De wondere wereld van de obstructievrije telescopen

Kutters en andere schiefspieglers
De wondere wereld
van de obstructievrije
telescopen
Philip Doutreligne
De oudste obstructievrije
telescoop…
❖
…is de refractor… maar dat is een ander verhaal
Wat is er mis met de
reflector?
❖
Centrale obstructie is slechts één van de elementen
die de prestaties van een reflector naar beneden
kunnen halen
Prestatiebeperkende factoren
❖
obstructie + spider
❖
kwaliteit optiek
❖
luchtonrust in de tubus
❖
systeemafhankelijke beeldfouten (kromming,
vervorming…)
❖
strooilicht door onvoldoende baffeling
❖
gebrek aan afgelijnde pupil
Nadelen van de obstructie
❖
verminderde lichtopbrengst
❖
verlaging van het contrast
❖
vermindering van het scheidend
vermogen behalve in bepaalde gevallen bij puntbronnen
❖
meer licht in de ringen tov het centrale Airy schijfje
❖
verhoogt sterk de effecten van de andere
(gecombineerde) factoren
Voorbeeld gecombineerde
effecten
❖
30% obstructie = ong. gelijk aan een fout van lambda/4
❖
nauwkeurigheid optiek, bvb lambda/4 golffront
❖
seeing effecten, in veel gevallen lambda/4
Eindresultaat
❖
1/4 + 1/4 + 1/4 = 3/4 de golflengte afwijking, dus totaal
niet meer buigingsbegrensd en dan houden we nog
geen rekening met een slechte collimatie en andere
problemen.
❖
Deze effecten hebben weinig invloed op fotografie van
sterrenvelden, maar zijn nefast voor visuele
waarnemingen of het webcammen van planeten
❖
de aanwezigheid van een centrale obstructie betekent
niet dat een telescoop ‚slechte’ beelden gaat geven,
alleen dat hij niet presteert volgens zijn diameter en dat
de beeldkwaliteit ‚slechts’ zal overeenstemmen met die
van een kleinere obstructievrije telescoop.
Oplossing: weg met de
obstructie !
❖
ervaren planeetwaarnemers en -fotografen zullen er
alles aan doen om hun materiaal te optimaliseren. De
‚gemakkelijkste’ en meest renderende oplossing is het
wegwerken van de obstructie
De obstructievrije telescoop
❖
Obstructievrije telescopen kunnen opgedeeld worden in
twee grote klassen: de OFF-AXIS telescopen en de
TILTED COMPONENT telescopen (TCT’s of
Schiefspieglers) waaronder de types volgens Kutter en
vele andere.
Off-Axis telescopen
❖
maken gebruik van een excentrisch deel van een grotere,
meestal parabolische spiegel, dus geen
rotatiesymmetrische figuur
❖
bestaan in Newton en Cassegrain configuratie (Brachy
telescoop)
❖
nadeel: er moet eerst een grotere spiegel gemaakt worden
waaruit dan excentrische stukken worden geboord
❖
de optische componenten delen een gemeenschappelijke,
centrale optische as
❖
kleinere off-axis newtons werden gecommercialiseerd door
Orion Optics (USA) en door DGM Optics (USA)
❖
ze zijn minder geschikt voor zelfbouw door de hoge
moeilijkheidsgraad van het spiegeloppervlak
❖
enkel interessant voor kleine diameters
TCT’s of Schiefspieglers
❖
de ‚schiefspiegler’ of de TCT is de verzamelnaam voor
een hele reeks obstructievrije types van telescopen,
waarbij de spiegeloppervlakken wel rotatiesymmetrisch
zijn (sfeer, parabool, hyperbool), maar schuin ten
opzichte van elkaar opgesteld om de obstructie te
omzeilen
Enkele types van
Schiefspieglers
❖
de originele Herschel telescoop:
parabolische hoofdspiegel,
geen vangspiegel, rechtstreekse
en frontale inkijk in de buis
❖
de Yolo telescoop: twee holle
spiegels van nagenoeg dezelfde
grootte, meestal combinatie van
een parabolische en licht
hyperbolische spiegel, met één
van de spiegels toroïdaal vervormd,uitgevonden
rond 1960 door Arthur S. Leonard
❖
de Stevick-Paul telescoop:
op papier het meest perfecte
systeem. Bestaat uit een
parabolische hoofdspiegel
en twee secundaire spiegels
(één hol, één bol). Van dit type
zijn slechts enkele werkende
exemplaren gebouwd
❖
de Wolter multi-schiefspiegler:
compacte obstructievrije telescoop
met 3 spiegels en 4 reflecties.
Heeft hierdoor vrij veel lichtverlies
en is gevoelig aan frontaal invallend
parasitair licht.
❖
de Chief (catadioptric
herschelian schiefspiegler).
Een gewone Newton met
gekantelde hoofdspiegel en
beeldcorrectie via twee
enkelvoudige lenzen.
Kan met korte brandpunten
gerealiseerd worden.
Uitgevonden rond 2007-2008
door Ed Jones (USA).
Eerste aanzetten
❖
de Brachy telescoop:
midden negentiende eeuw
commercieel geproduceerd
door Fritsch & Forster
❖
twee excentrische spiegels
afgeleid van de Cassegrain
❖
weinig succes door moeilijk
te maken en af te regelen
spiegels en door restfouten
De moderne Schiefspiegler
❖
de Kutter schiefspiegler:
het ‚oertype’ van de
obstructievrije telescoop
voor zelfbouw. Enkel een
holle sferische hoofdspiegel
en bolle vangspiegel zijn
nodig. Er bestaan tal van
moderne varianten hierop.
Grotere diameters hebben
een correctielens nodig.
Voordelen van de Kutter (en andere
TCT’s)
❖
optiek vrij makkelijk en heel precies te maken
❖
relatief compacte bouw
❖
laat sterke vergrotingen toe (tot 6 X spiegeldiameter !)
❖
makkelijk te baffelen
❖
scherpte en contrast
❖
ideaal voor maan en planeten
❖
werkt perfect met eenvoudige, goedkope oculairs
❖
ideaal voor zelfbouw
Nadelen van de Kutter (en andere
TCT’s)
❖
optreden van optische
afbeeldingsfouten op de as:
coma en astigmatisme
❖
gekanteld beeldveld
❖
collimatie vergt enige ervaring
❖
eerder beperkt op vlak van Deep Sky
❖
sommige types zien er niet ‚sexy’ uit en lijken uiterlijk meer
op een lijkkist dan op een telescoop
Bestrijding van coma en
astigmatisme
❖
werken met lange brandpuntsafstanden vermindert de
invloed van beide fouten
❖
toroidale vervorming van één
van de spiegels (zadelvorm)
via slijpen of klemmen in een cel
❖
gekantelde correctielenzen die de vervormde lichtbundel
weer ‚rechttrekken’
4 Kutter standaardtypes
❖
anastigmatisch: astigmatisme gecorrigeerd door kleine
openingsverhouding en helling spiegels. Coma als restfout
❖
coma vrij: coma gecorrigeerd door helling vangspiegel.
Astigmatisme als restfout
❖
catadioptrisch: beide fouten opgeheven door platbolle
correctielens
❖
tri-schiefspiegler: correctielens vervangen door derde
spiegel
coma vrij + anastigmatisch
catadioptrisch
Tri- schiefspiegler
Anton Kutter
❖
1903 - 1985
❖
ingenieur van opleiding
❖
succesvol filmregisseur
❖
uitbater familie cinema in Biberach
❖
beïnvloed door Anton Staus, Philip Fauth & Ludwig
Schupmann
❖
ontwikkelde het Kutter systeem tussen 1940 en 1960
Anton Kutter’s privé telescoop
Ideaal voor zelfbouw
❖
bij bepaalde uitvoeringen kan de slijptool gebruikt worden
voor de secundaire spiegel (slechts 1 spiegel slijpen)
❖
lange brandpuntsafstand laat grote nauwkeurigheid toe:
afwijkingen van de sfeer zichtbaar tot lambda/40 !
❖
relatief licht van bouw, lichtere montering mogelijk
❖
vrij eenvoudige mechanische constructie
❖
redelijk vergevingsgezind naar specificaties toe
Aandachtspunten bij de Kutter
❖
stevige en vlot regelbare spiegelcellen
❖
nauwkeurigheid spiegels + gladde oppervlakken
❖
in alle richtingen verplaatsbare correctielens
❖
degelijke baffeling tegen rechtstreeks invallend licht
❖
aandacht voor balans (door ‚vreemde’ vorm van de
tubus)
Enkele bouwvormen
Een passie sinds 1970…
WGAS Urania 16 januari 2014
Jean Pierre Grootaerd
Zonder dit boek…..
Zonder deze meneer…
En zonder Hans Dekker…
Die mij helemaal gek maakte…
Realistischer !
Niets zo makkelijk als een sferische spiegel …
Zo wordt beweerd .
St. Augustinus Bree
Op de 40 cm cassegrain van de S9…
Dankzij speurtocht op internet
Eigen interpretatie
Starnights 2013
11 cm André Oostdam Amsterdam
Originele staat
Gekocht voor weinig centen
Oude brug opgeknapt
Op Flori 2 montering
Geniet zonder woorden
Op Polarexmontering
SCHOOLPROJECTEN
Middelburg
Sponsoring Astromarket
App’s Norbert Schmidt
Astroforum.nl
Scoopje effe opstellen…
Folder en logo made by Patrick Jaecques (AEG)
En als er
vragen zijn…
Neen ?? DAN ALLEMAAL NAAR HUIS !
BEDANKT !!!