Mehr Licht im Lunt LS100MT: Umbau des B3400 Blocking Filters mit UV/IR Cut und KG3

Ich nutze für die H-alpha Sonnenfotografie ein Lunt LS100MT B3400FT mit Double Stack Modul. Fotografisch kommt bei mir unter anderem die ZWO ASI183MM zum Einsatz.

Das System funktioniert grundsätzlich gut. Trotzdem hatte ich schon länger den Gedanken, ob sich fotografisch noch etwas mehr Lichtreserve aus dem System holen lässt. Es ging mir dabei nicht darum, das visuelle Bild einfach heller zu machen. Der eigentliche Punkt war fotografisch:

kürzere Belichtungszeiten bei möglichst niedrigem Gain.

Gerade bei H-alpha Aufnahmen spielt das eine wichtige Rolle. Seeing, Luftunruhe und schnelle Ereignisse wie ISS Sonnentransits profitieren von kurzen Belichtungszeiten. Gleichzeitig möchte man den Gain nicht unnötig hochziehen, da dies besonders bei wenigen verwertbaren Frames sichtbar werden kann.

Bei einer schnellen Kamera mit vielen tausend Frames ist hoher Gain oft weniger kritisch, weil das Rauschen durch Stacking deutlich reduziert werden kann. Bei der ASI183MM ist die Framerate aber nicht besonders hoch. In der Praxis arbeite ich dadurch je nach Aufnahme mit deutlich weniger Frames. Dann zählt die Qualität des Einzelbildes stärker.

Die Frage: Mehr Licht, aber zu welchem Preis?

Bekannt ist, dass bei einigen Lunt Blocking Filtern das originale Blauglas beziehungsweise BG38 durch andere Filterkombinationen ersetzt wurde, um ein helleres H-alpha Bild zu erhalten.

Bei meinem B3400FT ist das Thema jedoch nicht ganz trivial. Der B3400 ist grösser als die kleineren Lunt Blocking Filter und bei meinem LS100MT intern im Okularauszug verbaut. Zudem ist das Reflexverhalten bei einem Double Stack System empfindlicher, weil mehrere optische Flächen und Etalons im System sitzen.

Die eigentliche Sorge war daher nicht, ob mehr Licht möglich ist. Die eigentliche Sorge war:

Hole ich mir durch mehr Transmission Reflexe, Geisterbilder, Halos oder Streulichtprobleme ins System?

Gerade bei H-alpha Systemen möchte man keine systematischen Fehler einbauen. Rauschen kann man durch Stacking und Bearbeitung teilweise gut kontrollieren. Reflexe oder Phantombilder sind dagegen deutlich unangenehmer.

Keine Bastelanleitung

Wichtig vorweg:

Dieser Beitrag ist keine Umbauanleitung.

Der Umbau wurde nicht von mir selbst durchgeführt, sondern durch Beloptik / Oliver Smie. Ich zeige hier bewusst keine detaillierten Schritte zur Demontage des Blocking Filters. Ein H-alpha Sonnenteleskop ist kein Bereich, in dem man nach Gefühl basteln sollte.

Gerade beim B3400 ist der mechanische Aufbau nicht bei allen Ausführungen identisch. Ein falsch herum eingesetztes Modul, verdrehte Filter oder eine falsche Anordnung der optischen Elemente können problematisch werden. Deshalb beschränke ich mich hier auf den Erfahrungsbericht und das Ergebnis.

Welche Variante wurde umgesetzt?

Bei meinem System wurde nicht der HRG Filter ersetzt. Der HRG blieb vor dem Double Stack Modul unverändert im System.

Umgesetzt wurde die Variante, bei der im B3400 das originale Blauglas beziehungsweise BG38 durch eine Kombination aus UV/IR Cut und KG3 Glas ersetzt wurde.

Kurz zusammengefasst:

• Lunt LS100MT B3400FT
• Double Stack Modul bleibt im Einsatz
• HRG bleibt im System
• originales Blauglas/BG38 im B3400 wurde ersetzt
• neue Kombination: UV/IR Cut und KG3
• Umbau durch Beloptik

Das neue Lunt Blauglas, das ich ursprünglich zusätzlich bestellt hatte, wurde nicht eingebaut. Nach der Prüfung zeigte sich, dass im B3400 ein einzelnes BG38 Bandpass-Filtersubstrat verbaut war und dass dieses Glas bereits erste stärkere Eintrübungen am Rand zeigte. Eine zusätzliche Beschichtung war beidseitig nicht vorhanden.

Vorher und nachher am Okularauszug

Der Unterschied ist schon optisch sichtbar. Vor dem Umbau erschien der vordere Filter im Blocking Filter grünlich bis blaugrün. Nach dem Umbau wirkt die neue UV/IR Cut KG3 Kombination deutlich transparenter.

Okularauszug mit intern verbautem B3400 Blocking Filter vor dem Umbau. Der vordere Filter erscheint grünlich bis blaugrün. Dabei handelt es sich um das originale BG38 Blauglas beziehungsweise Bandpass-Filtersubstrat.

Okularauszug nach dem Umbau. Anstelle des originalen BG38 sitzt nun die UV/IR Cut KG3 Kombination im B3400. Der Filter wirkt im Vergleich deutlich transparenter.

Die ausgebauten und neuen Filter

Die ausgebauten Filterbilder zeigen gut, was bei meinem B3400 tatsächlich verbaut war. Es handelte sich original nicht um mehrere gestapelte Gläser, sondern um ein einzelnes BG38 Bandpass-Filtersubstrat. Dieses Glas zeigte bereits erste stärkere Eintrübungen am Rand.

Originales BG38 Filterglas aus dem B3400. Am Rand sind erste stärkere Eintrübungen sichtbar. Beidseitig war keine zusätzliche Beschichtung vorhanden.

Seitliche Ansicht des originalen BG38 Filters. Der Aufbau zeigt ein einzelnes Filtersubstrat und keine verkittete oder gestapelte Filterkombination.

Der neue Beloptik Filter-Mod besteht aus einer Kombination aus UV/IR Cut und KG3. Diese Kombination ersetzt im B3400 das originale BG38 Blauglas.

Praxiswerte vor und nach dem Umbau

Ein sauberer Laborvergleich ist das natürlich nicht. Die Werte stammen aus realen Aufnahmesituationen mit unterschiedlichem Seeing, unterschiedlicher Transparenz, unterschiedlicher Sonnenhöhe und nicht zwingend exakt gleicher Etalon-Abstimmung. Trotzdem zeigen sie recht gut, in welcher Grössenordnung sich der Umbau bemerkbar macht.

Vor dem Umbau lag ich bei normalen H-alpha Aufnahmen je nach Situation zum Beispiel bei ca. 12 ms und Gain 48 oder bei ca. 7 ms und Gain 100.

Das war nicht grundsätzlich schlecht. Gain 48 ist sogar angenehm niedrig. Die Belichtungszeit war mit rund 12 ms aber relativ lang, wenn man möglichst viel Seeing einfrieren möchte. Die Variante mit 7 ms war bereits kürzer, erforderte dafür aber einen höheren Gain.

Nach dem Umbau komme ich bei einem ersten Test auf 1,0 ms bei Gain 50.

Das ist für mich der eigentlich interessante Punkt. Ich komme nun in einen Bereich um 1 ms, ohne den Gain deutlich anheben zu müssen. Genau darum ging es mir bei dem Umbau.

Rein rechnerisch entspricht der Vergleich von etwa 12 ms auf 1 ms ungefähr einem Faktor 12. Ich sehe das aber nicht als exakten Messwert, da die Aufnahmen nicht unter identischen Bedingungen entstanden sind. Für mich ist es eher eine praktische Grössenordnung.

Der entscheidende Punkt bleibt:

1 ms bei Gain 50 war vor dem Umbau in dieser Form nicht erreichbar.

Für normale H-alpha Aufnahmen bedeutet das mehr Reserve gegen Seeing. Für schnelle Ereignisse wie ISS Sonnentransits bedeutet es, dass sehr kurze Belichtungszeiten künftig vermutlich mit deutlich niedrigerem Gain möglich sind.

Vergleich zum ISS Transit

Beim ISS Sonnentransit hatte ich vor dem Umbau mit 0,390 ms bei Gain 336 gearbeitet.

Das war für den Transit nachvollziehbar. Bei einem solchen Ereignis ist die extrem kurze Belichtungszeit wichtiger als ein besonders niedriger Gain. Die ISS bewegt sich schnell über die Sonnenscheibe, und man hat nur sehr wenige wirklich relevante Einzelbilder.

Trotzdem ist Gain 336 natürlich hoch.

Mit der neuen Lichtreserve sieht die Ausgangslage deutlich besser aus. Wenn ich nun bei normalen Tests bereits auf 1 ms bei Gain 50 komme, ist klar, dass bei künftigen Transits auch sehr kurze Belichtungszeiten mit deutlich niedrigerem Gain möglich sein sollten.

Genau das war einer der Hauptgründe für den Umbau.

Visueller Eindruck

Visuell ist das Bild im Double Stack Betrieb nicht unangenehm hell. Ich hatte erwartet, dass es vielleicht deutlich heller wirkt. In der Praxis ist es für mich aber gut nutzbar.

Mit einem hellblauen Wratten #82a Filter gefällt mir das Bild am Okular sogar etwas besser. Es wirkt leicht gedämpft und der Kontrasteindruck ist angenehmer.

Das ist natürlich subjektiv. Fotografisch ist es ohnehin weniger kritisch, weil Belichtung und Gain direkt angepasst werden können.

Reflexe, Geisterbilder und Halos

Das war der wichtigste Punkt.

Ich habe nach dem Umbau bewusst überbelichtete Aufnahmen gemacht, um mögliche Reflexe oder Phantombilder besser sichtbar zu machen. Nach aktueller Einschätzung sind keine neuen problematischen Phantombilder erkennbar.

Die Aufhellungen um die Sonne waren bei meinem System bereits vorher vorhanden. Sie treten bei stärkerer Kontrastbearbeitung deutlicher hervor und lassen sich nicht einfach als neue Folge des Umbaus einordnen.

Solche Aufhellungen können bei H-alpha Systemen durch Streulicht entstehen. Im System sitzen mehrere beschichtete Filterflächen und Interferenzbeschichtungen. Zwischen solchen Flächen können Reflexionen und Streulichtanteile entstehen, ähnlich wie Halos bei Schmalbandfiltern an hellen Sternen.

Für mich ist wichtig:

Der Umbau hat nach den ersten Tests keine offensichtlichen neuen Phantombilder erzeugt.

Damit war meine grösste Sorge zunächst nicht eingetreten.

Helligkeitsverlauf und Gradienten

Was weiterhin sichtbar ist, sind Helligkeitsverläufe über der Sonnenscheibe. Das hatte ich aber bereits vor dem Umbau.

Dabei handelt es sich wahrscheinlich nicht um eine klassische Vignettierung. Es ist eher eine Kombination mehrerer Effekte:

• natürliche Randverdunkelung der Sonne
• Gradienten durch die beiden Etalons
• Einfluss des roten H-alpha Blockfilters
• interner Strahlengang im Lunt mit Rekollimation für die Etalons
• Sweet Spot beziehungsweise Jacquinot Spot
• Abstimmung der beiden Etalons zueinander

Gerade der Double Stack Betrieb ist hier empfindlich. Wenn die beiden Etalons nicht perfekt zueinander abgestimmt sind, kann ein Bereich der Sonnenscheibe leicht off-band liegen. Das äussert sich dann als hellerer oder kontrastärmerer Bereich.

In meinem Testbild war besonders der linke untere Bereich der Sonne etwas heller. Das passt zu einer nicht ganz optimalen Abstimmung beziehungsweise einem lokalen Bereich, der noch nicht perfekt auf der zentralen H-alpha Linie liegt.

Das ist also kein eindeutiger Hinweis auf ein Problem durch den Umbau, sondern eher normale H-alpha Feinarbeit.

Flats in der Sonnenfotografie

Ich habe mich bisher kaum mit Flats in der Sonnenfotografie beschäftigt. Durch die sichtbaren Gradienten wird das Thema für mich jetzt aber interessanter.

Ein Masterflat zeigte ebenfalls eine deutliche Ungleichmässigkeit. Das ist bei H-alpha nicht ungewöhnlich, weil das Flat nicht nur Staub oder klassische Vignettierung zeigt, sondern auch systembedingte Helligkeitsverläufe und die jeweilige Etalon-Abstimmung.

Empfohlen wurde mir für Flats eher eine durchscheinende, milchige Folie oder Tüte vor der Öffnung. Das Sonnenbild soll dadurch gerade so unscharf werden, während noch ausreichend Licht durchgelassen wird. Methoden mit T-Shirt, Papier oder Milchglas sind dafür offenbar nicht ideal.

Das werde ich noch weiter testen. Flats können Gradienten kontrollierbarer machen, sie ersetzen aber keine saubere Etalon-Abstimmung.

Ungleichmässige Schärfe und Tilt

Ein weiterer Punkt ist die Schärfe über die gesamte Sonnenscheibe. Ich hatte schon länger den Eindruck, dass diese nicht überall exakt gleich ist.

Eine mögliche Ursache könnte Tilt sein. Im System sitzen mehrere leicht geneigte optische Elemente. Das interne ERF, die Elemente im Blocking Filter und eventuell auch der HRG liegen nicht völlig neutral im Strahlengang. Dadurch kann die Bildebene leicht geneigt sein.

Wenn die Sensorebene der Kamera nicht exakt dazu passt, kann ein Teil der Sonnenscheibe minimal aus dem Fokus laufen.

Mögliche Tests wären daher:

• Kamera leicht neigen beziehungsweise Tilt-Adapter testen
• Okularauszug in einer anderen gedrehten Position am Tubus befestigen
• prüfen, ob sich die Richtung der Unschärfe mitdreht
• Etalon-Tuning und Fokus getrennt sauber beurteilen

Das ist aber ein eigenes Thema und unabhängig vom eigentlichen Lichtgewinn des Umbaus.

Mein vorläufiges Fazit

Der Umbau hat fotografisch klar etwas gebracht.

Vor dem Umbau lagen meine normalen H-alpha Aufnahmen eher im Bereich mehrerer Millisekunden. Nach dem Umbau komme ich in meinem ersten Test auf 1 ms bei Gain 50. Das ist für meine Anwendung ein deutlicher Gewinn.

Die wichtigste Sorge waren neue Reflexe, Geisterbilder oder Phantombilder. Diese konnte ich in den ersten Tests nicht feststellen. Die vorhandenen Aufhellungen und Gradienten scheinen eher systemtypische H-alpha Themen zu sein und waren in ähnlicher Form bereits vorher vorhanden.

Trotzdem bleibt es ein Spezialumbau. Ich würde so etwas nicht als allgemeine Empfehlung oder Bastelprojekt verstehen. Wer an einem H-alpha Sonnenteleskop arbeitet, sollte genau wissen, was er tut, oder solche Arbeiten jemandem überlassen, der sich damit auskennt.

Für mein System ist der erste Eindruck positiv:

Mehr Lichtreserve, deutlich kürzere Belichtungszeiten, niedriger Gain und bisher keine erkennbaren neuen Phantombilder.

Die nächsten Schritte sind für mich jetzt keine weiteren Umbauten, sondern Feinarbeit:

• Etalon-Abstimmung verbessern
• Flats sauber testen
• mögliche Tilt-Themen prüfen
• weitere Aufnahmen bei gutem Seeing machen

Wenn sich dieser erste Eindruck bestätigt, war der Umbau für meinen fotografischen Einsatz sinnvoll.

Dank

Vielen Dank an Herrn Oliver Smie von Beloptik für den Umbau, die ausführliche technische Unterstützung und die Bilder für diesen Beitrag. Die Einschätzungen zu Reflexen, Gradienten und den verbauten Filtern waren für mich sehr hilfreich.