Praxistest: Bringt ein UV/IR-Cut-Filter beim OAG-Guiding einen Vorteil?

Einen günstigen SVBONY UV/IR-Cut-Filter hatte ich mir für einen solchen Test bereits vor längerer Zeit angeschafft. Bisher fehlte mir jedoch eine geeignete Möglichkeit, zwei möglichst ähnliche Systeme unter denselben Bedingungen miteinander zu vergleichen.

Die hier verwendete ZWO ASI174MM Mini besitzt lediglich ein AR-Schutzglas und keine integrierte UV/IR-Sperre. Dadurch erreicht insbesondere auch nahes Infrarot den Sensor. Genau hier setzt die eingangs beschriebene Überlegung an: Liegt dieser Anteil nicht im selben Fokus wie das sichtbare Licht, könnte sich das auf die Sternabbildung der Guidingkamera auswirken.

Bei einem aktuellen Aufnahmeprojekt ergab sich nun die passende Gelegenheit.

Der Testaufbau

Zum Einsatz kamen zwei parallel betriebene Aufnahmesysteme:

• zwei 6-Zoll-Apochromaten mit etwas über 1.200 mm Brennweite
• eine ZWO ASI2400MC Pro am ersten Teleskop
• eine ZWO ASI6200MM Pro am zweiten Teleskop
• jeweils ein ZWO OAG-L
• jeweils eine ZWO ASI174MM Mini als Guidingkamera
• zwei Skywatcher EQ8-R
• Guidingbelichtung jeweils 2 Sekunden
• Gain 400 bei beiden Guidingkameras

An einer der beiden ASI174MM Mini war der zusätzliche UV/IR-Cut-Filter montiert, die andere Guidingkamera wurde ohne zusätzlichen Filter betrieben. Der UV/IR-Cut-Filter war am Guidingsystem des Teleskops mit der ASI2400MC Pro montiert. In der späteren Vergleichsgrafik ist dieses Setup anhand des eingeblendeten Luminanzfilters im Filterradsymbol zu erkennen.

Beide Teleskope waren auf dasselbe Objekt ausgerichtet und befanden sich während des Tests praktisch unter identischen Seeing-, Temperatur- und Umgebungsbedingungen.

Auch die beiden EQ8-R laufen erfahrungsgemäss auf einem sehr ähnlichen Niveau. Zwischendurch gab es zwar kurze Phasen, in denen die Guidingwerte geringfügig voneinander abwichen. Für den Vergleich habe ich mich jedoch auf längere Zeitabschnitte konzentriert, in denen sich beide Montierungen stabil eingependelt hatten und auf einem vergleichbaren Niveau liefen.

Es handelt sich damit nicht um einen streng kontrollierten Labortest, sondern um einen praxisnahen Vergleich unter sehr ähnlichen Bedingungen.

Vier Vergleiche während einer Nacht

Während der Nacht habe ich zu vier Zeitpunkten nahezu gleichzeitig Screenshots der beiden Guidingverläufe erstellt:

Linke Spalte: ohne UV/IR-Cut-Filter. Rechte Spalte: mit UV/IR-Cut-Filter.

Auf den Screenshots lässt sich das System mit der ASI6200MM Pro am eingeblendeten Luminanzfilter im Filterradsymbol erkennen. Beim System mit der ASI2400MC Pro wird entsprechend kein Filter angezeigt.

Bildhinweis:
Vier nahezu zeitgleiche Vergleichspaare der beiden Guidingsysteme. Dargestellt sind jeweils der Guidingverlauf, die RMS-Werte, die ausgewählte Sternabbildung und die Uhrzeit.

Die Gesamt-RMS-Werte beider Systeme lagen während der ausgewählten Zeitabschnitte ungefähr zwischen 0,3 und 0,5 Bogensekunden. Die Unterschiede zwischen beiden Setups bewegten sich meistens nur im Bereich weniger Hundertstel Bogensekunden.

Ein eindeutiges oder wiederkehrendes Muster zugunsten des UV/IR-Cut-Filters war dabei nicht erkennbar. Mal lag das eine System geringfügig vorne, mal das andere. Insgesamt liefen beide Montierungen praktisch auf demselben Niveau.

Eine statistische Auswertung der vollständigen Guiding-Logs habe ich dabei nicht vorgenommen. Der Vergleich basiert auf mehreren nahezu zeitgleichen Momentaufnahmen aus längeren Phasen, in denen sich beide Systeme auf einem vergleichbaren Niveau eingependelt hatten.

Die Sterngrösse lässt sich nur eingeschränkt vergleichen

Noch aussagekräftiger wäre der Test gewesen, wenn beide Systeme denselben Leitstern verwendet hätten. Dann hätte sich zusätzlich untersuchen lassen, ob der UV/IR-Cut-Filter die gemessene Sterngrösse reproduzierbar reduziert.

Da jedoch beide Teleskope mit einem eigenen OAG arbeiteten, lagen die Sensoren nicht exakt im selben Bildfeld. Beide Systeme verwendeten deshalb unterschiedliche Leitsterne mit unterschiedlicher Helligkeit und unterschiedlichem Sternprofil.

Auch die in der ASIAIR angezeigten Peak-Werte unterschieden sich teilweise deutlich. Bei einzelnen Aufnahmen wurde ein Peak von 255 angezeigt. Ein direkter Vergleich der angezeigten Sterngrösse ist unter diesen Bedingungen daher nur eingeschränkt sinnvoll.

Der Schwerpunkt des Tests lag deshalb auf dem tatsächlichen Guidingverlauf und den RMS-Werten.

Kleinere Sterne bedeuten nicht automatisch besseres Guiding

Ein UV/IR-Cut-Filter kann die Sternabbildung durchaus sichtbar verbessern. Das gilt besonders dann, wenn die verwendete Guidingoptik ausserhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs nicht mehr gleich gut korrigiert ist.

Bei einem einfachen Guidingobjektiv kann der Unterschied deshalb möglicherweise deutlicher ausfallen als bei einem gut korrigierten Apochromaten und einem OAG. Beim OAG wird schliesslich dieselbe Hauptoptik verwendet, die auch das eigentliche Aufnahmebild erzeugt.

Aus einer kleineren oder optisch schärferen Sternabbildung folgt jedoch nicht automatisch ein besserer RMS-Wert.

Solange der Leitstern ein ausreichendes Signal besitzt, nicht gesättigt ist und zuverlässig von seiner Umgebung getrennt werden kann, lässt sich sein Schwerpunkt auch bei einer etwas breiteren Abbildung sehr präzise bestimmen.

Muss eine Guidingkamera leicht unscharf eingestellt werden?

Das Thema geht für mich ein wenig in die gleiche Richtung wie die häufige Empfehlung, eine Guidingkamera bewusst leicht unscharf einzustellen.

Diese Aussage halte ich in ihrer pauschalen Form ebenfalls für fragwürdig. Bei stark untersampelten Leitsternen kann eine leichte Defokussierung zwar helfen, das Sternsignal auf mehrere Pixel zu verteilen. Dadurch kann die Positionsbestimmung unter bestimmten Bedingungen stabiler werden.

Sind die Leitsterne jedoch bereits ausreichend abgebildet und nicht gesättigt, sehe ich keinen grundsätzlichen Vorteil darin, den Fokus absichtlich zu verschlechtern. Eine zu breite Sternabbildung reduziert die Signalspitze, kann benachbarte Sterne miteinander verschmelzen lassen und erschwert bei schwachen Leitsternen möglicherweise sogar die Erkennung.

Entscheidend ist nicht, wie scharf der Stern im Guidingfenster aussieht, sondern wie zuverlässig seine Position berechnet werden kann.

Mein Fazit

Mein Fazit fällt eher unspektakulär aus: Beim Gesamt-RMS lagen beide Systeme praktisch gleichauf. Ein reproduzierbarer Vorteil durch den zusätzlichen UV/IR-Cut-Filter war unter den getesteten Bedingungen nicht erkennbar.

Der Vergleich erfolgte mit zwei OAG-Systemen an 6-Zoll-Apochromaten mit etwas über 1.200 mm Brennweite. Beide Setups arbeiteten über längere Phasen auf einem sehr ähnlichen Niveau. Die Auswertung basiert auf mehreren nahezu zeitgleichen Momentaufnahmen aus diesen stabilen Abschnitten und nicht auf einer vollständigen statistischen Analyse der Guiding-Logs.

Das bedeutet nicht, dass ein UV/IR-Cut-Filter grundsätzlich wirkungslos ist. Bei einer weniger gut korrigierten Guidingoptik kann er durchaus zu kleineren oder schärfer dargestellten Leitsternen führen. Daraus folgt jedoch nicht automatisch ein besserer Guiding-RMS. Entscheidend ist, ob die ursprünglich breitere Sternabbildung die Zentroidberechnung tatsächlich beeinträchtigt.

Für meine eigenen OAG-Systeme ergibt sich aus diesem Test kein praktischer Grund, weitere Guidingkameras mit einem UV/IR-Cut-Filter auszustatten. Die Guidingwerte unterschieden sich nicht relevant und die Zentroidberechnung funktionierte offenbar auch ohne zusätzlichen Filter ausreichend zuverlässig.

Für mich persönlich ist das Thema damit vorerst abgeschlossen. Das Geld für zusätzliche UV/IR-Cut-Filter werde ich bei meinen Guidingkameras künftig sparen.