Okulare, das teure Ende des Fernrohres

Transkript

1 Okulare, das teure Ende des Fernrohres Entwicklung der Okulare Auswahl für den Sternfreund im Spannungsfeld von Bildfeld, Fehler Korrektur, Kosten und Gewicht Vereinsabend, Arnold Egger

2 Frühe Entwicklung der Fernrohre und Okulare Linsen sind seit etwa 2500 v. Chr. bekannt als Lupen und Brenngläser. Es ist jedoch kein Fernrohr aus früher Zeit überliefert Lipperhey Galilei Fernrohr aus einfachen Linsen, Objektiv 30cm Brennweite, Okular - 10cm Brennweite, kein Patent weil schon bekannt 1610 Kepler Fernrohr 10 Einzellinsen als Objektiv und Okular 1668 Newton Spiegelteleskop 1703 Huyghens Okular 40, chromatische Queraberration korrigiert, später modifiziert durch Mittenzwey (~1800) und Airy (~1835) für etwas größeres Bildfeld 1760 Dollond 20 erstes Achromatisches Doublet als Objektiv und Okular 1783 Ramsden 35 Augenabstand = 0!, später modifiziert mit Augenabstand >0 auf Kosten der Korrektur 1849 Kellner Augenlinse achromatisch 1860 Plössl 45 Zwei asymmetrische Doublets, 1920 mod. als Orthoskop II durch Albert König bis Abbe 30 Orthoskopisches Okular

3 Weitwinkelokulare ab 1900 Ab Ende des ersten Weltkrieges entwickelten sich Weitwinkelokulare > 60, vor allem für militärische Zwecke (Feldstecher, Suchfernrohre) 1917 Erfle I Erfle II Ausgangsdesign für viele heutige Weitwinkel 1923 Kapella Erfle II modifiziert, größeres Feld 1923 Kaspereit Bertele Weitwinkel Okular für Militär Feldstecher Nach dem zweiten Weltkrieg werden große Mengen an benutzten und unbenutzten Surplus Weitwinkel Okularen vom Militär verkauft und damit für Amateure erreichbar ~1960 Köhler 120 Zeiss, mit Smith Linse 1968 Scidmore 90 ohne Smith Linse 1979/81 Nagler Typ , erstes gut korrigiertes 82 Okular für den Amateur Space Walk Feeling 1985 Pretoria , Klee, komakorrigierendes Okular für Newton Fernrohre

4 Moderne Weitwinkelokulare für den Amateur Mit dem Erscheinen der Nagler Okulare setzt ein Wettlauf um Bildfeld und Korrektur ein, getrieben durch große Dobson Teleskope mit recht kurzer Brennweite. 1:4 und noch kürzer ist mit Paracorr 2 durchaus üblich Nagler Typ reduzierte sphärische Aberration der Austrittspupille Kidney Beaning 1985 Meade Ultra Wide , ähnlich Nagler Panoptic Okular ohne Smith Linse 1990 Leitz 88 & Nagler Typ 5 31mm 82 Onkel Al`s Handgranate 2007 Ethos 100 Okulare 2010 Ethos SX 110 Okulare 2012 Komakorrigierende Barlow Gerd Düring 2013 Explore Scientific 9mm 120 Okular

5 Okulartypen: Das Galilei Okular Das Galilei Fernrohr wird heute nur mehr als Opernglas und für Sonderanwendungen (Televorsatz) eingesetzt. Das Okular wird immer zusammen mit dem Objektiv korrigiert, ist nicht einzeln erhältlich Beispiel: 2.3x40 Opernglas Widebino 28 von Kasai Trading

6 Okulartypen: Huyghens In diesem Masstab verschwindet das Huyghens Okular völlig Es ist als Vergleich für die folgenden Weitwinkel Okulare gedacht, die mit derselben Brennweite dargestellt werden

7 Okulartypen: Erfle Auch das Erfle Okular ist noch recht klein Aber dann

8 Okulartypen: Nagler 2 Im direkten Vergleich mit dem Erfle Weitwinkel wird klar, warum das 20mm Nagler Typ-2 lange Zeit das schwerste Okular von Televue war. Das 31mm Nagler musste völlig anders designed werden. Es hätte sonst wohl mehr als 3 kg! Der Typ-5 hat auch nur mehr 6 Linsen Das 20mm Okular vom Typ 5 wart dann nur mehr halb so schwer. Ohne Smyth Linse ist aber auch dort keine ausreichende Korrektur zu erreichen

9 Das ältere Zeiss Okular wäre noch deutlich größer, Solche Weitwinkel Okulare sind nur mit kurzen Brennweiten machbar. Okulartypen: Köhler Zeiss 110

10 Okulartypen: Pretoria, 50, Komakorrigierend Das 50 Pretoria Okular wurde nur kurze Zeit hergestellt, ist nur mehr sehr selten gebraucht zu haben Hier mit Newton Teleskop dargestellt

11 Komakorrektoren und Barlows Für einen schnelleren Newton (1:4.5, 1:4, 1:3.x ) empfiehlt sich ein Komakorrektor auch für den visuellen Gebrauch. Bei 1:5 ist es Geschmackssache, bei 1:6 wird ein Korrektor kaum mehr als notwendig empfunden. bei großer AP eventuell ein 2-Linser (Baader MPCC oder Skywatcher ) für den ganzen Bereich ein 4 bis 5-Linser (Paracorr 2, GPU Korrektor Pal Gyulai, Explore Scientific Korrektor). Die leichte Brennweitenverlängerung entlastet das Okular. Statt kleiner Okularbrennweiten ist die komakorrigierende 2.7x Barlow APM Gerd Düring Barlow eine starke Empfehlung. Bei den Korrektoren muss das Okular am richtigen Ort sitzen, wenn der Korrektor hinter dem Auszug sitzt, ist eine weitere Verstellung notwendig. Oder die Okulare werden mit Ring und Verlängerung auf eine gemeinsame Fokuslage gebracht.

12 Schnitte und Röntgenbilder aus Werbung, Homepages und in Foren Sven Wienstein zeigt die Ähnlichkeit vom 13mm Ethos mit seinem 14mm Klon von Explore Schientific in Das TSWA 32 kann seine Ähnlichkeit mit Swan 33 nicht so ganz verstecken: Der Komakorrektor Paracorr-2 zeigt auch seine 5 Linsen in Da bleibt wenig geheim

13 In der Werbung werden immer wieder Schnittbilder gezeigt, daraus kann man die Linsenanordnung ersehen Hyperion SWAN ES Schnitte und Röntgenbilder aus Werbung, Homepages und in Foren

14 Zusammenfassung der Entwicklung der Okulare Die Okulare haben sich in den letzten 50 Jahren stark weiterentwickelt im Hinblick auf Korrektur und Bildfeld. Mehrschichtvergütungen haben viellinsige Okulare möglich gemacht, die trotzdem weit über 90% Transmission haben. Hochbrechende Gläser können die Korrektur bekannter Designs verbessern, ED ist bei Okularen wohl nur für das Marketing gut. Smith Linsen (Bildfeldebner vor dem Fokus, meist leichte Barlow) ermöglichen die Korrektur von Astigmatismus und Bildfeldwölbung. Es gibt kein aktuelles gutes Ultraweitwinkel ohne eine solche Linsengruppe. Selbst moderate (60 bis 70 ) Weitwinkel Okulare wie die Hyperion greifen oft auf dieses Mittel zurück. Komakorrigierende Okulare (Klee) sind leider wieder von der Bildfläche verschwunden. Die Kombination von Komakorrektor und Smith Linse wäre problemlos möglich. Aber ein solches Okular wäre nur am Newton einsetzbar. Es stehen jedoch heute einige Komakorrektoren bereit, die auch visuell eingesetzt werden können. Für kleine Bildfelder (Planetenbeobachtung) empfiehlt es sich noch immer, eine gute (eventuell komakorrigierende) Barlow Linse zusammen mit einem Orthoskopischen Okular einzusetzen ( nur 6 Glas-Luft Flächen! ).

15 Bildfehler am Okular Die Bildfehler sollen nur kurz gestreift werden, hier an Hand einer Grafik aus Da die Gläser und die Radien eines Okulars kaum bekannt sind, hilft nur Testen. Auf der optischen Achse sind fast alle Okulare ausreichend, aber schon 10 daneben schlagen Astigmatismus und Bildfeldwölbung, manchmal auch chromatische Queraberration und Koma unbarmherzig zu. Bei 30 bleiben dann die berühmten Asti-Schwalben übrig.

16 Bildfehler am Okular Bildfehler auf Achse Sphärische Aberration Chromatische Längsaberration Bildfehler im Feld Koma Bildfeldwölbung Astigmatismus Chromatische Queraberration Verzeichung (linear, winkeltreu ) Sphärische Aberration der Austrittspupille ( Kidney Beaning, unruhiger Einblick ) Wie das Beispiel zeigt, können für ein und dieselbe Okularkonstruktion die Fehler sehr unterschiedlich ausfallen. Aus der Linsenanordnung kann nur sehr eingeschränkt auf die Leistung geschlossen werden. Typische Beispiele: Panoptic 24 Hyperion 24, Vixen LVW 21 Hyperion 21. Hochbrechende Gläser und aufwändige Optimierung führen zu besserer Leistung aber auch höheren Kosten. Bei Nachbauten wird da oft gespart.

17 Das Auge Das Bildfeld des Auges ist weit über 100 Grad groß Aber nur ein Bereich von wenigen Graden Durchmesser bietet eine hohe Auflösung von bis zu 1 Linie/Bogenminute (L/ ) 10 von der Achse nur mehr 0.5 Linien/Bogenminute 20 unter 0.2 L/, fällt bis 30 auf 0.1L/ Am Rand eines 100 Okulars bei 50 nur mehr 0.05 L/ Bei Blick in die Bildfeldmitte ist fast jedes Okular scharf Feldstechersehen, ohne Herumblicken Für schwache Lichteindrücke sinkt die Auflösung auf ein Zehntel beim indirekten Sehen

18 Meine Okulare Vor allem Schnelle Fernrohre, mit 1:4 bis 1:5, daneben ein Refraktor 1:9 Derzeit 3 Okularsätze: Extreme Weitwinkel für den Dobson 400/1800 und den Kometensucher 100/500 31mm Nagler 82 20mm ES mm ES 100 9mm ES mm SW Zoom 82 Reise Okulare: (Gewicht, Preis) 32mm TSWA mm Goldkante mm Seben Zoom Bino Okulare: (Durchmesser < 58mm) 32mm TSWA32 70, 2 24mm Panoptic 68 20mm William Optics 66 18mm ES 82, 2

19 Die Fernrohre Nicht nur ein grosser Dobson (400mm f4.5), sondern auch ein kleiner Kometensucher (100mm f5) verträgt ein fettes Weitwinkel Okular. Das kostet hier natürlich ein Vielfaches der Optik. Aber Cirrus Nebel als Ring ganz im Okular ist ein Erlebnis.

20 20mm Okulare im Vergleich Das 20mm Huyghens Okular hab ich bereits verschenkt, das wäre noch eine Nummer kleiner, 24.5mm Stutzen 100 gut korrigiert kosten viel Volumen und Gewicht!

21 Ein grosses Okular, ein ganz kleiner Newton Ein grosses Okular kann mit dem Komakorrektor schon die Größe eines kleinen Spiegelteleskops erreichen. Hier ein Nagler 31mm mit Paracorr-2, gesamt ca. 1.4kg Fast 5kg Okulare für ein Teleskop Etwa 2400 Listenpreis:

22 Binoansatz mit Glaswegkorrektor Bei hohen Vergrößerungen ist oft ein Bino Ansatz zu empfehlen. Mit zwei Augen beobachtet man entspannter, kann besser auf gute Luft warten. Die Glaswegkorrektoren von Siebert Optics ermöglichen den Einsatz am Newton, mit 1.3x bis 3x Vergrößerung. Interessant ist auch die komakorrigierende Barlow von APM / Düring.

23 Okulargeschmack ist sehr persönlich Der Geschmack bei Okularen ist etwas sehr persönliches. Ein Okular muss wie ein Kleidungsstück einfach passen. Zum Benutzer wie auch zum Fernrohr. Technische Daten wie Korrektur oder Bildfeld sind nur ein Teil der Miete, ein gutes Okular will gefunden werden. Da ist so mancher Test nötig. Und der nächste Sternfreund bevorzugt sicher andere Okulare. Manch ein Okular mit gutem Ruf (etwa Hyperion) sagt mir gar nicht zu, ein Billigokular (Goldkante 20mm) passt mir perfekt. Was ist der Grund? Das wichtigste scheinen Augenabstand und Augenmuschel zu sein. Die bestimmen neben optischen Eigenschaften weitgehend den Einblick. Ich hab sowohl bei Nagler, als auch bei ES die Augenmuscheln getauscht. Die Originale haben mir nicht gepasst. Schärfe im Feld ist wichtig, wenn man kleine Objekte, etwa planetarische Nebel, sucht. Für den Bildeindruck reicht dagegen auch ein einfacheres Okular, der Rand ist nur der Rahmen, solange man in die Mitte blickt. Bei 1:5 komme ich auch mit TSWA, Goldkante und Seben Zoom aus, die bilden so zu sagen meinen Reisekoffer. Beim Camping will ich die teuren Okulare nicht riskieren.

24 Etwas Berechnung ist notwendig Ich möchte nicht auf optische Berechnungen eingehen aber ein paar Grundformeln werden wir immer wieder brauchen Eventuell ist ein Okularrechner ( sinnvoll, der zeigt gleichzeitig den Anblick für typische Objekte an Blendenzahl N = Brennweite Objektiv / Durchmesser Objektiv Vergrößerung = Brennweite Objektiv / Okular Brennweite Austrittspupille = Durchmesser Objektiv / Vergrößerung ( = F Okular / N ) Bildfeld am Himmel = Scheinbares Bildfeld / Vergrößerung Wenn eine Barlow Linse verwendet wird, ist dabei die Vergrößerung mit der Vergrößerung der Barlow Linse zu multiplizieren.

25 Auswahl der Okulare Dobson oder nachgeführtes Teleskop? Öffnungsverhältnis Welche Objekte Wichtig ist bei dunklem Himmel ein Weitwinkel Okular in der Nähe der maximalen Austrittspupille 6-7mm, um große Objekte zu sehen, aber auch Objekte mit geringer Flächenhelligkeit. Im Alter oder in Stadtnähe eher 5mm. Darunter Stufung 1:1.4 bis 1:2 Bei 1:5 ergibt sich etwa für 32/20/14/9/7/5mm eine AP von 6.4/4/2.8/1.8/1.4/1.0mm Mit kleinen Einschränkungen könnte man auch mit 4 Okularen oder 3 Okularen + Barlow auskommen mit AP=6/3/1.5/0.7mm Unter 1mm AP beobachte ich mit einem Newton kaum, das kann am APO interessant sein. Bei großer Öffnung setzt das Seeing spätestens bei 200x bis 300x die Grenze. Theoretisch bringen Austrittspupille bis 0.5mm noch Erleichterungen beim Beobachten von Details. In der Nähe der maximalen Vergrößerung eher enger gestuft oder Zoom Okular. Damit kann man sich an das Seeing herantasten. Ich bevorzuge da jedoch den Binokularansatz, damit kann ich entspannter beobachten.

26 Tips zum Okularkauf Beim Kauf des Fernrohrs schon an die Okulare denken: für einen 1:5 Newton kann man noch mit Mittelklasse Okularen ganz gut beobachten, 1:4 ruft nach der Spitzenklasse. Da liegt dann viel Geld. 2 sollten aber immer möglich sein. Lieber einige Okulare der Mittelklasse kaufen, als eine Brennweite lange unbesetzt lassen. Der persönliche Geschmack und die Vorlieben entwickeln sich erst langsam. Wenn möglich, Okulare von Sternfreunden probieren, eventuell auch mal eines (gebraucht?) kaufen und vielleicht auch wieder verkaufen. Speziell bei einem kleinen Fernrohr kann das Okulargewicht schon eine harte Grenze setzen. 1.4 kg von Nagler 31mm und Paracorr sind für viele Dobsons schlicht und einfach unmöglich. Achtung, ähnlicher oder scheinbar gleicher Aufbau eines Klons bedeutet nicht immer gleiche Leistung. Gläser oder Vergütung können geändert sein, auch die Toleranzen und die Mechanik sind wichtig. Oft wird irgendwo gespart. Testen! Ein Angebot an alle Kollegen: im Rahmen der Beobachtungsabende oder nach Vereinbarung kann ich gerne Okulare mitbringen. Da können wir umfassend testen. Etwa 30 Okulare stehen bei mir zur Auswahl und auf der Sternwarte haben wir auch einige zur Verfügung. Bitte das Fernrohr mitbringen, falls es nicht mit einem unserer Vereinsrohre ident ist. Oder wir treffen uns beim Fernrohr.

27 Wohin geht die Reise? In letzter Zeit sind einige extreme Okulare auf den Markt gekommen: 2 Okulare mit 110 und 120 Bildfeld von Televue (Ethos) und Explore Scientific Ein 3 Okular mit 30mm Brennweite und 100 Bildfeld (Wer will das tragen, wer hat einen passenden Komakorrektor? ) brauchen wir Sicherheitsschuhe in der Sternwarte? Das linke kleine Okular ist ein ausgewachsenes 2 Okular! Beim mittleren mit 2.35kg Eigengewicht geht auch mein 16 Dobson sicher in die Knie!

28 Literatur Harry Rutten, Telescope Optics William Paolini, Choosing and Using Astronomical Eyepieces Uwe Laux, Astrooptik Holger Merlitz, Handferngläser Funktion, Leistung, Auswahl Ingalls, Amateur Telescope Making G.D.Roth, Handbuch für Sternfreunde, Band 1 A. König, H. Köhler: Die Fernrohre und Entfernungsmesser

29 Links Okularseiten und mehr, nicht nur für Anfänger: Okularrechner Sternfreunde Münster: Deepsky Brothers: Sven Wienstein: Hier geht s ins Eingemachte: Teleskop Optik & Auge, umfassend, mit Optik daten: Überblick Okulare und Gläser: Entwicklung Okulare: Smith Linse & Barlow: Eine umfassende Seite über Astro Optik: Details Gailieo Glas: Gailieo Glas: Okulare: Das Auge, Wikipedia: Optikrechnung OpTaliX-LT: