Medial Triplet

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Medial Triplet: Ein Astrograph mit herausragenden Eigenschaften

 

Das nebenstehende System ist ein Medial Triplet Astrograph aus der Patentschrift  DE 19847702 A1 von Busack (1998) mit 1000mm Brennweite und einem Öffnungsverhältnis von f/2.3. Das abgebildete System wurde mit der Option 'Medial Triplet Synthese' von PointSpread erzeugt. Dabei wurden die Korrektur-Zielwerte 3. Ordnung so variiert, dass die Abbildung auf einer planen Bildfläche wellenoptisch subjektiv ausgewogen war. Weitergehende Optimierungen wurden nicht durchgeführt. Alle  Bildfehler 3. Ordnung bis auf  die Verzeichnung sind korrigierbar. Die Fehler höherer Ordnung sind so klein,  dass bis zu einem Öffnungsverhältnis von f/2 über ein Bildfeld von 5° Schmidtqualität erreicht wird. Die plane Bildfläche ist frei zugänglich, die Baulänge ist nicht größer als die Brennweite. Alle optischen Flächen sind Kugelflächen, alle Linsen bestehen aus dem gleichen Glas (hier BK7). Die Anordnung der Feldlinse wurde so gewählt, dass eine Verkittung mit der Frontlinse möglich ist. Dadurch wird die Justierung des Systems sehr vereinfacht.

Zum Vergleich ist unter dem Spotdiagramm des Medial-Systems ein Spotdiagramm für einen Schmidtspiegel mit gleicher Öffnung, Brennweite und Bildfeld für den gleichen Spektralbereich abgebildet. 
 

Links ist die reale Abbildung eines punktförmigen Objektes durch das Medial Triplet bei einem Bildwinkel von 2.5°, also am Rand eines 5°-Bildfeldes, für grünes Licht (546nm) auf einer planen Bildfläche zu sehen.  Mit einem Strehlwert (Definitionshelligkeit) von 0.746 am Bildfeldrand ist die Abbildung zwar nicht ganz beugungsbegrenzt, aber für photografische Zwecke vollständig ausreichend. Die axiale Definitionshelligkeit ist mit 0.997 bei ausschließlicher Verwendung von Kugelflächen für die Lichtstärke von f/2.3 bei dieser Brennweite herausragend gut.  Zum Vergleich rechts die Abbildung durch ein fehlerfreies System. Die durch Lichtbeugung verursachte 'Verschmierung' eines Punktbildes wird neudeutsch als pointspread function bezeichnet. In der Mitte ist die Kontrastübertragungsfunktion zu sehen. 
 

Wenn die Lichtbeugung nicht berücksichtigt wird, spricht man von Strahlenoptik oder geometrischer Optik. Links sind die Durchstoßpunkte vieler von einem Punkt ausgehenden Strahlen durch die plane Bildfläche des Medial Triplet dargestellt (Spot-Diagramm). Die Punkte sind für 3 verschiedene Wellenlängen  übereinander liegend für die Bildwinkel 0° (oben) und 2.5° (unten) dargestellt. Man sieht, dass das grüne Muster der Spots für 546nm für den Bildfeldrand im Vergleich zur praktisch punktförmigen axialen Abbildung vor allem länglich 'verschmiert' ist, was sich oben als Deformation in der entsprechenden point spread function zeigt. Mit der Deformation ist eine Absenkung der zentralen Bildhelligkeit (Definitionshelligkeit) in der point  spread function  gekoppelt. Mit etwas Phantasie kann man auch schon bei dieser kleinen Verformung eine enge Korrespondenz zwischen Strahloptik und Wellenoptik erahnen. 
 

Hier der Vergleich für das Spotdiagramm eines klassischen Schmidtspiegels mit dem des obigen Medial Triplet. Für die Schmidtplatte wurde in PointSpread die neutrale Zone für kleinste Farbzerstreuung  (0.866)verwendet und eine Kurve 6. Ordnung so gewählt, dass die Definitionshelligkeit (Strehl) des Achsbildes für die Hauptwellenlänge (546nm) bei  0.99 liegt. Die Farbkorrektion des Schmidtspiegels ist etwas schlechter als die des Medial Triplet, dafür ist die Qualität am Feldrand für die Hauptfarbe etwas besser. Allerdings ist die Bildfläche beim Schmidtspiegel ohne Ebnungslinse (welche  weitere Bildfehler verursacht) stark gekrümmt und schwer zugänglich im Inneren des Systems. Die Baulänge ist gleich der doppelten Brennweite und damit doppelt so groß wie bei Medial Triplet. Die asphärische Korrektionsplatte des Schmidt-Systems ist nicht leicht in guter Qualität herstellbar.
 

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