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--- en:ost:fokus_new [2020/09/10 17:00] – [Mittels MaximDL] rhainich
+++ en:ost:fokus_new [2023/12/06 13:30] (current) – [General remarks] rhainich
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-FIXME **This page is not fully translated, yet. Please help completing the translation.**\\ //(remove this paragraph once the translation is finished)//
 ====== Focusing ======
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 ++++ Calculation of the ideal adapter |
-The back focus of the telescope is 147 mm (behind the EFA). The eyepiece clamp used has a back focus of 12.5 mm. The length of the ideal adapter ''D'' is therefore calculated as follows:
+The back focus of the telescope is 147 mm (behind the EFA). The Zeiss quick changer used has a back focus of 25 mm. The length of the ideal adapter ''D'' is therefore calculated as follows:
    D = 147 − 12,5 − 33/2 - C,
-where ''C'' is the backfocus of the respective instrument. The STF-8300 together with all attachments has a backfocus of 57.5 mm. Therefore, the ideal adapter for the STF-8300 is 60mm long.
+where ''C'' is the backfocus of the respective instrument. The STF-8300 together with all attachments has a backfocus of 57.5 mm. Therefore, the ideal adapter for the STF-8300 is 50mm long.
 ++++
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 /*|< 100% 33% 33% - >|*/
 ^ Instrument               ^  Adapter [mm]  ^  Position of the EFA [μm]  ^
-| SFT-8300                 |  40+10  |  9500   |
+| QHY600M                   |  20+10  |  16900  |
-| Canon 700D               |  40+10  |  13000  |
+| SFT-8300                  |  20+10  |  9500   |
-| Baches + ST8             |  40+10  |  20200  |
+| Canon 700D                |  20+10  |  13000  |
-| Hyperionokular: 36mm     |  100    |  14500  |
+| Baches + QHY268M          |  10     |  15000  |
-| Hyperionokular: 22mm     |  100    |         |
+| Baches + QHY268M + Barlow |  20     |  17500  |
-| Hyperionokular: 13mm     |  100    |  25200  |
+| DADOS + QHY268M           |   0     |  17000  |
-| Canon + Superzoom        |  100    |  19550  |
+| Hyperionokular: 36mm      |  80     |  14500  |
+| Hyperionokular: 22mm      |  80     |         |
+| Hyperionokular: 13mm      |  80     |  25200  |
+| Canon + Superzoom         |  80     |  19550  |
 ==== Manually ====
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 //PWI3// also offers the possibility of automatic focusing. For this purpose, //PWI3// connects to [[en:ost:ccds:maximdl|MaximDL]] to take the necessary pictures. Hence, before starting the automatic focusing, the camera must be connected to //MaximDL//. With a click on ''AF CONFIG'' the settings can be adjusted. One of the most important settings is the ''Step Size (micron)'', which defines the step size in micrometers that the EFA should move at each focusing step. ''Steps (Image Count)'' is the number of focusing steps performed by the EFA and the number of images to be captured. The exposure time in seconds must be specified at ''Exposure length (sec)''. So far the following settings have proven to be useful:
-    Step Size (micron)    = 500
+    Step Size (micron)    = 150
-    Steps (Image Count)   = 5
+    Steps (Image Count)   = 17
     Exposure length (sec) = must be chosen depending on the object
-**ToDo: More to come!**
+{{ ost:software:maximdl:autofocus_good_3.png |}}
+After starting the auto focus, //PWI3// will perform the individual focusing steps, move the EFA by the ''Step Size'' and take one image at a time. Afterwards, //PWI3// will start the program //PlateSolve// (see above), which will analyze each image, search for stars, determine the diameter of these stars and estimate the focus. This is then listed in a table. With a click on ''Show Graph'' you can visualize the result. The determined star diameter is displayed over the position of the eyepiece extension. In the ideal case this representation follows a V-curve, which is also fitted into the data.
+In the following we show an example of a successful and an unsuccessful auto focus run:
+== Successful auto focus: ==
+<WRAP group>
+<WRAP third column>
+[{{ ost:software:maximdl:autofocus_good_6.png | Table with the results }}]
+</WRAP>
+<WRAP third column>
+[{{ ost:software:maximdl:autofocus_good_5.png | Plot visualizing the quality of the focus (V curve plot) }}]
+</WRAP>
+<WRAP third column>
+[{{ ost:software:maximdl:autofocus_good_4.png | Result: well focused star }}]
+</WRAP>
+</WRAP>
+== Unsuccessful auto focus: ==
+<WRAP group>
+<WRAP third column>
+[{{ ost:software:maximdl:autofocus_bad_2.png | Table with the results }}]
+</WRAP>
+<WRAP third column>
+[{{ ost:software:maximdl:autofocus_bad_1.png | Plot visualizing the quality of the focus (V curve plot) }}]
+</WRAP>
+<WRAP third column>
+[{{ ost:software:maximdl:autofocus_bad_3.png | Result: poorly focused star }}]
+</WRAP>
+</WRAP>
+There are several reasons why a autofocus run can fail. One of them is that the ideal focus is not in the area that is covered by the autofocus run. It is therefore recommended to focus the telescope roughly by hand before. Furthermore, it can be that no star is found and therefore the quality of the focus cannot be estimated. A reason for this may in turn be that the option ''Use a Subframe, Central 1/4 pixels'' was selected during setup and that there is no star in the central area of the chip.
 ===== Using MaximDL =====
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 All our SBIG-CCD cameras can be controlled via //CCDOPS// as well as //MaximDL//. Here we will first concentrate on //MaximDL// before we deal with //CCDOPS// below. The most important functions of //MaximDL// have already been introduced in the main article on [[en:ost:ccds:maximdl|MaximDL]].
-The best way to focus is to use the //Exposure Preset// ''Focus'', which can be selected via the corresponding drop-down menu in the //Exposure Tab// of the //Camera Control// panel (see below). In this preset many settings, important for focusing, are already pre-selected. In the examples shown below the exposure time (''Seconds'') is set to one second, this must be adjusted according to the object used for focusing.
+The best way to focus is to use the //Exposure Preset// ''Focus'', which can be selected via the corresponding drop-down menu in the //Exposure Tab// of the //Camera Control// window (see below). In this preset many settings, important for focusing, are already pre-selected. In the examples shown below the exposure time (''Seconds'') is set to one second, this must be adjusted according to the object used for focusing.
 {{ ost:software:maximdl:focus_maximdl_1.png |}}
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 After a click on ''Start'' images are continuously taken and displayed. Now the telescope can be focused by means of //CW3// or the hand terminal of the EFA. To find the coarse focus, it is recommended to first approach a bright star and to focus in such a way that the diffraction ring disappears. Rough values for the focus with the different instruments and eyepieces can be found in the table above.
-In order to further optimize the focus, a globular cluster can be observed. Since these objects are characterized by a high star density, they allow to achieve very good focusing results. The low angular distance between the stars in a globular cluster facilitates very good focusing results, since the Airy discs of the individual stars can only be separated with a very well focused telescope. An optimally focused telescope operates with a seeing limited resolution, which for our site is often larger than 2“. This is significantly worse than the diffraction limited resolution of our telescope, which is 0.23″. The [[https://de.wikipedia.org/wiki/Rayleigh-Kriterium|Rayleigh criterion]] describes the theoretical limit at which two Airy discs can be recognized as separated light sources.
+In order to further optimize the focus, a globular cluster can be observed. The low angular distance between the stars in a globular cluster facilitates very good focusing results, since the Airy discs of the individual stars can only be separated with a very well focused telescope. An optimally focused telescope operates with a seeing limited resolution, which for our site is often larger than 2“. This is significantly worse than the diffraction limited resolution of our telescope, which is 0.23″. The [[https://de.wikipedia.org/wiki/Rayleigh-Kriterium|Rayleigh criterion]] describes the theoretical limit at which two Airy discs can be recognized as separated light sources.
-Die unteren 3 Paneele des //Camera Control Panel//s 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 mitleere 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''.
+The lower 3 panels of the //Camera Control// window can display various information about the connected cameras as well as statistical information about the images. To switch between the different display modes, you can simply right-click in one of these panels. The right and middle panels are reserved for the cameras, while the left panel can display graphics that show qualitative information about the focus. If no guiding camera is used, the following settings are recommended: left: ''3D Profile'' or ''FWHM/time'', middle: ''Camera 1 Info'' and right: ''Camera 1 Stats''.
 {{ ost:software:maximdl:focuss_maximdl_6.png |}}
-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).
+The information from the left and right panel is derived from the brightest star in the field of view. The ''3D Profile'' is a 3D view of the image of this star, with the intensity being the third axis. ''FWHM/time'' shows the Full-width Half Maximum (FWHM) of this star as a function of time. The right panel shows the following information: the position of the brightest pixel in X and Y direction, the value of this pixel, the FWHM of the brightest star, the Half Flux Diameter (HFD) of this star, and the Signal to Noise Ratio (SNR).
-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.
+As an indication of a good focus, the value of the brightest pixel, the FWHM, the HFD and the SNR can be used. The higher the value in the brightest pixel, the better the SNR, the smaller the FWHM and HFD, the better the focus. It is therefore important to optimize these values during the focusing process. In this respect, the different graphics in the lower left panel can be very helpful, since those illustrate the temporal course.
-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.
+The middle panel again summarizes the current information about the camera, e.g. if a image acquisition is currently running, which exposure time is set, the selected filter, if the cooling is running and if so, the current and target temperature of the sensor.
 ==== Subframes ====
-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.
+Subframes offer the possibility to significantly speed up the process of finding the optimal settings for the focus. By reading out only a small area of the CCD, which can be selected by the user, the readout time and also the download time can be greatly reduced.
-Der Subframe-Modus kann durch ein Klick auf ''On'' im Bereich //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.
+The subframe mode can be activated by clicking on ''On'' in the //Subframe// section. Now the area to be read out can either be entered directly or defined by mouse. For the former you have to click on the line with ''X: Y: W: H:''. In the window that opens, you can then specify the ''X'' and ''Y'' values of the start pixel, as well as the width and height of the box to be read. If the option ''Mouse'' is activated, a box can also be dragged directly around a star or a group of stars with the mouse. Of course you have to take a picture first ;-) The box can also be moved by clicking on the border and resized by clicking on the corners. **Attention:** If the focus series is already running, it must be stopped and restarted for the subframe mode to take effect.
 <WRAP group>
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 {{ ost:software:maximdl:focus_maximdl_5.png |}}
-**ToDO: Aufnahmen ersetzen!**
+**ToDO: replace images!**
-===== Mittels CCDOPS =====
+===== Ussing 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.
+In this section, we will only go into the technical details that distinguish the focus using //CCDOPS// from the focus using //MaximDL//. The basic functions of //CCDOPS// were already introduced in the main article about [[en:ost:ccds:ccdops|CCDOPS]].
-Zum Fokussieren der jeweiligen CCD-Kamera nutzt man die Funktion **Focus** im Camera-Menü.
+To focus the respective CCD camera, use the **Focus** function in the Camera menu.
 <code> Camera -> Focus</code>
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 {{ :ost:ccds:ccdops:focus.jpg?direct |}}
-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.
+The settings should be similar to the example shown on the image above. In this operation mode, the camera will repeatedly take images of a certain ''Exposure Time'' (0.5s in the example above). The individual exposures will be automatically downloaded and displayed. Now the telescope can be focused using //CW3// or the hand terminal for the EFA.
 ==== Planet Mode ====
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 {{ 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.
+The Planet Mode follows the same principles as the subframe option of //MaximDL//. The planet mode can be activated by choosing the **Planet Mode** option from the drop down menu ''Frame size'' in the focus menu (see figure above). If the focus series is already running, the plate mode can be activated by pausing the exposures with a click on the ''Pause'' button in the status window (see right figure) and choosing the planet mode from the drop-down menu (''Frame''). Afterwards click on the ''Resume'' button to continue the focus series.
-[{{ ost:ccds:planet_mode_prepare.jpg?550 |Zehn sekündige Aufnahme des Kugelsternhaufens M13 mit Auswahlfenster (kleines weißes Rechteck)}}]
+[{{ ost:ccds:planet_mode_prepare.jpg?550 |Exposure (10s) of a globular cluster M13 with a selection box (small white rectangle)}}]
-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.
+The first exposure of a focus series in planet mode will be a full frame exposure. On this full frame exposure, one can select a subframe that subsequently will be readout and displayed within the scope of the focus series. The subframe is defined by the small white box. The size of this box can be adjusted by means of the (very) small rectangles in the upper left and lower right corner of the box. The subframe should be selected so that as many point sources as possible are contained close together.
-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}}]
-</WRAP>
-<WRAP half column>
-[{{ ost:ccds:planet_mode_focus.jpg |Subframe mit optimierter Fokussierung}}]
-</WRAP>
-</WRAP>
-/*
+The focus can then be easily and relative fast adjusted. An indicator for the quality of the focus is also the maximal count number (''Peak'') that can be found in the status panel. The better the focus is, the higher is the maximal count number. However, be aware of the fact that fluctuations of up to 30% in successive exposures are completely normal due to the seeing.
-Ein weiteres Beispiel ist folgender offener Sternhaufen:
-[{{ ost:ccds:planet_mode_prepare_2.jpg?550 |Offener Sternhaufen mit Auswahlfenster (kleines weißes Rechteck)}}]
+The two images below show the improvements that can be achieved with poor seeing conditions:
 <WRAP GROUP>
 <WRAP half column>
-[{{ ost:ccds:planet_mode_defocus_2.jpg?250|Subframe ohne optimierte Fokussierung}}]
+[{{ ost:ccds:planet_mode_defocus.jpg |Subframe before the focus was optimized}}]
 </WRAP>
 <WRAP half column>
-[{{ost:ccds:planet_mode_focus_2.jpg?250 |Subframe mit optimierter Fokussierung}}]
+[{{ ost:ccds:planet_mode_focus.jpg |Subframe with an optimized focus}}]
 </WRAP>
 </WRAP>
-*/
-===== Fokusierhilfen =====
+===== Focusing aids =====
-==== Lochblenden ====
+==== Aperture masks ====
-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.
+Aperture masks have proven their worth in astrophotography as focusing aids and for testing the imaging quality of telescopes. Aperture masks with two apertures are usually called Scheiner apertures, whereas aperture masks with more than two apertures are called Hartmann apertures. Aperture masks are attached in front of the telescope's aperture.
-[{{ ost:telescope:scheinerblende_wiki.jpg?400|Scheinerblende wie sie für das Praktikum zur Verfügung steht}}]
+[{{ ost:telescope:scheinerblende_wiki.jpg?400|Scheiner mask, like it is available for the lab course}}]
-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.
+For finding the focus, the telescope needs to be pointed to a bright light source (e.g. a bright star). Since the light that passes through the different apertures of the pinhole passes the planes in front and behind the focal plane at different points, several images of the light source can be seen if the telescope is defocused. By adjusting the focus, the multiple images can be overlapped and finally merged into one point source. Once this has been achieved, one can assume that the optimal focus has been found.
-=== Scheinerblende ===
+=== Scheiner mask ===
-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.
+For our telescope, we have a Scheiner mask with rectangular apertures, where the apertures are rotated by 45° against each other (see the right figure). The advantage of this kind of Scheiner masks is that the images of the object are superimposed with spikes, due to diffraction at the apertures. These spikes are shifted by 45° against each other corresponding to the rotation of the apertures. The spikes are a good aid for focusing, since the spikes form a symmetric “starlet” only for a well focused telescope. A template of the described Scheiner diaphragm (A2 format) for the C14 from Celestron can be found {{{ost:telescope:scheinerblende.pdf|here}}.
-[{{ost:ccds:scheinerblende_complete.jpg?815|Testaufnahmen eines hellen Sterns erstellt mit der Scheinerblende (von links nach rechts zunehmend bessere Fokussierung)}}]
+[{{ost:ccds:scheinerblende_complete.jpg?815|Test exposure of a bright star employing a Scheiner mask (improved focus from left to right)}}]
-=== Bathinovblende ===
+=== Bathinov masks ===
-Kommt noch!
+Comming soon!