Collimeren (van een Newtonkijker)

1. Collimeren (van een Newtonkijker) Alexis Cousein

2. Wat? • 1. Vangspiegel plaatsen om zo goed mogelijk de lichtbundels te “vangen” • 2. Optische as van de hoofdspiegel (en zijn verlengde) laten samenvallen met oculairhouderas (en zijn verlengde) • 2. is belangrijker dan 1!

3. Vangspiegelplaatsing • Brandpunt – lichtkegel die moet gevangen worden om voor voorwerp in het brandpunt hele spiegel te gebruiken • Schijfvormig volledig verlicht beeldveld: vang ook iets verschoven lichtbundels • Plaats vangspiegel zodat omhullende kegel netjes gevangen wordt • Eindresultaat • Aangezien op het einde van de collimatie de oculairhouderas moet samenvallen met de optische as… • …is er een punt op de oculairhouderas waar vangspiegel en hoofdspiegelreflectie • quasi even groot, • concentrisch, • en gecentreerd • …zijn.

4. Assencollimatie • 2. Optische as van de hoofdspiegel (en zijn verlengde) laten samenvallen met oculairhouderas (en zijn verlengde) OK Ook OK!!¹ Niet OK ¹Vangspiegel ziet er niet cirkelvormig uit omdat vangspiegel niet onder 45° wordt gezien, maar dat is verwaarloosbare inkrimping van volledig verlicht beeldveld volgens één as (zie 1.), en GEEN assencollimatiefout!

5. Hoe ziet het eruit (oog gecentreerd in oculairhouder)? Voor: Na: Let op: niet alles is concentrisch…

6. Hoe ziet het eruit (oog gecentreerd in oculairhouder)? “uit de boekjes” – zeer lange telescoop werkelijkheid © Jason Khadder • in werkelijkheid veel minder contrast tussen sommige delen • Zelfs in mijn beeld is contrast artificieel verhoogd • Maakt identificatie delen moeilijk • In werkelijkheid is niet alles concentrisch • Zie rode diagonaal vs. silhouet van de vangspiegelreflectie

7. Identificatie (oog gecentreerd in oculairhouder) Voor: Na: Verre (binnen)rand van de oculairhouder

8. Identificatie (oog gecentreerd in oculairhouder) Voor: Na: Rand van de vangspiegel (zelf)

9. Identificatie (oog gecentreerd in oculairhouder) Voor: Na: Rand hoofdspiegelreflectie – centrummarkering (oranje)

10. Identificatie (oog gecentreerd in oculairhouder) Voor: Na: Vangspiegelsilhouet – reflectie oculairhouder - pupil

11. Hoe lijnen we de assen uit?Twee rechten die op twee punten snijden,……overlappen overal • Punt 1: pupil gecentreerd in oculairhouder, dicht bij het brandvlak • oculairhouderas gaat daar zeker door • Punt 2: centrum hoofdspiegel • optische as gaat daar zeker door

12. Hoe lijnen we de assen uit?2a. Richt oculairhouderasnaar midden hoofdspiegel…

13. Hoe lijnen we de assen uit?2b. Richt hoofdspiegelas naar midden oculairhouder (in brandvlak)…

14. Wat? • 1. Vangspiegel plaatsen om zo goed mogelijk de lichtbundels te “vangen” • 2a. Richt oculairhouderas naar midden hoofdspiegel • 2b. Richt hoofdspiegelas terug naar midden oculairhouder (op het brandvlak) • 2. is belangrijker dan 1! • 2b. is (VEEL) belangrijker dan 2a!!

15. Fouten (2b niet goed) hoofdspiegelas is niet gericht naar midden oculairhouder in brandvlak -> Midden van oculair “kijkt” naar veld met aberraties (en vergroot die heel fel)

16. Fouten (2a niet goed) Brandvlak van telescoop is gekanteld ten opzichte van dat van oculair. • “Streep” in het midden van het beeldveld is OK. • Sommige delen van de rand in oculairs met breed veld (lage vergroting) staan niet meer scherp • Oog compenseert ten dele automatisch (kan scherpstellen op minder dan oneindig) • MAAR: camerasensor doet dat niet indraaien vereist Brandvlak oculair scherp Brandvlak telescoop uitdraaien vereist

17. Fouten (1 niet goed) Vangspiegels vangen het licht van de hele hoofdspiegel enkel voor beperkt veld Liefst gecentreerd rond de oculairhouderas en cirkelvormig: Maar oog compenseert ook: tot 30% lichtverlies is nauwelijks merkbaar

18. Hoe? • 1. Vangspiegel plaatsen om zo goed mogelijk de lichtbundels te “vangen” • Vangspiegel is zwart – achtergrond (achter vangspiegel) is zwart! • Gekleurd papier achter vangspiegel? • Eventueel ook spiegelcel weghalen of andere kleur papier tussen vangspiegel en hoofdspiegel?

19. Hoe (1)? • 1. Vangspiegel plaatsen om zo goed mogelijk de lichtbundels te “vangen” • Van/naar hoofspiegel: push/pull aanpassing vankantelbouten en centrale bout vangspiegelhouder • OPGELET!!! CENTRALE BOUT VOLLEDIG LOS: VANGSPIEGEL LOS!!!!!!

20. Hoe (1)? • 1. Vangspiegel plaatsen om zo goed mogelijk de lichtbundels te “vangen” • Op/neer: spindraden oculair

21. Hoe (1)? • 1. Vangspiegel plaatsen om zo goed mogelijk de lichtbundels te “vangen” • Alternatief: collimeerbare oculairhouder Push-pull (indien geen collimatiebouten aanwezig zijn, werk met extra ringen/rondellen op monteerbouten?)

22. Hoe (kies ik)? • Spin in op/neer-richting in het midden: waarschijnlijk is het beter de oculairhouder op/neer te kantelen dan spindraden te verlengen/verkorten. • Spinmidden mag iets weg van oculairhouder (is soms zo ontworpen). • Vier spindraden: altijd loodrecht op elkaar! • Oculairhouder naar voor/achter kantelen of vangspiegel naar achter/voor? Niet veel belang: © Jason Khadder

23. Hoe (1 -- rotatie)? • 1. Vangspiegel plaatsen om zo goed mogelijk de lichtbundels te “vangen” • Rotatie aanpassen…

24. Hoe (1 -- rotatie)? • Soms hebben kantelbouten zich vastgegraven, en vertikt de houder in de “correcte” houding te blijven, en werken de kantelbouten onvoorspelbaar…

25. f/6! Hoe (1 -- instrument)? • 1. Kijkbuis (let nog niet op de kruisdraad!) © Jim Fly – www.catseyecollimation.com

26. Hoe (1 -- instrument)? • Kijkbuis: ideale lengte is er als • Rand kijkbuis == rand vangspiegel (maar iets groter) • Rand vangspiegel == rand hoofdspiegelreflectie (id.) • Laat toe concentriciteit te evalueren aan de hand vanvan smalle sikkel (overal even dik, verdwijnt dus overaltegelijk bij indraaien van oculairhouder) • Zichtpunt hiervoor niet op brandvlak, maar iets verder • Top kegel die alle lichtbundels voor het volledig verlicht veld omvat (zie figuur) • Conclusie: • lengte/breedte ongeveer openingsverhouding (f/verhouding, “f/ratio”, “focal length”/”aperture”)

27. Hoe (1 -- instrument)? Alternatief: holografische lasercollimator (Whoo!) © Nils Olof Carlin

28. Hoe (1 -- instrument)? • Ik heb alleen een collimatiekap en een lasercollimator. • Moet ik nu een kijkbuis kopen? Niet noodzakelijk. Probeer er wat van te maken, collimeer helemaal, en evalueer dan plaatsing door de collimatiekap – en begin dan helemaal opnieuw, tot alles klopt (gelukkig hoeft het maar één keer thuis te gebeuren) Oranje: vereiste beweging hoofdspiegelreflectie t.o.v. vangspiegel Groen: zo moet vangspiegel verplaatst worden

29. 1.Vangspiegel plaatsen • Moet ik superprecies zijn? • Moet ik er uren mijn kop over breken? • Maakt het heel veel uit? NEEN! Tegelijk het moeilijkste en minst belangrijke aspect

30. Hoe (2a)? • 2a. Richt oculairhouderas naar midden hoofdspiegel • Centrummarkering vs. kruisdraad • Rand hoofdspiegelreflectie vs. kijkbuis (*NIET* vangspiegelrand) • Minder precies omdat “bevel” rand soms niet concentrisch met glasschijf maakt

31. Centrummarkering • Centrummarkering niet in het midden: • telescoop slecht gecollimeerd (met ergste twee fouten als gevolg) • NAKIJKEN(met mal, bvb. gemaakt met traceerpapier en passer) en evt. vervangen!! (oude centrummarkering kan met aceton en tandenstoker weggewerkt worden) • De correcte referentie is de rand van de glasschijf, niet de rand van het gealuminiseerd deel

32. Hoe (2a)? 2a. Richt oculairhouderas naar midden hoofdspiegel

33. Hoe (2a -- instrument)? • Kijkbuis: “het is moeilijk” • ja: einde kijkbuis is dicht bij oog, hoofdspiegelreflectie ver (op één brandpuntsafstand) • Tegelijk scherpstellen moeilijk • Makkelijker in lichte omgeving (oogpupil klein -> dieptescherpte groot) • Kijkbuis mag niet rammelen in oculairhouder • Evt. Met wat “Scotch tape”-ringen verdikken • Oog moet goed gecentreerd staan over pupil kijkbuis

34. Hoe (2a -- instrument)? • Makkelijker (en duurder) alternatief: lasercollimator • Moet zelf goed gecollimeerd zijn; Chinese lasercollimators zijn dat niet • Moet ook vast genoeg in oculairhouder zitten; idem • Roteer de lasercollimator in oculairhouder en zet hem vast: is er precessie (laserpunt op hoofdspiegel draait in cirekeltje rond): collimeren (of betere kopen). • Gebruik nooit de tergukerende straal (niet precies!) • Methode: laserpunt op hoofdspiegel visualiseert rechtstreeks oculairhouderas! Richten op centrummarkering

35. Hoe combineren 1 en 2a zich? 1a (Plaatsing), 1b (rotatie) en 2a (kanteling) beïnvloeden elkaar…  • Evalueer rotatie, eventueel aanpassing • Evalueer plaatsing, eventueel aanpassing • Evalueer kanteling, eventueel aanpassing • Is er een aanpassing geweest in 1. 2. of 3.? Tot alles tegelijk goed is…gelukkig hoeft dat allemaal maar één keer! Altijd dezelfde volgorde aanhouden, in eenzelfde stap telkens dezelfde zaken gebruiken om te regelen! Niet systematisch zijn betekent soms in cirkeltjes draaien…wel systematisch zijn betekent naar een oplossing convergeren! Ja (oei!) Neen (oef!)

36. Hoe (2b)? • 2b. Richt hoofdspiegelas terug naar midden oculairhouder (op het brandvlak)

37. Hoe (2b)? Collimatiebout (steekt niet uit, dwars door rug in cel geschroefd, trekt op cel) Vastzetbout (steekt wel uit, in rug geschroefd, duwt op cel)

38. Hoe (2b)? • Collimatiebouten met veer uitgerust? • maakt vastzetschroeven overbodig • (als de veren sterk genoeg zijn; bij Chinese Newtonkijkers moeten die hiervoor vaak vervangen worden) • Veren werken beter onder compressie: • Vastzetbouten volledig lossen! • Collimatiebouten volledig aandraaien • Collimeren door correcte collimatiebouten (driehoekige centrummarkering?)te lossen • Vastzetbouten • ofwel los laten, • ofwel net aandraaien tot er lichte weerstand is (maar niet genoeg om collimatie te beïnvloeden) • Collimatiebouten niet met veer uitgerust? • Echte push/pull • Vastzetbouten *iets* lossen • Collimatiebouten die het nodig hebben vastdraaien • Vastzetbouten terug spannen • Collimatiebouten met echt te slappe veren? • Eerst collimeren alsof veren niet te slap waren (losse vastzetbouten) • Laatste regeling uitsluitend als op een push pull, via aanspannen van alle vastzetbouten, tot er systeemspanning is

39. Hoe (2b -- instrumenten)? • Collimatiekap • Meegeleverd met telescoop • 1.25”: te maken uit 24x36mm filmdoosje met gat in bodem • Werking: verschuif vangspiegelreflectie enz. tot pupil van kap *in* de centrummarkering is gecentreerd • Soms (zie boven) ‘s nachts te verlichten door LED-zaklamp langs voorkant telescoop

40. Hoe (2b -- instrumenten)? • Cheshire • Aan te schaffen, meestal in combinatie met kijkbuis • Werking: verschuif vangspiegelreflectie enz. tot centrummarkering *in* de Cheshire ring staat en concentrisch is.

41. Hoe (2b -- instrumenten)? • Cheshire, vervolg • Ook apart verkrijgbaar, en soms (handiger) vanaf voorkant telescoop te belichten • Bijzonder efficiënt als centrummarkering en Cheshire op elkaar afgestemd zijn:

42. Hoe (2b -- instrumenten)? • Terugkerende straal van lasercollimator • Niet gebruiken voor fijnregeling– te onprecies • omdat straal terugkeert naar straalmiddelpunt en niet naar brandpunt: fout in brandvlak helft fout in voorwaartse straal, en vaak is laservlek maar op 3-4mm nauwkeurigheid af te lezen! • Barlowed laser • Even precies als Cheshire • Als barlowscherm te diep in oculairhouder is: via hoofdspiegel en vangspiegel bekijken (langs voorkant in vangspiegelreflectie op hoofdspiegel)! © Nils Olof Carlin

43. Hoe (2b -- instrumenten)? • Barlowed laser • Niet noodzakelijk barlow – zie moderne Howie Glatter met apertuurstop • Enige vereiste is puntbron en gespreid licht • Ook barlow+scherm apart beschikbaar als BLUG: • Ook (moeilijk) bruikbaar bij “gewone” Chinese l-c:

44. 2b – het belang van… …gebalanceerde regelingen • Plaats referentie en afleesscherm/oog aan weerszijden van brandvlak • Maakt dat optische as in het brandvlak oculairhouderas snijdt zelfs als richten van oculairhouderas niet helemaal klopt. • Cheshire, collimatiekap enz. dicht bij brandvlak • Barlowed laser: “virtuele puntbron” van kegel door barlow gemaakt verder van de telescoopas, scherm dichter

45. Autocollimator • Niks “auto” aan: moeilijkste instrument • Vergroot fouten enorm • Ideaal voor vinden van mechanische problemen • Toont niet één enkele fout maar een “mix” • Eigenlijk alleen nodig voor zeer snelle kijkers en/of fotografie

46. Autocollimator © Jim Fly © Jim Fly © Jim Fly P: hoofdreflectie van centrummarkering 1: tweede reflectie, “voorbij oneindig”, zelfde oriëntatie 2: derde reflectie, diepte als P, omgekeerd, zichtbaar 3: vierde reflectie, ook “voorbij oneindig”, omgekeerd, zwak P-1 == 2-3 Als P en 3 samenvallen staat de vangspiegel goed -- als je 3 niet ziet: 3=2+(P-1) Eventueel hoofdspiegel een tikkeltje decollimeren om minstens drie reflecties te zien

47. Autocollimator © Jim Fly © Jim Fly © Jim Fly Als P en 3 overlappen (“Davidsster”) dan staan 1 en 2 even ver en brengt uitsluitend een kanteling van de hoofdspiegel alles samen

48. Autocollimator © Jim Fly © Jim Fly © Jim Fly OPGELET: als je P naar 1 of 2 brengt kunnen andere reflecties verdwijnen. Check met Cheshire (tenzij je 100% zekerheid hebt ;) ) © Jim Fly © Jim Fly © Jim Fly

49. Onstabiele collimatie? • Perfecte collimatie moet geen obsessie worden • vooral raad voor eigenaars autocollimator • Probeer oorzaken te onderkennen en indien mogelijk weg te werken • Onstabiele oculairhouderas -> “shimming”? • Oculairhouder die (wat) doorzakt (buis? Bevestiging?) • Te weinig spindraadspanning • Te weinig systeemspanning in vangspiegelhouder? • Slippende truss-bevestiging (LightBridge) • Te slappe collimatieboutveren op hoofdspiegel (vaak – kan spiegel verder naar achter?) • Hyperstabiele ophanging (door vastzetbouten die ver staan en ook steunen?) • Te flexibele “rand”ondersteuning (betere randondersteuning? Voor kleine spiegels evt. plakken op ALLE steunpunten cel met 1.5mm TEC7?)

50. Referenties Werktuigen (allemaal aanbevolen): • 2” Kijkbuis, BlackCat Cheshire, 2” autocollimator: Jim Fly: http://www.catseyecollimation.com/ • Goede lasercollimatoren: Howie Glatter – de top: http://www.collimator.com/(site niet up to date; mailen) Farpoint: http://www.farpointastro.com/store/index.php?categoryID=82 Hotech: http://www.hotechusa.com/collimator.html(goed product, veel larie op web site) • 1.25” kijkbuis/Cheshire (met slechte instructies), laser/barlowed laser, 1.25” autocollimator: Astrosystems: http://www.astrosystems.com/ Om te lezen: • De bijbel: “New Perspectives on Newtonian Collimation” Vic Menard, Tippy D’Auria, illustrations by Jason Khadder http://www.catseyecollimation.com/perspectives.html • Home page of Nils Olof Carlin http://web.telia.com/~u41105032/