Mein Bino-Projekt

Nach längerer Bastel- und Denktätigkeit, vielen Erfahrungen, Rückschlägen und mehreren Neubeginnen ist jetzt mein Binoprojekt endlich fertiggestellt. Es begann mit der Idee, zwei Geräte über 100mm Öffnung zu einer binokularen Einheit zusammenzufügen. An solchen Instrumenten gibt es zwar keinen wirklichen Mangel, aber neben den finanziellen Grenzen gibt es bei Verwendung von Wechselokularen die hinlänglich bekannten Schwierigkeiten in der zuverlässigen Zusammenführung der beiden Bilder. Wenn sie von den Augen anstrengungsfrei zu einem Bild fusioniert werden sollen, können durchaus auch individuell verschiedene Justierungen nötig werden. Auch die Einstellung der Okulare auf den Augenabstand des Benutzers erfordert im Selbstbau einigen Aufwand, wo gute Ideen gefragt sind, wie mir schon bald klar wurde. Die verschiedenen Bautypen der Teleskope haben für ein solches Vorhaben auch nur selten die nötige variable Fokuslage. Natürlich kann man bei unbegrenzten finanziellen Ressourcen vieles machen, aber der Reiz solcher Aktionen liegt ja auch im Erdenken und Erproben neuer Ideen bzw. solcher, die man dafür hält! Als sich eines Tages ein Bekannter ein OMC 140 kaufte, das er auch bei mir gesehen hatte, kam mir das Binoprojekt wieder in den Sinn. Das Gerät ist ein Maksutov-Cassegrain-Typ, handlich und klein mit einer ganz hervorragenden Leistung, feinfühliger Innenfokussierung ohne Spiegelshifting. Dadurch läßt sich die Fokuslage ohne Schwierigkeiten genügend variieren; bei einer Tubuslänge von weniger als 1/2m bleibt das Ganze auch als Doppel noch handlich, also fast ideal für einen solchen Zweck.

Grundüberlegungen

Beide Geräte sollten ohne bleibende Veränderung ihres ursprünglichen Zustandes leicht zu einem binokularen Gerät zusammenfügbar sein, um sie jederzeit wieder einzeln benutzen zu können. Auch die nötige Justiervorrichtung sollte bestimmte Forderungen erfüllen. Die bekannte Dreipunkt-Justierung wollte ich auf jeden Fall vermeiden. Warum? Wer schon einmal eine Kollimation seines Teleskops nach dieser Methode vornahm weiß, wovon ich rede. Wenn z.B. die Justierung der Senkrechten stimmt, könnte man sich wohlgemut an die Waagerechte machen. Denkste! Wenn nicht der unwahrscheinliche Fall eintritt, dass mit genau einer der zwei anderen Justierschrauben der restliche Fehler korrigiert werden kann, ändert sich mit der Betätigung welcher Schraube auch immer die vorher erreichte Teiljustierung wieder. Es gibt nur ein schrittweises Herantasten an den gewünschten Endzustand. Das kann man hinnehmen, wenn man nur selten justiert. Zur schnellen Beseitigung kleinerer Abweichungen ist diese Methode aber nicht besonders gut geeignet.

1) Die erste Idee war, beide Geräte nebeneinander so auf einem Rahmen zu montieren, dass sie unabhängig voneinander in vertikaler und horizontaler Richtung justierbar waren. Diese Idee wurde nicht verwirklicht, denn es ist klar, dass

2) die Parallelität der optischen Achsen beider Geräte auch mit der Justierung eines Gerätes herstellbar ist. Doch die wichtige Feinfühligkeit und gleichzeitige Stabilität bei minimalem Gewicht des Ganzen war mit meinen Mitteln - einer Standbohrmaschine und einer kleinen Drehbank - nicht zu verwirklichen. Der Bau einer guten Justiervorrichtung setzt gewisse Erfahrungen im Instrumentenbau voraus und hat leider oft ein hohes Gewicht der Montierung zur Folge.

3) Nun könnte man ja das eine Gerät nur horizontal, das andere nur vertikal justieren! Eine tolle Idee, die eine deutliche Vereinfachung der mechanischen Probleme versprach und die ich bis zur Serienreife entwickelte. Na ja, fast. Jedenfalls hab ich lange daran rumgebastelt. Wegen der fehlenden mechanischen Massivität mußte ich dennoch Schritt für Schritt kleinste, durch die Justierung der einen Seite sich ergebende Abweichungen auf der anderen Seite wieder nachjustieren. Eine zwar methodisch elegante aber letztlich unbefriedigende Lösung, denn die Justierung zweier Geräte zueinander ist nicht ganz einfach, wenn sich dabei die Lage des Testobjektes im Bildfeld BEIDER Geräte verändert! Also zurück zu der Idee, eins der Geräte auf die Einstellung des anderen zu justieren. Wenn dies in der notwendigen Präzision für mich nicht geht, dann eben erst einmal nur grob. Kommt Zeit, kommt Rat!

Auf einem rechteckigen Rahmen aus Vierkantaluminium ruhen die beiden Teleskope nebeneinander in den bekannten Prismenadaptern. Der Rahmen selbst sitzt auf einem Stativ mit einer Azimutalmontierung. Das linke OMC ist mit seinem Adapter fest mit diesem Rahmen verbunden; das rechte sitzt auf einer zweiten, kleinen, selbstgebauten Montierung, die vom Rahmen getragen wird. Damit ist es für Justierzwecke auch unabhängig vom linken Teleskop beweglich, solange es nicht fixiert ist. Zur Justierung dient ein massiver runder, leicht von Hand bedienbarer Aluminiumstab von etwa 30cm Länge als Justierarm. Der Arm endet in einem großen Griff und läuft davor spielfrei durch die Öffnung eines 3mm dicken, länglichen Plättchens, das bei jeder Bewegung des Stabes mitgezogen und bei Erreichen der gewünschten Teleskopstellung mittels einer Klemmvorrichtung am Rahmen fixiert wird. Dadurch wird eine recht genaue und schnelle, werkzeuglose Vorjustierung beider Teleskope zueinander direkt beim Beobachten möglich:Ein geeignetes Objekt wird mittels der Azimutalmontierung in die Bildfeldmitte des linken Teleskops gerückt. Mit dem Justierarm wird anschließend das rechte Teleskop so eingestellt, dass das Testobjekt auch dort mittig zu sehen ist und danach der Justierarm festgeklemmt. Damit bleibt die eingestellte und fixierte Position der beiden Teleskope zueinander erhalten.

Für die präzise Korrektion der verbleibenden kleinen Restfehler hatte ich folgende Idee: in Ferngläsern lagern die Objektive meist in Exzenterringen, bei deren Drehung die erzeugten Bilder sich auf einem Kreis mit dem Radius der Exzenterdezentration um die Tubusachse bewegen. So läßt sich jede Fehljustierung von max. der doppelten Dezentration korrigieren und eine solche Bildlage erzeugen, die die Augen zur anstrengungsfreien Fusion der beiden Bilder benötigen. Für mein Problem war dies nicht die Lösung, wohl aber das Prinzip interessant. Eine Überlegung zeigt, dass zwei ineinander drehbare Ringe gleicher Exzentrizität den gleichen Effekt nur auf EINER Seite erbringen. Zwar kam eine exzentrische Lagerung und Drehbarkeit des OMC-Hauptspiegels nicht in Frage; was aber für das Objektiv funktioniert, sollte mit den gleichen Auswirkungen auch beim Okular machbar sein!

Damit war eine für jeden Benutzer leicht bedienbare und auch leicht realisierbare, feine Justiermöglichkeit gefunden:

Über dem Zenitspiegel des rechten Teleskopes folgt ein etwa 40 mm hoher Tubus, der oben das Okular trägt. Der Tubus enthält zwei ineinander laufende exzentrisch gedrehte Tuben, die mittels zweier Hebel einzeln von außen gegen- oder auch gleichzeitig miteinander gedreht werden können. Dadurch wird das im inneren Tubus sitzende Okular senkrecht zur OA dezentriert. Betrag und Richtung der nötigen Dezentration sind mit den beiden Hebeln werkzeuglos während des beidäugigen Beobachtens einstellbar.

Natürlich entstehen bei einer Okulardejustierung Abbildungsfehler. Jedoch wird selbst bei Ferngläsern edelster Herkunft diese Methode seit langer Zeit unverändert angewendet. Auch wird der auf diese Weise zu korrigierende Restfehler durch präzise Produktionsmethoden von vornherein gering gehalten. In unserem Fall könnte dies besonders bei höherer Vergrößerung aber ganz anders aussehen. Allerdings hängt die Größe der dadurch entstehenden Fehler von der Abbildungsqualität des Objektivs außerhalb der optischen Achse und damit auch vom Öffnungsverhältnis ab. In der Praxis zeigt sich in der Kombination meiner beiden Justiersysteme, dass eine gute Vorjustierung leicht erreichbar und der Restfehler nur gering ist. Selten bedarf es zur Erzeugung deckungsgleicher Bilder mehr als einiger Zehntel mm Okulardezentration, die beim OMC mit seiner Effektivbrennweite von ca. 2m mit Sicherheit zu vernachlässigen sind.

Die Fotos zeigen die Verwendung von insgesamt vier Umlenkspiegeln. Für die Reduzierung des optischen Achsenabstandes auf den Augenabstand incl. zweier Zenitspiegel wären im ursprünglichen Entwurf genau sechs Spiegel nötig gewesen, je zwei zur Reduzierung und je ein Zenitspiegel. Außer der Asymmetrie spricht aber nichts gegen die Version mit 4 Spiegeln, drei davon auf der linken Seite, wovon die beiden ersten die Reduzierung bewirken sowie je ein Zenitspiegel für rechts und links. Zur Vermeidung von Vignettierungen schien es mir ratsam, den ersten der drei Spiegel links in 2"- Größe zu wählen. Die höheren Lichtverluste bei zwei zusätzlichen Reflexionen im linken Teleskop sind nur im monokularen Vergleich sichtbar.

Durch die Innenfokussierung läßt sich die Fokuslage zwar sehr gut variieren, aber die Effektivbrennweite vergrößert sich spürbar, wenn der Fokus weiter nach außen verlegt wird. Da nur zwei gleichgroße Bilder für unsere Augen fusionsfähig sind, muß auf beiden Seiten eine gleiche Brennweite erzeugt werden. Dies ist dann gewährleistet, wenn der Lichtweg in beiden Teleskopen gleich ist. Wenn beide Okulare gleichhoch und nebeneinander im Augenabstand positioniert sind und die Teleskope direkt nebeneinander liegen, ist der Lichtweg bei der von mir gewählten Konstruktion beim linken OMC um den Reduzierungsbetrag länger, das ist die Differenz Tubusachsenabstand minus Augenabstand. Um diesen Betrag muß das rechte Teleskop nach vorn verlagert und der Okularauszug entsprechend verlängert werden, damit beide Okulare die gewünschte Position behalten und die Effektivbrennweiten übereinstimmen.

Die Einstellung auf den Augenabstand war bei meiner ersten Konstruktion noch eine Schwachstelle, etwas stiefmütterlich als nebensächlich betrachtet. Sie war ursprünglich nur möglich durch Parallelverschiebung des linken Okulars senkrecht zur Tubusachse, was eine Änderung der Spiegelstellung und damit fast unvermeidlich eine neue Grob- und Feinjustierung erforderte. Zwar könnte man prinzipiell den Augenabstand als erstes einstellen und dann die Justierung vornehmen, denn der Abstand ändert sich ja kaum mehr bei Verwendung anderer Okulare. Aber mit steigender Vergrößerung stören auch Justierungsrestfehler sowie ein nicht genau eingestellter Augenabstand immer mehr. Die Methode war letztlich auch unbefriedigend, weil man bei jeder Anpassung der Okularposition auf den jeweiligen Augenabstand auf jeden Fall links nachfokussieren muß. Die Prozedur erwies sich, zumal bei Dunkelheit, als sehr ineffektiv.

Inzwischen habe ich für die Einstellung des Augenabstandes eine gute Lösung gefunden: der Teleskopadapter links ist nicht mehr direkt auf dem Rahmen sondern auf einer rechteckigen Platte befestigt, die mittels einer M8-Schraube spielfrei in Leitschienen über den Rahmen bewegt wird und eine präzise Parallelverschiebung des gesamten Teleskops senkrecht zur Tubusachse ermöglicht. Dadurch bleibt die Justierung und die Fokuslage beider Geräte unverändert. Eine einfache Lösung, zwar mit einigem Aufwand an Präzision, die aber wunderbar zuverlässig funktioniert.

Als Nächstes wird die viel zu schwächliche Azimutalmontierung weichen müssen. Das Gewicht von ca. 8kg überfordert sie deutlich. Auch die Beweglichkeit des Binos muß verbessert werden, ohne Gegengewichte wird das nicht zu machen sein.

...in Arbeit...

Hier gehts zu den Themen:

Die Mondillusion, Beschreibung und Erklärung

Die Äquidistanz in der visuellen Wahrnehmung

© Herbert Müller 2004 letztes update 26.11.2004

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