Projekt CSFR - Bau eines chromatischen Sonnen- Faltrefraktors

Teil I: Grundüberlegungen

Aktueller Status: CSFR erfolgreich überarbeitet und in Betrieb genommen
 
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Im Frühjahr 2005 - meine anderen beiden Selbstbauprojekte ANT und GFA waren noch in Arbeit - kam mir die Idee zu einem fotografischen Sonnenteleskop, dessen optisches System lediglich aus einer einzelnen Sammellinse mit einem einfach gefalteten Strahlengang bestehen sollte. Das entscheidende Konstruktionsmerkmal, das ich so auch noch bei keinem anderen Teleskop gesehen habe, ist die Verwendung eines Glasprismas anstelle eines Umlenkspiegels, wobei das Glasprisma den größten Anteil des Sonnenlichts seitlich aus dem Tubus ausspiegelt und damit ähnlich wie ein Herschelkeil wirkt. So taufte ich meine Konstruktion "CSFR": Chromatischer Sonnen- Faltrefraktor.
 


Was sollte der CSFR leisten? Ziel sollte sein, die Sonnengranulation aufzulösen.

Bei Verwendung einer einzelnen Linse läßt sich natürlich der auf der Dispersion des Glases beruhende Farbfehler nicht korrigieren. Das ist aber auch gar nicht nötig, wenn man sich auf einen engen Wellenlängenbereich beschränkt. Ein für die Sonnen- beobachtung besonders geeigneter Schmalbandfilter ist der "Solar-Kontinuum Filter" der Firma Baader. Er hat bei einer Wellenlänge von 540 nm - also Grün - eine Halbwertsbreite von 8 nm.

Meine erste Skizze des CSFR sah dann so aus:
  

 
Ursprünglich wollte ich als Objektiv ein einfaches Brillenglas verwenden. Ein Besuch bei einem Augenoptiker - es war der erste meines Lebens, denn ich trage keine Brille - ergab, dass Brillengläser von der Firma Zeiss mit Brechkräften von 1, 0.75, 0.5 und 0.25 Dioptrien bei einem maximalen Durchmesser von 70 mm gefertigt werden.

Diese Brechkräfte entsprechen Brennweiten von 1000 mm, 1333 mm, 2000 mm bzw. 4000 mm. Gewählt wurden zunächst 2000 mm. Hierbei ergibt sich eine Abbildung der Sonnenscheibe mit einem Durchmesser von 19 mm in der Filmebene, was gut in das Kleinbildformat von 24x36 mm hinein passt.

Allerdings hatte mir die Handhabung eines 2 m langen und sehr dünnen Teleskop- tubus mit der Aussicht, auf dem Boden liegend durch den Kamerasucher am Rohr- ende blicken zu dürfen, von Anfang an nicht gefallen. Als Lösung bot sich ein gefalteter Strahlengang an. Während beim Schaer-Refraktor der Strahlengang Z-förmig, d.h. zweifach gefaltet wird, entschied ich mich für eine einfache Faltung nach Nemec mit nur einem, leicht schräg stehenden Planspiegel. Hierdurch reduziert sich die Tubus- länge auf etwa die Hälfte der Brennweite. Der Einblick erfolgt von oben her nach unten in Richtung des Spiegels, d.h. von der Sonne weg. Durch die lange Brennweite kann die Winkelung des Strahlengangs, die bei zunehmender Schräge zu stärkerem Astigmatismus führt, vergleichsweise gering gehalten werden.

Als eigentlicher Clou des CSFR wird nun der Planspiegel als Glasprisma ausgeführt. Dadurch werden nur rund 4 % des Sonnenlichts reflektiert und die anderen 96 % durch eine seitliche Öffnung am hinteren Tubusende nach außen abführt. Damit entfällt der Sonnenfilter vor dem Objektiv und die Zahl der Glas-Luft-Flächen im Strahlengang wird gering gehalten. Zum Vergleich: ein Fraunhoferrefraktor mit einem Objektivsonnenfilter kommt (ohne weitere Filter) auf insgesamt sechs Glas-Luft-Flächen - gegenüber nur dreien bei meinem CSFR.

Und noch eine weitere Idee wurde von Anfang an in die Konzeption aufgenommen: statt eines klassischen Okularauszugs, der bei einer Beladung mit Kamera, Filter- schubladen und eventuellen Projektionsadaptern stark biegebelastet sein würde, sollte die Auszugsverstellung über ein fest mit dem Tubus verbundenes Balgengerät bestehen.

Bei der Bestellung des Brillenglases erlebte das Projekt CSFR einen ersten Rück- schlag: Brillengläser werden üblicherweise konkav-konvex ausgeführt. Was für den Strahlengang des Auges günstig ist, ist für den Strahlengang eines Teleskops aber ungünstig. So machte ich mich auf die Suche nach einer plankonvexen Linse mit 2000 mm Brennweite und einem Durchmesser von 80 mm. Diese Suche dauerte mehrere Wochen. Sechs Firmen in Deutschland hätten eine solche Linse liefern können, doch die Preise differierten gewaltig, je nach dem, ob es sich um einen Sortimentsartikel oder um eine Sonderanfertigung handelte: Das günstigste Angebot lag bei 165.- € für eine unvergütete und das teuerste bei über 1700.- € für eine vergütete Linse...

Doch dann nahte unverhofft die Lösung, und zwar sogar zum Nulltarif: von einem befreundeten Kameramann und Kameratechniker, Herrn Gerhard Fromm, erhielt ich eine Nahlinse einer russischen 16mm Filmkamera vom Typ Krasnogorsk. Es ist eine unvergütete Linse mit genau 1734 mm Brennweite in einer Fassung mit Filtergewinde E 77. Der freie Linsendurchmesser beträgt genau 71 mm. Perfekt. Damit konnte es an die Berechnung und an die Konstruktion gehen.
 

 

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Stand: 14.9.2007     


Kontakt: slansky(ätt)hff-muc.de (ätt durch @ersetzen...)
 
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