grün, gelb und rot in einer Schnittweite und für grün sollte der Öffnungsfehler
nahe Null sein.

27 Der geschmähte Ronchi-Gitter-Test intrafokal bei 20 lp/mm doppelter Durchgang



27 Nicht missen möchte ich den Ronchi-Gitter-Test. Deutlicher kann man die Farbrein-
heit einer Optik nicht zeigen, wenn man das Ronchi-Gramm mit dem folgenden Bild
vergleicht. Die Farbeffekt am Rand sind spektral-Effekte wegen der hohen Gitterkonstanten
von 20 lp/mm die sich wegen des doppelten Durchganges mit dem Faktor 2 multipliziert.
Mit einem 50 lp/mm oder gar 100 lp/mm läßt sich dieser Effekt noch stärker demonstrieren,
mit einem 670 lp/mm könnte man dann das allerschönste Spektrum erzeugen.
Trotzdem zeigt der Ronchi-Gitter noch erheblich mehr: Man sieht die Korrektur ist fast perfekt,
in der Mitte hauchzart überkorrigiert, ist hier die Orientierung eindeutiger als beim I_Gramm,
wo man Orientierungs-Probleme haben kann. Die gleichmäßige Ausleuchtung der Streifen
ist ein massiver Hinweis, daß man es mit einer hochwertigen Politur zu tun hat. Man hat
also bereits über den Ronchi-Test eine Aussage über die Flächenglattheit. Die beiden
letztgenannten Gründe sind es auch, weshalb einer der Händler diesen Test anbietet. Natür-
lich spielen beim Testaufbau weitere Feinheiten eine Rolle, aber für die Grundaussage:
Korrektur OK, Flächenglattheit OK ist dieser Test sogar am Himmel völlig ausreichend.
Mir dient dieser Test grundsätzlich als genaue Bestimmung der Korrektur einer Optik. Man
muß sich mit den Gitterkonstanten auskennen und mit der Justage der Gitterlinien zum
Spalt und mit der Spaltbreite und mit der Anzahl der Streifen und mit dem Laufen der
Streifen über die Fläche, und, und, und . . . . Also bitte etwas mehr Respekt vor dem Herrn
Ronchi, das war ein ganz "gescheites Haus" !

28 Der geschmähte Ronchi-Gitter-Test intrafokal bei 20 lp/mm doppelter Durchgang
Diesmal der Japaner



28 Den Unterschied brauche ich nicht mehr groß erklären, den sieht Jeder!!
Auch die Situation des Öffnungsfehlers kann deutlicher nicht gezeigt werden! Die Bilder sind
nicht gleichzeitig entstanden, sondern mit einem Abstand von ca. 4 Wochen.

29 obere Reihe der APO im Ronchi-Test durch die Farben blau/grün/rot



29 untere Reihe das jap. Objektiv. Im blauen ist der Japaner besser, bei grün ziemlich
gleich, bei rot der APO besser korrigiert, der Japaner unterkorrigiert. Zum Farblängsfehler
taugt dieser Test nicht, aber für den Gauß-Fehler ein prima Test, der Ronchi-Gitter-Test.

30 obere Reihe: APO, der Phasenkontrast-Test durch die Farben blau/grün/rot



30 untere Reihe das jap. Objektiv. Marginal die bessere Fläche beim APO. Schade, daß
der Farblängsfehler das Vergnügen ein bißchen stört, für die Praxis am Himmel ist es
nach Aussagen von Beobachtern ebenfalls eine Hochleistungs-Optik. Allerdings entfalten
beide Objektive ihre Qualität erst, nachdem sie genügend Zeit zum Auskühlen hatten. Das
war nämlich der Fehler eines Sternfreundes. Der erste Blick durch das un-temperierte APO
zeigte mir zunächst eine völlig überkorrigierte Optik. Da ich diesen Effekt ja kenne, mußte
ich ihm also erst einmal zwei Stunden Zeit für die Temperatur-Angleichung geben. Dann
aber . . . !

31 Ein Weißlicht-Interferogramm des APO



31 erzeugt solche schönen bunten Interferogramme, bei Newton-Spiegeln aus dem
Krümmungs-Mittelpunkt sehr beeindruckend. Hängt mit der Wellenlänge der Spektral-
farben zusammen.

32 Ein Weißlicht-Interferogramm des Japaners



32 Fazit: Das Bewußtsein, daß für eine hochwertige Optik auch ein hochwertiger Preis zu
zahlen wäre und umgekehrt, hat sich noch nicht überall durchgesetzt. Auch garantiert ein
renommierter Herstellername noch keine Spitzen-Qualität, auch andere Lieferanten aus den
Billiglohnländern fertigen hochwertige Optik. Für Spitzenoptik nur Schnäppchenpreise bezahlen
zu wollen, geht nicht. Das erlebe ich manchmal selbst, wenn einige der Sternfreunde mir drei
Stunden interessiert bei der Arbeit zuschauen, hinterher jedoch Probleme mit dem Auffinden
ihrer Geldbörse haben.

[apmtelescopes]

Hallo Wolfgang

ein paar kurze Antworten zu deiner Testvorstellung

1, Warum bekommst du besseren PV Wert raus ? Wie du siehst scannt LZOS die komplette Oberfläche ab und nimmt damit jeden Minipeak , selbst wenn er nur 0.5 quadratmilimeter groß ist, solche Peaks gehen bei der Streifenauslösung verloren

2, du sagts würde die TMB optik im Roten vermessen, währe das Ergebniss besser als im grünen, das glaube ich nicht, da wir es hier mit einer Refraktionsoptik zu tun haben und nicht mit einer Spiegeloptik, bei der Refraktorionsoptik wird im grünen optimiert, ( jedenfalls im Idealfall), demzufolgen ist dann Rot und Blaub im ideafall immer schlechter

[Rohr]

Hallo Markus,

der Unterschied zwischen meinem Bath-Interferometer und einem PSI
(PhasenShiftInterferometer) wie sie ihn wahrscheinlich bei TMB benutzen -
vielleicht bestätigst Du mir dies - wäre das genauere
Abscannen der Fläche durch das Shifting der Streifen beim Meßvorgang.
Da sieht dann dieser PSI noch Feinheiten, die mein Bath-Interferometer
vielleicht nicht mehr sieht.

Beide Interferogramme/Streifenbilder sind aber bei 532 nm (grün) ent-
standen, und damit vergleichbar. Die Auswertung erfolgte damals mit dem
Keller-Programm, das dem FringeXP in nichts nachsteht.

Meine Aussage, daß dieses Objektiv bei 632.8 nm wave noch besser sein
könnte bezieht sich auf das Ronchi-Gramm: Wenn Du nämlich das
"grüne" anschaust, dann erkennst Du eine geringfügige Überkorrektur,
die bei "rot" nicht so deutlich ausgeprägt ist. Der Unterschied liegt jedoch
bei allerhöchsten 1-2% Punkte Strehl, fällt also in der Praxis nicht ins
Gewicht. Es wäre nicht das erste Objektiv (siehe AstroPhysics), das bei
632.8 nm wave besser ist als bei 532 nm wave. Das hat möglicherweise
auch damit zu tun, daß früher nicht bei 532 nm wave sondern bei 632.8
nm wave gemessen wurde.