07.08.2015, 18:57
Wie schon angekündigt, setzte ich mal die Veröffentlichung der Korrespondenz mit Vladimir Sacek über das TAL-250K fort.
Wenn es eine Problemzone bei den TAL-250K gibt, dann ist es (wie schon oft erwähnt) die sphärische Aberration. Irgendwie sind sie schon Diven, diese Teleskope ... leider hilft hier kein Erdnuss-Schokoriegel, aber dafür vielleicht was anderes. Das wurde auch mal zum Thema einer Unterhaltung mit Vladimir Sacek.
Das Nachfolgende ist aber vor allem nicht als Möglichkeit zu sehen ein vorhandenes Teleskop mal auf die Schnelle zu überarbeiten (wenn man gleich liest was man tun müsste, wird das eh' sehr schnell klar werden), sondern geht viel stärker in die Richtung mal rein theoretisch zu überlegen, was man im optischen System verändern müsste um die sphärische Aberration zu beeinflussen.
Letztlich führt das aber an einen Punkt wo man konstatieren muss, dass, wenn NPZ-Optics zu solchen (Reparatur)Eingriffen fähig und in der Lage gewesen wäre, sie wohl auch die TAL-250K gleich von Anfang an aberrationsärmer hinbekommen hätten.
Der erste Gedanke unsererseits war, ob nicht der Abstand zwischen Meniskus- und Manginlinse in der Korrektoreinheit (dazwischen ist eine Art "Distanzring/Spacer" eingefügt), auch sphärische Aberration beeinflussen könnte (bei Doublet/Triplett APO Systemen hat deren Linsenabstand zueinander ja signifikanten Einfluss auf die Abbildungsqualität).
Zur Überraschung ist dem nicht so, schreibt Vladimir Sacek, als er das simulierte:
"Den Abstand über den Spacer zu verändern hilft kaum und würde stattdessen nur einen Farblängsfehler einführen.
Die "einfachste Möglichkeit" die sphärische Aberration zu beeinflussen wäre es stattdessen den Radius der verspiegelten Rückseite der Manginlinse zu ändern, z.B. die Änderung des Radius um 1,3% (5mm bei einem gegebenen konkaven Radius von 374.5mm bei einem 250mm f/1.9/8.6 System (das sollte der Realität sehr nahe kommen). So ein Eingriff führt zu einer Veränderung von 1/3 wave p-v Unterkorrektur/Überkorrektur mit dem engeren/weiteren Radius und das ohne signifikante Auswirkungen auf andere Aberrationen zu haben.
Die Änderung der Radien führt aber zu einer Verlängerung/Verkürzung des Backfokus um rund 30mm, beziehungsweise zu einer 4-5%igen Verlängerung/Verkürzung der Systembrennweite. Möglicherweise ist das der Grund, warum das bei den TAL-250K nicht gemacht wurde.
Die Alternative wäre die Asphärisierung der Oberfläche um rund 0.11 conic (negativ um eine Unterkorrektur einzubringen, positiv in Richtung Überkorrektur). Dies würde dann weder den Backfokus, noch die Systembrenweite, noch andere Aberrationen zu verändern (letztlich also das was Celestron bei den Sekundäreinheiten seiner SC's [i.e. der Schmidtplatte] macht).
Möglicherweise ist es der bequemere Weg die "Vorderseite" der Manginlinse zu asphärisieren, da sie nicht verspiegelt ist, aber bei deren Radius (angenommen wurden rund 1055mm konvex) müsste man für denselben Effekt eine conic von 8 (!) annehmen (negativ um eine Überkorrektur einzubringen und umgekehrt).
Die sphärische Aberration eines TAL-250K ist überwiegend primäre sphärische Aberration, die - um sie reduzieren - möglichst optimal mit der sekundären sphärischen Aberration ausbalanciert werden muss. Das ganze macht aber nur Sinn, wenn kein signifikanter axialer Astigmatismus vorliegt."
Fazit: Ein TAL-250K mit einer erheblichen sphärischen Aberration, lässt sich nur durch eine Umarbeitung der Linsenelemente verbessern. Veränderungen, die die Linsen in ihren originalen Dimensionen belassen, sind wirkungslos.
So ernüchternd das Fazit ist, so schonungslos zeigt es auch die Fertigungsprobleme bei NPZ-Optics. Denn grundsätzlich kann das System recht ambitioniert gefertigt werden. Rechnerisch liegt das Designminium wohl bei 0.03-0.04 RMS Wave; die Unschärfe liegt an den nicht exakt bekannten Designparametern. Aber die hochpräzise Fertigung der Linsenradien, deren Einfluss ja durch den doppelten Strahlendurchlauf noch weiter steigt, hat NPZ nie in den Griff bekommen. Die Manginlinse am "Korrektorende" ist ja rückseitig verspiegelt, kehrt den Strahlengang damit wieder um, so dass alle Linsen nochmals durchlaufen werden.
Die recht zahlreichen TAL-250K die als "underperformer" irgendwas knapp über 0.6 Strehl aufweisen, entstammen solchen qualitätsarmen Fertigungsprozessen. "Fotoqualität" ist das ironische Label, das in Moskau solchen Geräten verliehen wird. Natürlich gibt es auch bessere TAL-250K, aber das resultiert weniger in einem Qualitätsmangement, sondern ist die Folge wenn die Streuung der gefertigten optischen Elemente mal eher zufällig in der Nähe der "idealen" Werte landet, als dass Elemente mit ganz weiten Qualitätstoleranzen miteinander kombiniert werden (müssen).
So ergibt sich aus meiner Einschätzung und Beobachtung der letzten 5 Jahre eine klassische Gaußkurve (Glockenkurve, Zufallsverteilung) mit den Topwerten bei 0.94 Strehl und den Flopwerten bei 0.60 Strehl. Wenn dem wirklich so wäre, dann lässt die Mathematik einen einfachen Rückschluss zu (so eine "Normalverteilungskurve" ist ja dann symmetrisch): Durchschnittliche Qualität (~ Spitze der Kurve ~ Masse der TAL-250K) ist um die 0.77 Strehl. Leider spricht einiges dafür ...
Eigentlich schade, wie man ein so interessantes Design "gegen wie Wand fahren" kann.
Andererseits: Höhere Qualitätsanforderung führt halt konsequenterweise zu einem höheren Preis und viele kaufen dann halt doch wieder billig. Und ob solche qualitätsgesicherten TAL-250K dann zu anderen Teleskopen preislich konkurrenzfähig wären hat auch noch keiner ausgerechnet.
Umso wichtiger, dass die vorhandenen ordentlichen/besseren/guten TAL-Klevtsovs nicht einfach so verschwinden. Sie haben innerhalb ihrer sowieso schon exotischen Gruppe nochmal einen Sonderplatz und sind ein Beweis, dass es geht!
Andreas-TAL
Wenn es eine Problemzone bei den TAL-250K gibt, dann ist es (wie schon oft erwähnt) die sphärische Aberration. Irgendwie sind sie schon Diven, diese Teleskope ... leider hilft hier kein Erdnuss-Schokoriegel, aber dafür vielleicht was anderes. Das wurde auch mal zum Thema einer Unterhaltung mit Vladimir Sacek.
Das Nachfolgende ist aber vor allem nicht als Möglichkeit zu sehen ein vorhandenes Teleskop mal auf die Schnelle zu überarbeiten (wenn man gleich liest was man tun müsste, wird das eh' sehr schnell klar werden), sondern geht viel stärker in die Richtung mal rein theoretisch zu überlegen, was man im optischen System verändern müsste um die sphärische Aberration zu beeinflussen.
Letztlich führt das aber an einen Punkt wo man konstatieren muss, dass, wenn NPZ-Optics zu solchen (Reparatur)Eingriffen fähig und in der Lage gewesen wäre, sie wohl auch die TAL-250K gleich von Anfang an aberrationsärmer hinbekommen hätten.
Der erste Gedanke unsererseits war, ob nicht der Abstand zwischen Meniskus- und Manginlinse in der Korrektoreinheit (dazwischen ist eine Art "Distanzring/Spacer" eingefügt), auch sphärische Aberration beeinflussen könnte (bei Doublet/Triplett APO Systemen hat deren Linsenabstand zueinander ja signifikanten Einfluss auf die Abbildungsqualität).
Zur Überraschung ist dem nicht so, schreibt Vladimir Sacek, als er das simulierte:
"Den Abstand über den Spacer zu verändern hilft kaum und würde stattdessen nur einen Farblängsfehler einführen.
Die "einfachste Möglichkeit" die sphärische Aberration zu beeinflussen wäre es stattdessen den Radius der verspiegelten Rückseite der Manginlinse zu ändern, z.B. die Änderung des Radius um 1,3% (5mm bei einem gegebenen konkaven Radius von 374.5mm bei einem 250mm f/1.9/8.6 System (das sollte der Realität sehr nahe kommen). So ein Eingriff führt zu einer Veränderung von 1/3 wave p-v Unterkorrektur/Überkorrektur mit dem engeren/weiteren Radius und das ohne signifikante Auswirkungen auf andere Aberrationen zu haben.
Die Änderung der Radien führt aber zu einer Verlängerung/Verkürzung des Backfokus um rund 30mm, beziehungsweise zu einer 4-5%igen Verlängerung/Verkürzung der Systembrennweite. Möglicherweise ist das der Grund, warum das bei den TAL-250K nicht gemacht wurde.
Die Alternative wäre die Asphärisierung der Oberfläche um rund 0.11 conic (negativ um eine Unterkorrektur einzubringen, positiv in Richtung Überkorrektur). Dies würde dann weder den Backfokus, noch die Systembrenweite, noch andere Aberrationen zu verändern (letztlich also das was Celestron bei den Sekundäreinheiten seiner SC's [i.e. der Schmidtplatte] macht).
Möglicherweise ist es der bequemere Weg die "Vorderseite" der Manginlinse zu asphärisieren, da sie nicht verspiegelt ist, aber bei deren Radius (angenommen wurden rund 1055mm konvex) müsste man für denselben Effekt eine conic von 8 (!) annehmen (negativ um eine Überkorrektur einzubringen und umgekehrt).
Die sphärische Aberration eines TAL-250K ist überwiegend primäre sphärische Aberration, die - um sie reduzieren - möglichst optimal mit der sekundären sphärischen Aberration ausbalanciert werden muss. Das ganze macht aber nur Sinn, wenn kein signifikanter axialer Astigmatismus vorliegt."
Fazit: Ein TAL-250K mit einer erheblichen sphärischen Aberration, lässt sich nur durch eine Umarbeitung der Linsenelemente verbessern. Veränderungen, die die Linsen in ihren originalen Dimensionen belassen, sind wirkungslos.
So ernüchternd das Fazit ist, so schonungslos zeigt es auch die Fertigungsprobleme bei NPZ-Optics. Denn grundsätzlich kann das System recht ambitioniert gefertigt werden. Rechnerisch liegt das Designminium wohl bei 0.03-0.04 RMS Wave; die Unschärfe liegt an den nicht exakt bekannten Designparametern. Aber die hochpräzise Fertigung der Linsenradien, deren Einfluss ja durch den doppelten Strahlendurchlauf noch weiter steigt, hat NPZ nie in den Griff bekommen. Die Manginlinse am "Korrektorende" ist ja rückseitig verspiegelt, kehrt den Strahlengang damit wieder um, so dass alle Linsen nochmals durchlaufen werden.
Die recht zahlreichen TAL-250K die als "underperformer" irgendwas knapp über 0.6 Strehl aufweisen, entstammen solchen qualitätsarmen Fertigungsprozessen. "Fotoqualität" ist das ironische Label, das in Moskau solchen Geräten verliehen wird. Natürlich gibt es auch bessere TAL-250K, aber das resultiert weniger in einem Qualitätsmangement, sondern ist die Folge wenn die Streuung der gefertigten optischen Elemente mal eher zufällig in der Nähe der "idealen" Werte landet, als dass Elemente mit ganz weiten Qualitätstoleranzen miteinander kombiniert werden (müssen).
So ergibt sich aus meiner Einschätzung und Beobachtung der letzten 5 Jahre eine klassische Gaußkurve (Glockenkurve, Zufallsverteilung) mit den Topwerten bei 0.94 Strehl und den Flopwerten bei 0.60 Strehl. Wenn dem wirklich so wäre, dann lässt die Mathematik einen einfachen Rückschluss zu (so eine "Normalverteilungskurve" ist ja dann symmetrisch): Durchschnittliche Qualität (~ Spitze der Kurve ~ Masse der TAL-250K) ist um die 0.77 Strehl. Leider spricht einiges dafür ...
Eigentlich schade, wie man ein so interessantes Design "gegen wie Wand fahren" kann.
Andererseits: Höhere Qualitätsanforderung führt halt konsequenterweise zu einem höheren Preis und viele kaufen dann halt doch wieder billig. Und ob solche qualitätsgesicherten TAL-250K dann zu anderen Teleskopen preislich konkurrenzfähig wären hat auch noch keiner ausgerechnet.
Umso wichtiger, dass die vorhandenen ordentlichen/besseren/guten TAL-Klevtsovs nicht einfach so verschwinden. Sie haben innerhalb ihrer sowieso schon exotischen Gruppe nochmal einen Sonderplatz und sind ein Beweis, dass es geht!
Andreas-TAL
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Die Nacht, in der das Fürchten wohnt, hat auch die Sterne und den Mond“
(Mascha Kaléko)
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