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--- de:ost:fokus_new [2025/10/09 07:58] – rhainich
+++ de:ost:fokus_new [2026/03/10 13:28] (aktuell) – rhainich
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-====== Fokussieren ======
+====== Fokussierung ======
-<WRAP center round important 45%>
+Ein gut fokussiertes Teleskop ist eine grundlegende Voraussetzung für jede erfolgreiche Beobachtung, insbesondere wenn Deep-Sky-Aufnahmen angefertigt werden sollen. Mit etwas Übung lässt sich der optimale Fokus in der Regel innerhalb weniger Minuten finden. Der folgende Leitfaden soll dabei helfen.
-Bitte beachten Sie, dass dieser Artikel aktuell überarbeitet wird.
-</WRAP>
-Ein gut fokussiertes Teleskops ist von essentieller Bedeutung für jede erfolgreiche Beobachtung. Insbesondere wenn Deep-Sky-Aufnahmen erstellt werden sollen ist eine sorgfältige Fokussierung unerlässlich. Mit ein wenig Übung lässt sich der optimale Fokus innerhalb weniger Minuten finden. Die folgende Anleitung soll dabei Hilfestellung leisten.
+===== Allgemeine Hinweise =====
-===== Prinzipielles =====
+Die Fokussierung des Teleskops erfolgt über einen Okularauszug, der in die Electronic Focuser Assembly (EFA) integriert ist. Diese kann entweder über ein Handterminal oder über das Observatory Management System (OMS) gesteuert werden. Da der EFA nur einen begrenzten Verstellbereich von 33mm besitzt, können verschiedene Adapter (M68) montiert werden, um mit unterschiedlichen Instrumenten den Fokus zu erreichen.
-Die Fokussierung des Teleskops erfolgt über einen Okularauszug, welcher sowohl manuell als auch über das OMS gesteuert werden kann. Da der Okularauszug naturgemäß einen begrenzten Verstellweg (33mm) hat können unterschiedliche Adapter (M68) am Okularauszug montiert werden, sodass man mit den verschiedensten Instrumenten in den Fokus kommt.
+++++ Berechnung des idealen Adapters |
+Der Backfokus des Teleskops beträgt 147mm (hinter dem EFA). Der verwendete Zeiss-Schnellwechsler besitzt einen Backfokus von 25 mm. Die Länge des idealen Adapters ''D'' ergibt sich daher zu
-++++ Berechnung des idealen Adapters |
+   D = 147 − 25 − 33/2 − C,
-Der Backfokus des Teleskops liegt 147 mm hinter dem Okularauszug. Der verwendetet Zeiss-Schnellwechsler hat einen Backfokus von 25 mm. Die Länge des ideale Adapters ''D'' errechnet sich dementsprechend wie folgt:
-   D = 147 − 25 − 33/2 - C,
+wobei ''C'' der Backfokus des jeweiligen Instruments ist.
-wobei ''C'' der Backfokus des jeweiligen Instrumentes ist. Die STF-8300 zusammen mit allen Anbauten hat ein Backfokus von 57.5 mm. Der ideale Adapter für die STF-8300 ist daher 50mm lang.
+Die STF-8300 besitzt zusammen mit allen Anbauten einen Backfokus von 57,5mm. Der ideale Adapter für diese Kamera ist daher 50 mm lang.
 ++++
-**Erfahrungswerte in Bezug auf die Fokussierung:**
+**Erfahrungswerte für die Fokusposition:**
 /*|< 100% 33% 33% - >|*/
-^ Instrument               ^  Adapter [mm]  ^  Position des Okularauszugs [μm]  ^
+^ Instrument               ^  Adapter [mm]  ^  Position des EFA [μm]  ^
 | QHY600M                   |  20+10  |  16900  |
 | SFT-8300                  |  40+10  |  9500   |
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 | Canon + Superzoom         |  80     |  19550  |
-===== Fokussieren mit dem Handterminal =====
+===== Fokussierung mit dem Handterminal =====
+Für die manuelle Steuerung des EFA steht ein Handterminal (<imgref handterminal>) zur Verfügung. Das Handterminal befindet sich im beweglichen Aufbewahrungscontainer in der Kuppel. Es muss an die schwarze Steuerbox mit der Beschriftung //Electronic Focusing Accessory// auf der Rückseite des Teleskops angeschlossen werden.
+Das Kabel des Handterminals wird in den Anschluss //H/C// gesteckt (siehe <imgref focusser_box>). Das Handterminal selbst kann an dem silbernen Bolzen in unmittelbarer Nähe der Steuerbox eingehängt werden. **Ist das Handterminal angeschlossen, ist eine Steuerung über das OMS nicht möglich.** Daher ist das Handterminal normalerweise nicht dauerhaft am Teleskop montiert.
+Mit den Tasten ''In'' und ''Out'' kann der EFA nach innen bzw. außen bewegt werden. Die übrigen Tasten sind für einen Derotator vorgesehen, der bei unserem Teleskop nicht verwendet wird. Diese tasten haben daher keine Funktion.
 <WRAP group>
-<WRAP half column>
+<WRAP third column>
-<imgcaption handterminal|Handterminal für den Okularauszug>{{ :ost:focusser:focusser_handcontroller_1.png?300 }}</imgcaption>
+<imgcaption handterminal|Handterminal für den EFA>{{ :ost:focusser:focusser_handcontroller_1.png?300 }}</imgcaption>
 </WRAP>
-<WRAP half column>
+<WRAP third column>
-\\
+<imgcaption focusser_box|Die Steuerbox des EFA>{{ :ost:focusser:focusser_box_1.png?300 }}</imgcaption>
-\\
+</WRAP>
-\\
+<WRAP third column>
-\\
+<imgcaption handterminal_mounted|Rückseite des Teleskops mit montiertem Handterminal>{{ :ost:focusser:focusser_attached_1.png?300 }}</imgcaption>
-\\
-\\
-<imgcaption focusser_box|Die Kontrollbox des Okularauszugs>{{ :ost:focusser:focusser_box_1.png?300 }}</imgcaption>
 </WRAP>
 </WRAP>
-Für die manuelle Bedienung des Okularauszugs steht ein Handterminal zur Verfügung (<imgref handterminal>), welches sich im Rollcontainer in der Kuppel befindet. Das Handterminal wird an den schwarzen Kasten mit der Bezeichnung //Electronic Focusing Accessory// an der Rückseite des Teleskops montiert. Das Kabel des Handterminal wird dazu einfach in den Port mit der Bezeichnung //H/C// gesteckt (siehe <imgref focusser_box>), während das Handterminal als solches an einen silbernen Bolzen in der direkten Nähe des schwarzen Kastens gehängt werden sollte. **Bei montiertem Handterminal ist die Steuerung über das OMS nicht möglich**, daher ist das Handterminal normalerweise nicht am Teleskop verbaut.
+===== Fokussierung mit dem Observatory Management System (OMS) =====
-<imgcaption handterminal_mounted|Rückseite des Teleskops mit montiertem Handterminal>{{ :ost:focusser:focusser_attached_1.png?300 }}</imgcaption>
+Die Fokussierung über das OMS erfolgt mit dem Programm //PWI4//. Neben der Steuerung des Fokus regelt dieses Programm auch die im Teleskop installierten Lüfter und Heizungen. Diese beiden Aspekte werden im Artikel [[de:ost:tempregula|Temperaturregelung]] ausführlicher beschrieben.
-Über die Buttons ''In'' und ''Out'' des Handterminals kann der Okualarauszug rein und raus gefahren werden. Die übrigen Knöpfe sind für einen Derotator, den unser Teleskop nicht benötigt. Daher sind diese Knöpfe ohne Funktion.
+{{ :ost:software:pwi4_focus_2.png?800 |PWI4: Fokusfenster einschließlich Temperaturanzeige}}
-===== Observatory Management System (OMS) =====
+Die Bedienung des EFA ist weitgehend selbsterklärend. Die aktuelle Position wird im Feld ''Position'' angezeigt, während der EFA mit den Tasten ''IN'' und ''OUT'' bewegt werden kann. Die Geschwindigkeit des Fokusmotors kann unter ''Jog'' eingestellt werden, indem ein entsprechender Wert eingegeben wird. Wir empfehlen die Standardeinstellung von 200 µm/s.
-Die Fokussierung mittels des OMS erfolgt über das Programm //PWI4//, welches neben der Fokussierung auch die Regelung der Lüfter und der im Teleskop verbauten Heizungen übernimmt. Die letzten beiden Punkte sind im Artikel [[de:ost:tempregula|Temperaturregulation]] näher beschrieben.
+Über das Menü ''GOTO'' kann der EFA zu einer bestimmten Position gefahren werden. Eine laufende Bewegung kann jederzeit mit der Taste ''STOP'' gestoppt werden. Der zeitliche Verlauf der Temperaturen des Hauptspiegels, der Hauptspiegelhalterung, des Sekundärspiegels sowie der Umgebungstemperatur kann mit den Tasten ''SHOW'' bzw. ''HIDE'' ein- oder ausgeblendet werden.
-{{ ost:software:pwi3_focus_2.png |PWI3: Fokusfenster}}
+==== Autofokus ====
-Die Bedienung des Okularauszugs ist im Grunde selbsterklärend. Die aktuelle Position ist in dem Feld ''Focus Status'' zu finden, während man den Okularauszug über die Schaltflächen ''IN'' und ''OUT'' fahren kann. Als Geschwindigkeit lässt sich ''Fast'', ''Slow'' und ''Increment'' über ein Drop-down-Menü auswählen. Eine spezifische Position lässt sich über das ''GOTO''-Menü anfahren, während eine laufende Bewegung sich über die Schaltfläche ''STOP'' jederzeit beenden lässt. Der zeitliche Verlauf der Temperatur des Hauptspiegels, der Halterung des Hauptspiegels, des Sekundärspiegels und der Umgebungstemperatur kann über die Schaltflächen ''SHOW'' bzw. ''HIDE'' ein und ausgeblendet werden.
+Die manuelle Fokussierung kann mühsam sein, selbst wenn ein geeigneter Fokuspunkt bereits aus früheren Beobachtungen bekannt ist. Aus diesem Grund bieten verschiedene Programme automatische Fokussiermethoden an. Im Folgenden beschreiben wir Autofokus mit //PWI4//, //Maxim DL// und //NINA//. Welches Programm verwendet wird, hängt von den Präferenzen der Beobachtenden sowie vom jeweiligen Beobachtungsziel ab.
-{{ ost:software:pwi3_focus_3.png |PWI3: Fokusfenster inklusive Temperaturanzeige}}
+=== Maxim DL ===
-==== Autofokus-Funktion ====
+<WRAP center round todo 60%>
+Dieser Abschnitt muss noch geschrieben werden.
+</WRAP>
-=== Mittels PWI4 ===
+=== NINA ===
+{{:ost:software:nina_autofocus_start.png?nolink&300 | NINA Autofokus}}
-<WRAP center round important 60%>
+In //NINA// kann der Autofokus gestartet werden, indem im Menü ''Imaging'' auf der rechten Seite ''Autofocus'' ausgewählt wird. Nach der Auswahl startet //NINA// den Prozess automatisch.
-Dieser Abschnitt muss noch überarbeitet werden.
-</WRAP>
-//PWI4// bietet auch die Möglichkeit eine automatische Fokussierung durchzuführen. Hierfür verbindet sich //PWI3// zu [[de:ost:ccds:maximdl|MaximDL]], um darüber die nötigen Aufnahmen zu erstellen. Bevor man die automatische Fokussierung startet, muss also zuerst die Kamera im //MaximDL// eingebunden werden. Durch ein Klick auf ''AF CONFIG'' können die Einstellungen angepasst werden. Zu den wichtigen Einstellungen zählen die ''Step Size (micron)'', welche die Schrittweite in Mikrometer definiert, die der Okularauszug bei jedem Fokussierschritt fahren soll. ''Steps (Image Count)'' ist die Zahl der Fokussierschritte, die vom Okularauszug durchgeführt werden und gleichzeitig die Zahl der Bilder, die aufgenommen werden sollen. Die Belichtungszeit in Sekunden muss bei ''Exposure length (sec)'' angegeben werden. Bisher haben sich folgende Einstellungen bewährt:
+Dabei ist zu beachten, dass der Fokusmotor zuvor über //PWI4// gestartet und im **Equipment**-Tab verbunden sein muss. Außerdem verwendet //NINA// immer den aktuell ausgewählten Filter.
-    Step Size (micron)    = 150
+Ein erfolgreicher Autofokus-Durchlauf ist auf der linken Seite der Oberfläche erkennbar, wo eine klare hyperbolische Beziehung sichtbar wird. In dem gezeigten Beispiel dauerte der Lauf etwa 6:30 min und bestimmte 6612 als optimale Fokusposition für den Clear-Filter.
-    Steps (Image Count)   = 17
-    Exposure length (sec) = muss je nach Objekt gewählt werden
-{{ ost:software:maximdl:autofocus_good_3.png |}}
+Unter ''Options > Autofocus'' können die Parameter zur Feinabstimmung des Autofokus eingestellt werden:
-Nachdem man den Autofokus gestartet hat, wird //PWI3// die einzelnen Fokussierschritte durchführen, den Okularauszug um die ''Step Size'' weiter fahren und dazu jeweils eine Aufnahmen erstellen. Im Anschluss wird //PWI3// das Programm //PlateSolve// (siehe oben) starten, was jedes einzelne Bild analisiert, dort nach Sternen sucht, den Durchmesser dieser Sterne sowie eine Abschätzung für den Fokus ermittelt. Dies wird dann in einer Tabelle aufgelistet. Durch einen Klick auf ''Show Graph'' kann man sich das Ergebnis noch visualisieren lassen. Es wird dann der ermittelte Sterndurchmesser über die Position des Okularauszugs dargestellt. Im Idealfall folgt diese Darstellung einer V-Kurve, die ebenfalls in die Daten gefittet wird.
+  * **Use filter offsets** erlaubt es, vordefinierte Offsets pro Filter zu verwenden, statt jedes Mal neu zu fokussieren. (Derzeit noch nicht verfügbar; Testbeobachtungen erforderlich). Standard: OFF
+  * **Autofocus initial offset steps** bestimmt, wie weit der Fokusmotor zu Beginn nach außen fährt. Standard: 10
+  * **Autofocus method**: Methode zur Bestimmung der Fokusqualität. Standard: Star HFR (Half-Flux Radius)
+  * **Curve fitting strategy**: Funktion zur Anpassung der gemessenen Datenpunkte. Standard: Hyperbolisch
+  * **Number of attempts**: Anzahl der Wiederholungsversuche bei fehlgeschlagenem Autofokus. Standard: 1
+  * **Use brightest n stars**: Wenn >0, werden nur die n hellsten Sterne verwendet (gut für schlechte Sternfelder/verrauschte Bilder). Standard: 0
+  * **Outer crop ratio**: Wenn 1, wird der Overscan-Bereich abgeschnitten. Wenn -1, wird der Overscan-Bereich mit berücksichtigt. Standard: 1
+  * **Binning**: Pixel-Binning während des Autofokus. Standard: 2×2
+  * **R² threshold**: Minimale Fit-Qualität, bevor ein neuer Versuch gestartet wird. Standard: 0.8
+  * **Autofocus step size**: Schrittweite des Fokusmotors zwischen den Messungen. Standard: 150
+  * **Default autofocus exposure time**: Belichtungszeit pro Bild in Sekunden. Muss für jeden Filter angepasst werden. Standard: 6 s
+  * **Disable guiding during AF**: Deaktiviert das Guiding während des Autofokus. Standard: aus
+  * **Focuser settle time**: Wartezeit nach einer Fokusbewegung, damit Schwingungen im System Zeit haben abgebaut zu werden. Standard: 1 s
+  * **Number of exposures per point**: Anzahl der Bilder die pro Fokusposition erstellt und gemittelt werden. Standard: 1
+  * **Inner crop ratio**: Anteil des Bildes, der zur Sternsuche verwendet wird. Kann im Bereich von 0.2 bis 1 gesetzt werden. Standard: 0.5 = 50% der Aufnahme
+  * **Backlash compensation method**: Methode zur Kompensation des mechanischen Spiels. Zur Auswahl stehen ''Overshoot'' und ''Disable''. Standard: Overshoot
+  * **Backlash IN/OUT**: Schrittzahl, die zur Korrektur des Backlash beim Ein- und Ausfahren verwendet wird. Standard: 20,0
+{{ :ost:software:nina_autofocus_options.png?nolink&1200 |}}
+=== PWI 4 ===
+//PWI4// bietet ebenfalls die Möglichkeit der automatischen Fokussierung. Zu diesem Zweck kann //PWI4// eine Verbindung zu //ASCOM//-Kameratreibern herstellen. Die entsprechende Einstellung kann im ''Camera''-Reiter des Einstellungsdialogs vorgenommen werden.
+Setzen Sie **Selected device** auf ''ASCOM camera'' und wählen Sie im Dropdown-Menü **ASCOM driver** den entsprechenden Kameratreiber aus.
+Anschließend können die Autofokus-Einstellungen im Bereich **Auto Focus** des **Focus**-Tabs im Hauptfenster von //PWI4// angepasst werden. Der Parameter ''Images'' bestimmt die Anzahl der Fokuspositionen. ''Spacing'' definiert die Schrittweite in Mikrometern, um die der EFA zwischen den einzelnen Positionen bewegt wird. Belichtungszeit und Binning werden unter ''Exp length'' und ''Binning'' eingestellt.
+Folgende Einstellungen haben sich in der Praxis bewährt:
+    Images     = 17
+    Spacing    = 150
+    Exp length = abhängig von Objekt/Filter (6 s sind ein guter Startwert)
+    Binning    = 2
+{{ ost:focusser:pwi4_main_window_auto_focus.jpg?800 |}}
+<WRAP center round todo 60%>
+Der folgende Abschnitt muss noch überarbeitet werden...
+</WRAP>
+Nach dem Start des Autofokus führt //PWI4// die einzelnen Fokuspositionen aus, bewegt den EFA jeweils um den Wert ''Spacing'' und nimmt ein Bild auf. Anschließend startet //PWI4// das Programm //PlateSolve//, welches jedes Bild analysiert, nach Sternen sucht, deren Durchmesser bestimmt und daraus die Fokusqualität abschätzt. Die Ergebnisse werden in einer Tabelle dargestellt.
+{{ ost:software:maximdl:autofocus_good_3.png |}}
-Im folgenden zeigen wir ein Beispiel für einen erfolgreichen sowie einen fehlgeschlagenen Autofokusdurchlauf.
+Im Folgenden zeigen wir ein Beispiel für einen erfolgreichen sowie einen fehlgeschlagenen Autofokus-Durchlauf:
 == Erfolgreicher Autofokus: ==
 <WRAP group>
@@ Zeile 95: / Zeile 139: @@
 </WRAP>
 <WRAP third column>
-[{{ ost:software:maximdl:autofocus_good_5.png | Plot der die Qualität des Fokus zeigt (V-Plot) }}]
+[{{ ost:software:maximdl:autofocus_good_5.png | Diagramm zur Darstellung der Fokusqualität (V-Kurve) }}]
 </WRAP>
 <WRAP third column>
@@ Zeile 102: / Zeile 146: @@
 </WRAP>
 == Fehlgeschlagener Autofokus: ==
 <WRAP group>
@@ Zeile 109: / Zeile 153: @@
 </WRAP>
 <WRAP third column>
-[{{ ost:software:maximdl:autofocus_bad_1.png | Plot der die Qualität des Fokus zeigt (V-Plot) }}]
+[{{ ost:software:maximdl:autofocus_bad_1.png | Diagramm zur Darstellung der Fokusqualität (V-Kurve) }}]
 </WRAP>
 <WRAP third column>
@@ Zeile 116: / Zeile 160: @@
 </WRAP>
-Es gibt verschiedene Gründe warum der Autofokus fehlschlagen kann. Dazu zählt unter anderem, dass der ideale Fokus gar nicht in dem Bereich liegt, der im Rahmen des Autofokus abgefahren wird. Es empfiehlt sich daher das Teleskop vorher grob per Hand zu fokussieren. Des Weiteren kann es sein, dass keine Sterne gefunden werden und daher die Qualität des Fokus nicht abgeschätzt werden kann. Ein Grund hierfür wiederum kann sein, dass beim Setup die Option ''Use a Subframe, Central 1/4 pixels'' ausgewählt wurde und im Zentralbereich kein Stern zu finden ist.
+Es gibt verschiedene Gründe, warum ein Autofokus-Durchlauf fehlschlagen kann. Einer davon ist, dass sich der optimale Fokuspunkt außerhalb des Bereichs befindet, der durch den Autofokus abgedeckt wird. Es wird daher empfohlen, das Teleskop zuvor grob manuell zu fokussieren. Außerdem kann es vorkommen, dass kein Stern gefunden wird und daher die Fokusqualität nicht bestimmt werden kann.
-=== MaximDL ===
+===== Die traditionelle Methode =====
+<WRAP center round todo 60%>
+Bilder ersetzen...
+</WRAP>
+Die traditionelle Methode der Fokussierung besteht darin, ein Himmelsfeld mit vielen dicht beieinander stehenden Sternen zu beobachten, beispielsweise einen Kugelsternhaufen. Unter solchen Bedingungen lässt sich die Fokusqualität besonders gut beurteilen, da umso mehr dicht stehende Sterne getrennt aufgelöst werden können, je besser der Fokus ist.
-=== NINA ===
+Für diese Methode ist //Maxim DL// die benutzerfreundlichste Software, da sie standardmäßig die meisten Diagnosewerkzeuge bietet. Die wichtigsten Parameter können jedoch auch im Bereich **Statistics** im Imaging-Tab von //N.I.N.A// gefunden werden. Im Folgenden konzentrieren wir uns auf //Maxim DL//.
-==== Der traditionelle Weg ====
+=== Maxim DL Hauptsteuerung ===
-<WRAP center round important 60%>
-Dieser Abschnitt muss noch überarbeitet werden.
-</WRAP>
-Bei der traditionellen Methode zum Fokussieren betrachtet man einen Bereich des Himmels, der eine große Anzahl dicht beieinander liegender Sterne enthält, wie beispielsweise einen Kugelsternhaufen. Unter diesen Bedingungen lässt sich die Qualität der Fokussierung leicht beurteilen, indem die Fokusposition bestimmt wird, bei der die meisten dieser Sterne aufgelöst werden können.
+Im **Exposure Tab** des **Camera Control**-Fensters (siehe unten) wird im Dropdown-Menü **Exposure Preset** die Option ''Focus'' ausgewählt. In dieser Voreinstellung sind viele für die Fokussierung wichtige Parameter bereits sinnvoll gesetzt.
-=== MaximDL ===
+In den unten gezeigten Beispielen ist die Belichtungszeit (''Seconds'') auf eine Sekunde eingestellt; dieser Wert muss je nach verwendetem Objekt angepasst werden.
-Wählen Sie im //Exposure Tab// des //Camera Control//-Fensters die Option ''Fokus'' aus dem Dropdown-Menü //Exposure Preset// aus (siehe unten). In diesem Preset sind bereits viele, für das Fokussieren wichtige Einstellung, vor ausgewählt. In den unten gezeigten Beispiel ist die Belichtungszeit (''Seconds'') auf eine Sekunde eingestellt, dies soll bzw. muss entsprechend des angefahrenen Objektes angepasst werden.
 {{ ost:software:maximdl:focus_maximdl_1.png |}}
-Nach einem Klick auf ''Start'' werden kontinuierlich Aufnahmen aufgenommen und dargestellt. Nun kann das Teleskop mittels //CW3// oder des Handterminals für den Okularauszug fokussiert werden. Um den groben Fokus zu finden empfiehlt es sich erst einmal einen hellen Stern anzufahren und so zu fokussieren, dass der Beugungsring verschwindet. Grobe Richtwerte für den Fokus mit den unterschiedlichen Instrumenten und Okularen können der Tabelle oben entnommen werden.
+Nach einem Klick auf ''Start'' werden kontinuierlich Bilder aufgenommen und angezeigt. Nun kann das Teleskop mithilfe von //PWI4// oder dem Handterminal des EFA fokussiert werden. Für die grobe Fokussierung empfiehlt es sich, zunächst einen hellen Stern anzusteuern und den Fokus so einzustellen, dass der Beugungsring verschwindet.
-Um den Fokus weiter zu optimieren kann anschließend ein Kugelsternhaufen angefahren werden. Da diese Objekte durch eine hohe Sterndichte gekennzeichnet sind, ermöglichen sie es sehr gute Fokussierergebnisse zu erzielen. Dies liegt daran, dass die Winkelabstände zwischen den Sternen klein sind und daher die Beugungsscheibchen der einzelnen Sterne nur bei einem sehr gut fokussierten Teleskop in einzelne Objekte getrennt werden können. Hat man den optimalen Fokus gefunden, arbeitet das Teleskop mit dem Seeing limitierten Auflösungsvermögen, welches bei uns oft über 2″ liegt und somit in der Regel deutlich schlechter als das Beugung begrenzte Auflösungsvermögen von 0.23″ ist. Ab wann zwei Beugungsscheibchen theoretisch noch als getrennte Lichtquellen wahrgenommen werden können wird über das [[https://de.wikipedia.org/wiki/Rayleigh-Kriterium|Rayleigh-Kriterium]] beschrieben.
+Um den Fokus weiter zu optimieren, kann anschließend ein Kugelsternhaufen beobachtet werden. Die geringe Winkelentfernung zwischen den Sternen erleichtert eine sehr präzise Fokussierung, da sich die Airy-Scheiben einzelner Sterne nur bei sehr guter Fokussierung voneinander trennen lassen.
-Die unteren 3 Paneele des //Camera Control// Paneels können verschiedene Informationen zu den verbundenen Kameras sowie statistische Informationen zu den Aufnahmen anzeigen. Um zwischen den unterschiedlichen Anzeigemodi zuwechseln, kann man einfach mit der rechten Maustaste in eines dieser Paneele klicken. Das rechte und das mittlere Paneel sind dabei den Kameras vorbehalten, während im linken Paneel Grafiken angezeigt werden können, die qualitative Information über die Güte des Fokus veranschaulichen. Wenn keine Guide-Kamera verwendet wird, hat sich folgendes Setting bewährt: links: ''3D Profile'' oder ''FWHM/time'', mitte: ''Camera 1 Info'' und rechts: ''Camera 1 Stats''.
+Ein optimal fokussiertes Teleskop arbeitet mit einer seeing-limitierten Auflösung, die an unserem Standort häufig größer als 2″ ist. Dies ist deutlich schlechter als die beugungsbegrenzte Auflösung unseres Teleskops von etwa 0,3″. Das [[https://de.wikipedia.org/wiki/Rayleigh-Kriterium|Rayleigh-Kriterium]] beschreibt die theoretische Grenze, bei der zwei Airy-Scheiben noch als getrennte Lichtquellen erkannt werden können.
-{{ ost:software:maximdl:focuss_maximdl_6.png |}}
+Die unteren drei Panels des **Camera Control**-Fensters können verschiedene Informationen über die angeschlossenen Kameras sowie statistische Informationen über die Bilder anzeigen. Zwischen den verschiedenen Anzeigearten kann durch einen Rechtsklick in eines der Panels gewechselt werden.
-Die Infos aus dem linken und rechten Paneel werden jeweils anhand des hellsten Stern im Gesichtsfeld ermittelt. Das ''3D Profile'' ist sozusagen eine 3D-Ansicht der Aufnahme dieses Sterns, wobei die Intensität, die dritte Achse bildet. ''FWHM/time'' hingegen zeigt die Full-width Half Maximum (FWHM) dieses Sterns in Abhängigkeit von der Zeit. Das rechte Paneel zeigt die folgenden Informationen: die Position des hellsten Pixels in X- und Y-Richtung, der Wert in diesem Pixel, die FWHM des hellsten Sterns, den Half Flux Diameter (HFD), dieses Sterns und das Verhältnis aus dem Signal zum Rauschen (SNR).
+Wenn keine Guiding-Kamera verwendet wird, empfehlen sich folgende Einstellungen:
-Als Anhaltspunkt für einen guten Fokus kann die Höhe des Wertes des hellsten Pixels, die FWHM, der HFD und das SNR herangezogen werde. Je höher der Wert im hellsten Pixels, je besser das SNR, je kleiner die FWHM und der HFD, als desto besser kann der Fokus angesehen werden. Es gilt daher diese Werte während des Fokussiervorgangs zu optimieren. Diesbezüglich können die unterschiedlichen Grafiken im linken unteren Paneel sehr hilfreich sein, da man sich dort z.B. auch die zeitliche Abfolge anzeigen lassen kann.
+  * links: ''3D Profile'' oder ''FWHM/time''
+  * Mitte: ''Camera 1 Info''
+  * rechts: ''Camera 1 Stats''
-Das mittlere Paneel fast wiederum die aktuellen Information zur Kamera zusammen, wie z. B. ob gerade eine Aufnahme läuft, welche Belichtungszeit eingestellt ist, den gewählten Filter, ob die Kühlung läuft und wenn dies der Fall ist, die aktuelle sowie die Zieltemperatur des Sensors.
+{{ ost:software:maximdl:focuss_maximdl_6.png |}}
-=== Subframes ===
+Die Informationen im linken und rechten Panel beziehen sich auf den hellsten Stern im Bildfeld.
-Subframes bieten die Möglichkeit das Auffinden der optimalen Einstellungen für den Fokus deutlich zu beschleunigen. Indem nur ein kleiner Bereich der CCD, welcher selbst gewählt werden kann, ausgelesen wird, kann die Auslesezeit und auch die Downloadzeit stark reduziert werden.
+Der ''3D Profile'' zeigt eine dreidimensionale Darstellung des Sternbildes, wobei die Intensität die dritte Achse darstellt. ''FWHM/time'' zeigt die Halbwertsbreite (FWHM) des Sterns als Funktion der Zeit.
-Der Subframe-Modus kann durch ein Klick auf ''On'' im Abschnitt //Subframe// aktiviert werden. Nun kann der auszulesende Bereich entweder direkt eingegeben oder per Maus definiert werden. Für Ersteres muss man auf die Zeile mit ''X: Y: W: H:'' klicken. In dem sich öffnenden Fenster kann dann der ''X''- und ''Y''-Wert des Startpixels, sowie die Breite (''Width'') und die Höhe (''Height'') des auszulesenden Kastens angeben werden. Ist die Option ''Mouse'' aktiviert kann mittels der Maus ein entsprechender Kasten auch direkt um einen Stern oder eine Sternengruppe gezogen werden. Dafür muss natürlich erst einmal ein Bild aufgenommen werden ;-) Der Kasten kann durch klicken auf den Rand auch verschoben und durch klicken auf die Ecken in der Größe angepasst werden. **Achtung:** Sollte die Fokussreihe bereits laufen muss diese einmal gestoppt und wieder gestartet werden, damit der Subframe-Modus Wirkung zeigt.
+Das rechte Panel zeigt:
-<WRAP group>
+  * Position des hellsten Pixels (X/Y)
-<WRAP half column>
+  * Pixelwert
-{{ ost:software:maximdl:focus_maximdl_3.png |}}
+  * FWHM
-</WRAP>
+  * Half Flux Diameter (HFD)
-<WRAP half column>
+  * Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR)
-{{ ost:software:maximdl:focus_maximdl_4.png |}}
-</WRAP>
-</WRAP>
-{{ ost:software:maximdl:focus_maximdl_5.png |}}
+Für eine gute Fokussierung gilt:
-**ToDO: Aufnahmen ersetzen!**
+  * möglichst hoher Pixelwert
+  * möglichst gutes SNR
+  * möglichst kleine FWHM
+  * möglichst kleine HFD
-/*
+Diese Werte sollten während des Fokussierens optimiert werden.
-===== Mittels CCDOPS =====
-In diesen Abschnitt gehen wir nur auf die technischen Details ein, welche die Fokussierung mittels //CCDOPS// von der mittels //MaximDL// unterscheidet. Die Grundfunktionen von //CCDOPS// wurden bereits im Hauptartikel zu [[de:ost:ccds:ccdops|CCDOPS]] eingeführt.
+=== Maxim DL Subframes ===
-Zum Fokussieren der jeweiligen CCD-Kamera nutzt man die Funktion **Focus** im Camera-Menü.
+Subframes ermöglichen es, den Fokussierungsprozess deutlich zu beschleunigen. Dabei wird nur ein kleiner Teilbereich des CCD ausgelesen, den der Benutzer auswählen kann. Dadurch verkürzen sich sowohl Auslese- als auch Downloadzeiten erheblich.
-<code> Camera -> Focus</code>
+Der Subframe-Modus wird aktiviert, indem im Bereich **Subframe** auf ''On'' geklickt wird.
-{{ :ost:ccds:ccdops:focus.jpg?direct |}}
+Der auszulesende Bereich kann entweder direkt eingegeben oder mit der Maus ausgewählt werden.
-Die Einstellungen sollten wie auf den linken Bild seien. Mit dieser Funktion wird wiederholt eine Aufnahme mit einer gewissen Belichtungszeit (''Exposure Time'') in diesem Beispiel von 0.5s gemacht. Die Aufnahmen werden automatisch geladen und dargestellt. Nun kann das Teleskop mittels //CW3// oder des Handterminals für den Okularauszug fokussiert werden.
+<WRAP group>
-==== Planet Mode ====
-{{ ost:ccds:ccdops:planet_mode_info.jpg|}}
-Der Planet Mode folgt den gleichen Prinzipien, die die Subframe-Option bei //MaximDL//. Aufgerufen wird der Planet Mode indem in dem Auswahlmenü für den Fokus (siehe obige Abbildung) der Menüpunkt ''Frame size'' auf **Planet Mode** gesetzt wird. Ist die Fokusreihe bereits gestartet kann diese über den ''Pause''-Button in dem Statusmenü (siehe Abbildung rechts) unterbrochen werden und der Planetmodus über das Drop-down-Menü (''Frame'') ausgewählt werden. Über den ''Resume''-Button kann die Fokusreihe anschließend fortgesetzt werden.
-[{{ ost:ccds:planet_mode_prepare.jpg?550 |Zehn sekündige Aufnahme des Kugelsternhaufens M13 mit Auswahlfenster (kleines weißes Rechteck)}}]
-Hat man eine Fokusreihe im Planet Mode gestartet, wird zuerst eine Aufnahme in voller Auflösung erstellt und auf dem Bildschirm dargestellt. Auf dieser Aufnahme kann man den Subframe auswählen, welcher anschließend im Rahmen der Fokusreihe ausgelesen und dargestellt wird. Die Größe des Subframe kann über das kleine weiße Rechteck definiert werden. Die Größe dieses Rechtecks lässt sich über die kleinen Kästchens in der oberen linken und unteren rechten Ecke anpassen. Der Subframe sollte so gewählt werden, dass möglichst viele nahe beieinander liegende Punktquellen enthalten sind.
-Der Fokus kann jetzt bequem und relativ zügig verbessert werden. Als Anhaltspunkt für die Qualität der aktuellen Fokuseinstellung kann auch die maximale Countzahl (''Peak'') herangezogen werden, die dem Statuspannel entnommen werden kann. Je besser die Fokussierung desto höher ist die Countzahl. Dabei muss allerdings beachtet werden, dass Schwankungen bis zu einer Größenordnung von 30% in aufeinanderfolgenden Aufnahmen aufgrund des Seeings völlig normal sind.
-Die beiden Aufnahmen unten geben Aufschluss über die Verbesserungen, welche bei relativ schlechtem Seeing zu erreichen sind.
-<WRAP GROUP>
 <WRAP half column>
-[{{ ost:ccds:planet_mode_defocus.jpg |Subframe bevor die Fokussierung optimiert wurde}}]
+{{ ost:software:maximdl:focus_maximdl_3.png |}}
 </WRAP>
 <WRAP half column>
-[{{ ost:ccds:planet_mode_focus.jpg |Subframe mit optimierter Fokussierung}}]
+{{ ost:software:maximdl:focus_maximdl_4.png |}}
 </WRAP>
 </WRAP>
-*/
-/*
+{{ ost:software:maximdl:focus_maximdl_5.png |}}
-Ein weiteres Beispiel ist folgender offener Sternhaufen:
-[{{ ost:ccds:planet_mode_prepare_2.jpg?550 |Offener Sternhaufen mit Auswahlfenster (kleines weißes Rechteck)}}]
+==== Aperturmasken ====
-<WRAP GROUP>
+[{{ ost:telescope:scheinerblende_wiki.jpg?400|Scheiner-Blende, wie sie im Praktikum verwendet wird}}]
-<WRAP half column>
-[{{ ost:ccds:planet_mode_defocus_2.jpg?250|Subframe ohne optimierte Fokussierung}}]
-</WRAP>
-<WRAP half column>
-[{{ost:ccds:planet_mode_focus_2.jpg?250 |Subframe mit optimierter Fokussierung}}]
-</WRAP>
-</WRAP>
-*/
-===== Fokusierhilfen =====
+Aperturmasken haben sich in der Astrofotografie als hilfreiche Werkzeuge zur Fokussierung und zur Prüfung der Abbildungsqualität von Teleskopen bewährt. Sie nutzen das physikalische Prinzip der Beugung, um die exakte Fokusposition eines Teleskops bestimmen zu können.
-==== Lochblenden ====
+Masken mit zwei Öffnungen werden meist als **Scheiner-Blenden** bezeichnet, während Masken mit mehr als zwei Öffnungen **Hartmann-Blenden** genannt werden. Die Masken werden vor der Öffnung des Teleskops angebracht.
-Lochblenden haben sich in der Astrophotographie als Fokussierhilfen und zum Test der Abbildungsqualität von Teleskopen bewährt. Lochblenden mit zwei Öffnungen bezeichnet man in der Regel als Scheinerblende, wohingegen Lochblenden mit mehr als zwei Öffnungen als Hartmannblende bezeichnet werden. Angebracht werden Lochblenden vor der Öffnung des Teleskops.
+Zur Bestimmung des Fokus wird das Teleskop auf eine helle Lichtquelle (z. B. einen hellen Stern) ausgerichtet. Da das Licht durch verschiedene Öffnungen fällt, entstehen bei Defokus mehrere Bilder der Lichtquelle. Durch Anpassung des Fokus überlagern sich diese Bilder schließlich zu einem einzigen Punkt.
-[{{ ost:telescope:scheinerblende_wiki.jpg?400|Scheinerblende wie sie für das Praktikum zur Verfügung steht}}]
+=== Scheiner-Blende ===
-Zur Fokussierung wird das Teleskop auf eine helle Lichtquelle (z.B. einen hellen Stern) gerichtet. Da das Licht, welches durch die unterschiedlichen Öffnungen der Lochblende fällt, an verschiedenen Punkten die Ebenen vor und hinter der Fokalebene passieren sind mehrere Abbildungen der Lichtquelle zu erkennen, falls das Teleskop defokussiert ist. Durch anpassen des Fokus können die mehrfachen Abbildungen zum überlappen gebracht und schlussendlich zu einer Punktquelle vereinigt werden. Hat man dies erreicht kann man davon ausgehen, dass man den optimalen Fokus gefunden hat.
+Für einige unserer Teleskope stehen Scheiner-Blenden mit rechteckigen Öffnungen zur Verfügung, die um 45° gegeneinander gedreht sind. Dadurch entstehen Beugungsspikes, die ebenfalls um 45° gegeneinander versetzt sind. Diese Spikes sind eine gute Hilfe beim Fokussieren, da sie nur bei optimalem Fokus ein symmetrisches Muster bilden.
-=== Scheinerblende ===
+Eine Vorlage der beschriebenen Scheiner-Blende (Format A2) für das C14 von Celestron findet sich {{{ost:telescope:scheinerblende.pdf|hier}}}.
-Für das Praktikum steht bisher eine Scheinerblende mit rechteckigen Öffnungen zur Verfügung, bei der einer diese Öffnungen um 45° gegen die andere gedreht ist (siehe rechte Abbildung). Diese Lochmaske hat den Vorteil, dass aufgrund der Beugung an den Öffnungen die Abbildungen des zu fokussierenden Objektes jeweils mit Spikes überlagert sind, welche entsprechen der Drehung der Öffnungen ebenfalls um 45° gegeneinander verschoben sind. Die Spikes sind eine gute Hilfestellung bei fokussieren, da diese nur bei idealer Fokussierung ein symmetrisches "Sternchen" bilden (siehe Abbildung unten). Eine Vorlage der beschriebene Scheinerblende im A2-Format für das C14 von Celestron ist {{ost:telescope:scheinerblende.pdf|hier}} zu finden.
+[{{ost:ccds:scheinerblende_complete.jpg?815|Testaufnahme eines hellen Sterns mit Scheiner-Blende (Fokus verbessert sich von links nach rechts)}}]
-[{{ost:ccds:scheinerblende_complete.jpg?815|Testaufnahmen eines hellen Sterns erstellt mit der Scheinerblende (von links nach rechts zunehmend bessere Fokussierung)}}]
+=== Bahtinov-Masken ===
-=== Bathinovblende ===
+Eine Bahtinov-Maske enthält drei Gruppen von Schlitzen mit unterschiedlichen Orientierungen. Diese erzeugen beim Beobachten eines Sterns ein charakteristisches Beugungsmuster mit drei Spikes.
+Zwei Spikes bleiben relativ fest, während sich der mittlere Spike abhängig von der Fokusposition verschiebt. Wird der Fokus so eingestellt, dass dieser Spike genau zwischen den beiden anderen liegt, ist der optimale Fokus erreicht.
+<WRAP center round todo 60%>
+Bilder hinzufügen...
+</WRAP>
-Kommt noch!