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Cuzdi-Maske

(German version)

Die Cuzdi-Maske von Sandor Cuzdi basiert auf dem Prinzip des Foucaultschen Schneidenverfahrens: Eine Klinge wird in der Nähe des Brennpunktes halbseitig in das optische System eingesetzt und der Spiegel von einer Punktquelle (Stern) beleuchtet. Befindet sich die Klinge vor dem Brennpunkt, so wird das Bild auf der Seite der Klinge abgedunkelt. Befindet sich die Klinge hinter dem Brennpunkt, so wird das Bild auf der der Klinge gegenüberliegenden Seite abgedunkelt. Befindet sich die Klinge aber exakt im Brennpunkt eines idealen optischen Systems, so sieht man eine gleichmäßige Helligkeitsverteilung hinter der Klinge.

Ein ähnliches Verhalten lässt sich bei einer auf eine „unendlich“ weit entfernte Lichtquelle fokussierte Optik beobachten, wenn eine unsymmetrische Blende vor die Optik gesetzt wird. Bei einer Blende mit einem kreisförmigen Loch in der oberen Hälfte und einem quadratischen Loch in der unteren Hälfte wird der Kreis oben und das Quadrat unten abgebildet, falls sich der Fotosensor vor dem Brennpunkt befindet. Befindet sich der Fotosensor hinter dem Brennpunkt, so wird das Bild spiegelverkehrt abgebildet. Dabei vergrößertet sich die abgebildete Blende mit zunehmender Defokussierung - das bedeutet, dass die um die optische Achse angeordneten „Löcher“ in der künstlichen Blende mit zunehmender Defokussierung größer werden und zur Seite „wandern“. Genau im Brennpunkt wird die Blende nicht sichtbar und nur die Lichtquelle wird abgebildet.

Der Grundgedanke der Cuzdi-Maske ist nun der, dass der Brennpunkt bei einer einfachen Blendenmaske mit verschiedenen Löchern, schwer zu finden ist, da in der Nähe des Brennpunktes nicht nur die abgebildete Blende kleiner, sondern das Bild auch heller wird (und ggf. ausbrennt). Die Cuzdi-Maske nutzt Interferenz und Beugung, um ein spezielles Muster auf dem Bildsensor zu erzeugen, wobei sich die Blende speziell auf die Pixelgröße des Sensors und das verwendete Objektiv anpassen lässt. Das von dieser Blende erzeugte Bild zeigt ein Muster, das im Brennpunkt ein symmetrisches Bild zeigt und dabei eine von der Fokussierung verhältnismäßig unabhängige Helligkeitsverteilung aufweist. Diese Kombination eignet sich daher besser für die Scharfstellung, als andere, nicht speziell für die Bildsensoren optimierte, Blendenmasken.

Für ein optimales Ergebnis muss eine Cuzdi-Maske folglich für jedes Objektiv/Teleskop und jeden Bildsensor berechnet werden. Die Spaltbreite gibt die Breite des sichtbaren Interferenzmusters vor und wird von der Pixelgröße des Bildsensors und der Brennweite vorgegeben. Das Verhältnis von Spaltbreite zu Spaltabstand gibt die Anzahl der sichtbaren Maxima („Punkte“) im Interferenzmuster vor. Je mehr Spalte auf der Blende untergebracht werden können, desto feiner werden die Helligkeitsmaxima (siehe Abbildungen).

Interferenz-/Beugungsmuster der Spalte und des Gitters für 10 Einzelspalte Interferenz-/Beugungsmuster der Spalte und des Gitters für 50 Einzelspalte

Das genannte Muster der Abbildung hängt von den Winkeln der Spalte in den unterschiedlichen Quadranten ab.

Einen Online-Rechner für eine Blende finden Sie hier:
http://astro.mester-koeln.de/scripts/cuzdi_calc_slits_web.py

Ein Programm zum Erstellen einer Grafik zum Drucken der Blende finden Sie hier:
http://astro.mester-koeln.de/scripts/cuzdi_param2svg_web.py