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.