Aktueller
Status: CSFR erfolgreich überarbeitet und in
Betrieb
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Am 2.7.2006 war es so weit: Der CSFR
hatte sein First Light. Dieses war in den Wochen vorher immer wieder
verschoben worden, da entweder das Wetter oder mein Terminkalender
nicht mitspielen wollten.
Leider erwies bereits der erste Blick durch
den Sucher, dass die Konstruktion überarbeitet werden musste. Wie
man auf dem
First-Light-Foto unschwer erkennen kann, lag über dem
eigentlichen
Sonnenbild
leicht versetzt ein unscharfes Doppelbild:
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Ein Klick
auf das Bild öffnet eine größere Version
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Das Doppelbild wird durch die Symmetrie
des 2x45°-Prismas
verursacht:
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Vorne fallen 100 % des Sonnenlichts auf die
erste Kathetenfläche des Prismas (schwarzer Strahl). Da das Prisma
unvergütet ist, werden an der ersten Grenzfläche ca. 4 % des
Lichts zur Kamera hin reflektiert (roter Strahl), während 96 % auf
die Hypothenusenfläche des Prismas fallen (grün). Wegen des
Auftreffwinkels von etwa 41° findet dort Totalreflexion statt und
die 96 % gelangen zur zweiten Katheten- fläche unten. Dort tritt
das Licht nun leider nicht vollkommen
aus dem Prisma (und damit aus dem
Teleskop) aus, sondern nur zu 96 % von 96 %, also 92,16 % (blauer
Strahl)! 4 % von 96 % des Lichts, also 3,84 % werden wieder
zurückreflektiert (grün). Über eine weitere
Totalreflexion an der Hypothenusenfläche gelangt dieses Licht
wieder zur ersten Kathetenfläche. Dort werden 96 % der 3,84 %,
also
3,69 % hindurchgelassen und leicht versetzt, aber parallel zum
roten Strahl, in Richtung Kamera geworfen
(grün). So erklärt sich die große Helligkeit des
Doppelbildes, das fast genau so hell ist wie das Hauptbild: 3,69 %
gegenüber 4 % des Sonnenlichts. Die Unschärfe des
Doppelbildes ergibt sich aus der
größeren Weglänge des grünen Strahls durch
das Prisma gegenüber dem roten Strahl.
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Hinweisen von Matthias Knülle
und Wolfgang Lille folgend, baute ich das Prisma testweise anders
herum ein,
so
dass nun die Hypothenusenfläche zum Objektiv zeigte. Doch wieder
ergab sich ein gleich helles Doppelbild, das lediglich
etwas größer und unschärfer war als zuvor. Im
Prinzip bleibt das Problem nämlich genau das gleiche:
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Das
Problem des Doppelbildes ist der Verwendung eines
symmetrischen
2 x 45°-Prismas immanent und hätte daher bei richtiger
Vorüberlegung erkannt und vermieden werden können.
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Als Lösungen boten sich folgende
Ansätze an:
1. Verwendung eines anderen, asymmetrischen Prismas, etwa eines
Herschelprismas
2. Auffügen eines asymmetrischen Glaskeils auf eine
Kathetenfläche des vorhandenen Prismas
3. Auffügen einer Plankonvex- oder Plankonkavlinse auf eine
Kathetenfläche des vorhandenen Prismas
4. Asymmetrisches Abschleifen des vorhandenen Prismas
Diese Ansätze erhielten den Clou der Konstruktion, nämlich
dass 96 % des Sonnenlichts hinten
wieder aus dem Tubus austreten.
Andere Ansätze waren:
5. Schwärzen der beiden Kathetenflächen des Prismas und
Anbringung von Kühlkörpern sowie eventuell eines
Lüfters am Tubusende
6. Verwendung eines Planspiegels statt eines Prismas, kombiniert mit
einem Sonnenfilter vor dem Objektiv
Diese beiden Ansätze verließen das ursprüngliche
Konzept und schieden daher aus.
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Am günstigsten erschien zunächst Ansatz
2: Es wird
zwar,
wie bei (1), ein neues Prisma benötigt, doch musste dieses, anders
als
bei (1), keine hohe Qualität haben, da es nur den ausfallenden
Lichtanteil beeinflusst und nicht das Bild selbst.
Ursprünglich
nahm ich an, hierfür auch ein
Prisma aus Acrylglas, dass relativ billig zu haben gewesen
wäre, nehmen
zu können.
Doch schied diese Lösung aus, da an dem Übergang Glas/Acryl
wieder eine Reflexion auftreten würde, die zu einem Doppelbild
geführt hätte. Das Zusatzprisma müsste aus der
selben
Glassorte sein. Nachfolgend
der zeichnerisch/rechnerisch ermittelte Strahlengang für ein
aufgesetztes 39°/51°- Prisma:
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Wie man sieht, tritt das Doppelbild unter
einem
etwa 14° steileren Winkel aus dem ersten Prisma aus und
verschwände daher in der Schwärzung der Tubusinnenwand. Doch
gilt
es, die Kosten gegenüber Lösung 1 abzuwägen: statt
eines zusätzlichen Prismas kann man nämlich gleich ein neues,
reinrassiges Herschelprisma verwenden. Das aber war mir zu teuer.
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So wurde versuchshalber Lösung 3
beschritten: das
Auffügen einer Plankonvexlinse auf das vorhandene Prisma. Eine
solche Linse hatte Matthias Knülle nämlich noch in einer
seiner famosen Wühlkisten: die Kondensorlinse eines
Diaprojektors. Diese hatte eine sehr starke Wölbung und
dementsprechend eine sehr kurze Brennweite. Dadurch wird das
Doppelbild stark defokussiert. Am 4.11.2006 machte ich den
Versuch,
mit einem kleinen Tropfen Öl.
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Doch das Doppelbild
erschien nach wie vor, wenn auch deutlich dunkler. Offenbar
reflektierte die Fügefläche zwischen Prisma und Linse immer
noch zu sehr; wahrscheinlich waren die Glassorten unterschiedlich. So
blieb Lösungsansatz 4, das asymmetrische Abschleifen des Prismas.
Hierfür benötigte ich professionelle Unterstützung: Ein
Optiker der Firma
Arnold&Richter
Cinetechnik schliff mir mein Prisma an der einen Kathete um 10° ab.
Außerdem wurde seitlich schwarzer Samt
aufgefügt.
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Damit ist das Prisma jetzt asymmetrisch mit
Winkeln von 45° -
80°
- 55°. Das Geisterbild fällt nun unter einem anderen
Winkel aus
als das Hauptbild:
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Nach dem
Einbau und der erneuten Justage des Prismas hatte der CSFR dann am
14.9.2007 auf der Sternwarte Königsleiten sein Second Light.
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Fortsetzung
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| Stand: 14.9.2007
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| Kontakt:
slansky(ätt)hff-muc.de
(ätt durch @ ersetzen...) |
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