Hier een reeks opnamen van Mars rond de oppositie van 24 dec. 2007. Opvallend is hoe snel de schijnbare diameter van Mars na zijn oppositie weer afneemt. Bij de planeet Mars en ook Venus is door de verhouding van hun baan t.o.v. de aardbaan de verschillen in de grootte zoals wij hem zien dan ook het groots van alle planeten.

Klik op foto voor de volle resolutie.

Aan een prismakijker moet de simpele eis worden gesteld, dat door beiden helften een object in precies dezelfde richting wordt gezien. Dat betekent, dat de optische assen van de twee kijkerdelen precies parallel moeten lopen. Als er in deze een grote fout aan de orde is zie je, als je met die kijker waarneemt, twee beelden, die onderling verschoven zijn en is het heel duidelijk, dat er iets niet in orde is. Men spreekt dan over een prismakijker met een collimatiefout. 

De term collimatie die hier gebruikt wordt is een andere dan die in de astrowereld  algemeen gebruikt wordt om de uitlijning van de onderlinge optische  componenten  van een kijker (telescoop) te beschrijven. Bij prismakijkers ( binoculairs) wordt met collimatie uitsluitend het uitlijnen van de twee optische assen bedoeld. Geen enkele prismakijker heeft voorzieningen om het collimeren van één kijkerdeel ,  zoals dat gebruikelijk is bij (astro)telescopen, uit te voeren!

Als een prismakijker een grote collimatiefout heeft, zal dat voor iedereen meteen duidelijk zijn. Je ziet een dubbel beeld, maar het wordt en stuk moeilijker, als de fout gering is. Dit komt, omdat dan onze ogen automatisch het beeld toch laten samenvallen. Dat betekent, dat je daardoor min of meer scheel door die kijker kijkt en dit is de meest voorkomende reden, dat een kijker niet prettige waarneemt. Of een kijker goed gecollimeerd is, is zonder hulpmiddelen moeilijk te bepalen. Het beste kan hiervoor een testopstelling worden aangewend. De essentie daarvan is, dat je een kleine kijker ( die we vanaf nu controlekijker zullen noemen) kunt verschuiven, zonder dat de richting van deze controlekijker verandert. Dat bereik je door bij de hieronder geschetste opstelling de controlekijker langs de geleider te verschuiven. De collimatietest gebeurt door met deze controlekijker via de twee afzonderlijke oculairs door de kijker die getest wordt (vanaf nu: testkijker) naar een ver object te kijken.

Het komt er op neer, dat je op een stevige ondergrond (een dik stuk geplastificeerd spaanplaat kan al voldoen) de kleine (richt)kijker (bv. de simpele zoeker die bij menig telescoop zit) 6-8 cm kunt verschuiven, zonder dat de richting verandert.

Door nu de testkijker voor het schuifsysteem op te stellen, kan met de controlekijker door elke helft van de testkijker naar een ver object worden gekeken.(Voor het opstellen van de testkijker zal enige creativiteit nodig zijn).

Hieronder een snelle schets van wat ik bedoel. 

 

Als je met de controlekijker door een helft van de testkijker kijkt, zie je het beeld van de testkijker vergroot weergegeven in de controlekijker. Dat is pas mogelijk, als de controlekijker uiteraard achter het oculair van de testkijker is geplaatst. Ook moet de testkijker op oneindig zijn scherp gesteld, zodat de bundels die uit de testkijker komen evenwijdig zijn en dus door de controlekijker scherp gezien kunnen worden. Dit is allemaal niet zo heel simpel want je zit met een vergroting door de testkijker te kijken. Daarom moet de vergroting van de controlekijker niet te groot zijn: 4x werkt goed maar met 6 x zal ook nog wel te doen zijn.

Door de vergroting van de controlekijker, waarmee je het beeld van de testkijker ziet, is nu ook duidelijk te zien, hoe scherp en contrastrijk het beeld van de testkijker is. Je kijkt 4x of 6x nauwkeuriger, dan met het blote oog naar dat beeld.

De essentie van goed gecollimeerde prismakijker is, dat door beide kijkerdelen een object in precies dezelfde richting wordt gezien. Als je de controlekijker nu verschuift van het ene naar het andere oculair, moet de kruisdraad van de controlekijker in beide situaties op hetzelfde beeld staan. Als de testkijker een collimatiefout heeft, zie je in de controlekijker niet hetzelfde beeld als je hem van het ene naar het ander oculair verschuift. Er moet dan natuurlijk wel voldaan worden aan de eis, dat de controlekijker zelf niet van kijkrichting verandert, als hij wordt verschoven. Of je gebouwde opstelling aan die eis voldoet, kun je simpel controleren door de testkijker weg te nemen en dan te kijken of tijdens het verschuiven de kruisdraad op dezelfde plaats blijft als je naar een ver verwijderd object kijkt. Uiteraard is het ook nodig, dat de testopstelling zelf stevig staat opgesteld. Bij alles wat je doet, mag de testopstelling niet van positie veranderen.

Deze opstelling heeft het voordeel, dat je het beeld van de te testen kijker vergroot gaat bekijken, waardoor je al onmiddellijk een duidelijke indruk krijgt van de scherpte en het contrast van het beeld. Ook moet de te testen kijker precies scherp gesteld worden, anders is het beeld in de controle kijker niet scherp. Hierdoor is direct de kwaliteit van het scherpstelsysteem te testen ( is er een soort backslash aan de orde?) en kan je ook direct zien of de dioptrie-instelling correct is, want die moet op nul uitkomen. Deze test is zo kritisch dat je zelfs bij de topkijkers je nog een kleine afwijking kan tegen komen. In de praktijk probeer je de beelden te laten samenvallen, waarbij een afwijking in de breedte minder zwaar telt dan een hoogte-afwijking.

Hier een aantal foto’s  waarop mijn testopstelling volgens dit principe  is te zien, die ik ruim 30 (ondertussen meer dan 40) jaar geleden heb gerealiseerd.

De opstelling bestaat uit twee dragers, waarop de te testen kijker kan worden vast geklemd. Zowel deze dragers als de controlekijker kunnen afzonderlijk in hoogte worden versteld. Door deze opzet kan de opstelling voor grote als kleine kijkers worden gebruikt.

          

               grote kijker onder test                                                                   kleine kijker onder test

De controlekijker die 4x vergroot is voorzien van een kruisdraad en kan over een geleidingssysteem heen en weer worden geschoven.

In eerste instantie werd  het collimeren gedaan door te kijken naar  kruisdraden  die door twee objectieven in het oneindige werden geprojecteerd. Maar dat werkte onhandig,  omdat als de kruisdraad niet in beeld was, je niet kon zien naar welke kant gecorrigeerd moest worden om hem wel in beeld te krijgen. Daarom heb ik snel die kruisdraden vervangen door een siemensster. Die heeft het voordeel dat je altijd kunt zien waar het middelpunt  is.

Uiteindelijk leerde de praktijk, dat deze testmethode het gemakkelijks werkt als je er mee kijkt naar objecten op verre afstand.

Hier zie je de testopstelling in de praktijk. Als referentie dient een schoorsteen op de achterste rij daken.

Deze opstelling werkt uitstekend.

Ik schat, dat in de loop der jaren intussen misschien wel meer dan 600 kijkers op deze  testopstelling hebben gelegen om nagekeken en ingesteld te worden.

 

Een SCT rotatie-symmetrisch collimeren

Onconventionele collimatiemethode  voor een Schmidt-Cassegrain Teleskoop.  

Als gebruiker van een (2ehands) C9,25 merkte ik, dat dat instrument last had van focusshift. Let op: ik heb het hier niet over  focusflip of  mirrorflip . Wat ik bedoel  is  namelijk, dat, als je  op de originele manier (met de primaire spiegel) scherp stelt  en het focusvlak in een bepaalde richting wordt verplaatst,  het beeld  langzaam in het beeldveld  bleek te verschuiven.  Start  je met een scherpe ster precies midden in het beeldveld en je verstelt  de focus, dan  staat  de onscherpe ster niet meer centraal in het beeldveld.  Verander je de richting van de focusverplaatsing  van outfocus naar infocus verandert ook de richting van die verschuiving van het beeld. Dit is erg vervelend want bij het filmen van een planeet centreer je het object met een kruisdraadoculair. Als je dan een camera met barlow of  powermate plaatst blijkt de planeet niet op de sensor te staan wat weer gedoe geeft om die wel op de sensor te krijgen. Dat noem ik dus focusshift wat iets anders is als het  fenomeen van de focus- of mirrorflip. Dat is namelijk de plotselinge  verplaatsing  van het beeld in je beeldveld als je de focusverstelling  van richting verandert. Dit is het gevolg van speling  van de primaire spiegel op de schuifsysteem .  Bij deze kijker is deze focusflip erg beperkt, want hij is kleiner dan de diameter van Jupiter en dat vind ik een mooie score.  Ga je nadenken waar de hierboven genoemde focusverschuiving vandaan komt, is de conclusie, dat  die alleen kan worden  veroorzaakt  doordat de richting van de optische as afwijkt met de mechanische as van de OTA.   Het lijkt dus alsof de primaire spiegel scheef staat.  (zie fig. 1) Het is mij onvoldoende bekend of deze focusshift exemplarisch is en dus veel of weinig voorkomt.  Zaak dus om daar eens beter naar  te kijken  en dit tevens te koppelen aan het  verkrijgen van een optimale  collimatie.

fig.1

Wat dan opvalt, is, dat  bij de vele tientallen beschrijvingen van het collimeren van een SCT geen enkele keer  aandacht  wordt besteed  aan de stand van de primaire spiegel. 

Men gaat altijd de  secundaire spiegel uitlijnen op de primaire. Er wordt nooit de vraag gesteld of de primaire spiegel  wel goed staat?  

Men neemt dus aan dat de primaire spiegel altijd juist gepositioneerd is.  De vraag is of je daar zondermeer   altijd van uit mag gaan!

Om dat te onderzoeken, werd de kijker  uit elkaar genomen en als eerste test werd gekeken of de primaire spiegel  loodrecht op zijn schuifsysteem is bevestigd. Daartoe werd het achterste deel  met spiegel  en schuifsysteem  vast opgesteld.  Na het verwijderen van de focusschroef  kan dan de spiegel  om de schuifbuis worden geroteerd. Door nu een laserpointer op het spiegeloppervlak  te richten, kan aan het gedrag van de reflectie van de laserstraal tijdens het roteren gezien worden of deze correct geplaatst is. Alleen als hij inderdaad loodrecht op het schuifsysteem staat  zal de op enige afstand gereflecteerde laserspot  tijdens het roteren zich niet verplaatsen. De uitkomst van deze test is een compliment voor Celestron want de positie bleek perfect te zijn. De gereflecteerde laserspot bleek helemaal stil te staan tijdens het roteren van de spiegel. De stand van de spiegel is dus wat men noemt rotatie-symmetrisch wat betekent, dat roteren van de spiegel geen invloed heeft op zijn stand. 

Het hierboven genoemd  probleem wordt dus niet veroorzaakt door een scheve stand van de spiegel op het schuifsysteem. Wat dan overblijft  is, dat de schuifbuis schuin staat t.o.v. van de mechanische as van de OTA .

Het probleem ziet er dus ( sterk overdreven) uit als in fig.2.    

fig.2

Om dit te controleren maakte ik een hulpstuk waarop ik de complete OTA kan roteren. Dit bereikte ik door te zorgen dat de kijker kwam te liggen op 4 kogellagers die per twee de OTA aan de voor- en achterzijde ondersteunen. ( zie fig.3).

fig.3

Het blijkt vrijwel onmogelijk een dergelijk hulpstuk zodanig  te maken, dat, als je  de OTA laat roteren, deze op zijn plaats blijft liggen.  Altijd zal  hij (afhankelijke van de draairichting) langzaam naar voren of achteren bewegen.  Door een speciaal nokje aan te brengen kan je er voor gezorgd worden, dat bij een juiste draairichting de OTA altijd tegen dat nokje loopt waardoor hij  op dezelfde   plaats  wordt gehouden.

Door nu de OTA zonder Schmidtplaat en secundaire spiegel te roteren, kan  via een door de primaire spiegel  gereflecteerde laserbundel de stand van die spiegel  worden gecontroleerd. (zie fig.4)

fig.4

De uitkomst was dat de laserspot een duidelijke cirkel beschreef.  Daar de spiegel correct op zijn schuifsysteem staat, zoals bij een eerdere test bleek,  is het nu duidelijk, dat de hartlijn van het schuifsysteem (= de optische as) niet parallel  staat met de mechanische as van de OTA.  Dit is nu eigenlijk een niet zo beste beurt  voor Celestron. 

Deze fout kan  gecorrigeerd  worden door de achterzijde met het spiegelsystem in een andere stand op de tubus van de OTA  te bevestigen.  Daarmee moet bereik worden dat door die andere stand de gereflecteerde spot niet meer beweegt tijdens het roteren: het is  systeem is dan  dus  rotatie-symmetrisch  geworden.   

Het bleek echter, dat de ruimte bij de schroeven waarmee deze delen worden vastgezet  te gering was om een juiste stand te kunnen realiseren. Ik heb enkele gaten in de tubus ( soms meer dan 1 mm)  moeten uitvijlen alvorens  dat de achterkant zodanig op de tubus geplaatst kon worden, zodat  de optische as samenviel met de mechanische as en de gereflecteerde laserspot tijdens het roteren stil bleef  staan.

Nu was de eerste fase van een goed gecollimeerde kijker gerealiseerd. 

Bij het monteren van de Schmidtplaat met secundaire spiegel bleek er weer een tekortkoming van Celestron. Eigen aan deze benadering is dat de houder van secundaire ook precies gecentreerd moet zijn (gebruik daar een speciale mal voor). Het gat in de Schmidtplaat bleek echter niet precies in het midden te zitten. Pas door aan een zijde de kurken afstand stukjes bij de Schmidtplaat te verwijderen kon de secundaire spiegel precies in het midden worden geplaatst.

mal voor het centreren van de secundaire spiegelhouder

Nu moet er  voor gezorgd worden dat ook deze correctieplaat loodrecht gemonteerd wordt. Dit kan gerealiseerd worden door op de hierboven beschreven manier, maar nu met de reflectie van de Schmidtplaat als uitgangspunt . 

Toen ik deze procedure ( na het aanbrengen van plakvelours) voor een tweede keer uitvoerde  merkte ik tot mijn verrassing dat de gereflecteerde spot niet een cirkel maar een soort  8 beschreef met de opmerking dat de bovenste cirkel van de acht wel duidelijk kleiner was dan de onderste cirkel. Dat is erg vreemd want als de plaat vlak is kan de spot alleen maar een cirkel beschrijven of stilstaan. De conclusie was dan ook de  plaat nu niet vlak was. Maar de vorige keer was dat wel ?? Het enige verschil is dat hij nu opnieuw gemonteerd was en dat moest dus het probleem veroorzaken.  Het probleem bleek te zitten in het feit dat  de plaat rust op een rand die niet de complete cirkel omvat. Er zijn twee uitsparingen in die ondersteunende rand die het mogelijk maken  na verwijdering van alleen de Schimdtplaatis de primaire spiegel te kunnen uitnemen. Maar net op de plaats van die uitsparingen zit een  klemschroef om de plaat vast te zetten.

Het bleek dat ik de schroeven bij die onderbrekingen  iets te stevig had aangedraaid waardoor de plaat vervormd was.  Ook dit is geen sterk punt van Celestron want bij een iets andere verdeling van de 6 klemschroeven zouden  ze  allemaal de steunrand onder zich hebben. Ik overweeg om die reden de plaats van de klemschroeven aan te passen door de schroefgaten anders over de cirkel te verdelen. Door de positie van de schroefgaten 30° te verplaatsen kan dit probleem worden opgelost.

Na nu door het aanpassen van de stand van de voorste rand op de tubus de Schmidtplaat juist gesteld te hebben, komt nu de secundaire spiegel aan de beurt. Ook hier moet  weer de rotatie-symmetrische stand worden verkregen. Dit kan op twee manieren namelijk door direct je alleen te richten op de secundaire spiegel of dit te doen in combinatie met de primaire spiegel. De eerste methode betekent dat je nu door de oculair opening de spiegel aanstraalt en instelt totdat  bij rotatie de gereflecteerde spot stil blijft staan. Bij de tweede methode straal je de secundaire langs de voorkant via de primaire spiegel aan en kijk je ook naar de spot die achter de OTA wordt geprojecteerd.

Beide methodes geven hetzelfde resultaat want als de spot tijdens het roteren niet beweegt is de stand van de secundaire correct en is je SCT perfect gecollimeerd. 

Het voordeel van deze collimatiemethode is dat het een daglicht methode is die in een beperkte ruimte uitgevoerd kan worden en een zeer  duidelijk indicatie  geeft van juiste of niet-juiste positie van de componenten  en  dat er uiteindelijk  geen spoortje van focusshift meer aanwezig is.

Dan blijft de vraag over waarom bij alle beschreven methodes ( tenminste bij die ik heb gezien)  van het collimeren  van een SCT de stand van de primaire spiegel niet duidelijk aan de orde komt. Bij alle ander optische systemen met 2  ( of meer) spiegels  zal altijd de positie van beide spiegels aan de orde komen.  Dat zit besloten in het gegeven dat een SCT spiegels heeft die sferische zijn. Bij sferische spiegels is er in tegenstelling van parabool, hyperbool of elliptische spiegels  geen sprake van een duidelijk bepaalde hoofdas. Bij een sfeer kan elke lijn vanuit het kromtemiddelpunt naar het spiegeloppervlak  dienen als optische as. Dit is anders bij para- of hyperbool en elliptische oppervlakken waar maar één lijn de optische as kan zijn.  Als bij een sfeer de optische as niet precies  door het midden van de spiegel loopt, zal dat tot gevolg hebben dat bundelbegrenzing niet meer symmetrisch is. Er ontstaan daardoor echter  geen extra afbeeldingsfouten, terwijl dat bij niet-sferen wel onmiddellijk aan de orde is.  Daardoor kan het collimeren van een SCT, zonder zich zorgen te maken over de stand van de primaire spiegel,  toch een uitstekend resultaat geven.  Alleen zal , als de primaire spiegel  scheef staat, dit focusshift tot gevolg hebben, zoals in het begin van dit verhaal  genoemd is.

Dit in ogenschouw nemend, lijkt me, dat deze collimatie-methode bij uitstek zou kunnen dienen bij het collimeren van de nieuwe  van de SCT afgeleide verbeterde  systemen, waarbij asferische oppervlakken worden toegepast.  Dit omdat bij deze werkwijze bij een niet sferische oppervlak  alleen rotatie symmetrie kan  optreden als het  om zijn optische as wordt geroteerd.