Der Lyot- oder Phasenkontrast-Test zeigt in erster Linie die Feinstruktur einer polierten Fläche, während
der Foucault-Test deren Topografie darstellt. Beim Lyot-Test geht es im wesentlichen um die Rauhheit
einer Fläche und das bildaufhellende und kontrastmindernde Streulicht, das über diese Rauhheit verursacht
wird. Davon muß "Streulicht" unterschieden werden, das durch Zonen, Korrekturfehlern und abfallenden
Kanten entsteht und zu Unschärfen im Fokus führt. Gemeint ist Streulicht, das über eine allgemein rauhe
Politur den Bildhintergrund aufhellt. Zur Untersuchund dieses Effektes verwendet man in der Industrie
das Nomarski-Mikroskop.  Der Effekt dieser Meßtechnik entsteht dadurch, daß im Fokus einer Auto-
kollimations-Anordnung das direkte Licht eines Lichtspaltes mit dem indirekten Streulicht "verglichen" 
wird, es an der Kante einer teildurchlässigen Filter-Linie zu diesem kontrast-verstärkendem Effekt kommt.
Der Lyot-Test kann selbst einzelne Polierstriche nachweisen bzw. die Art der Parabel-Retouche, er
kann bestimmte Herstellungstechniken bei Schmidtplatten sichtbar machen und erlaubt eine gute Begrün-
dung, warum manche "hoch"strehligen Fernrohre in der Bildqualität zurückfallen. Weil über den RMS-
Wert der Strehl ermittelt wird, und damit über die Topografie der Fläche, hat der Strehl mit
deren Feinstruktur nichts zu tun, die mit dem Lyot-Test in einem mittleren Bereich, mit dem
Nomarski-Mikroskop im Submillimeter-Bereich gemessen wird.

Weitere Informationen dazu in: "Optical Shop Testing, Second Edition, Daniel Malacara, S.305 ff),
"How to make a Telescope, Jean Texereau, Second Edition, Willmann-Bell 1984, 87 ff),
"Star Testing Astronomical Telescopes", Harald Richard Suiter, Willmann-Bell 1994, S 248ff)

Im Frühjahr 2000 wurde der Autor über nachfolgende französische Website auf ein Meßverfa-
hren aufmerksam, das sich als interessante Alternative anbot, zur Qualität von optischen Syste-
men fundiertere Aussagen machen zu können.

http://www.astrosurf.com/tests/test460/test460.htm#haut

Auch in Frankreich wird dieses Phasenkontrast-Verfahren dazu benutzt (siehe Texereau), zur 
Glätte bzw. Micro-Struktur von Newton-Spiegeln qualitative Aussagen zu machen, aber auch 
noch den Bereich zu nennen, in dem diese Rauhheit eine Rolle spielt. Die Website enthält das 
Beispiel eines 460 mm Newton-Spiegels, der vor der Nachbearbeitung hinsichtlich der Fläche 
von einem Amateur hergestellt worden war, der beispielsweise bei diesem Spiegel eine deut-
lich abgesunkene Kante mit einem Haltering kaschiert hatte, und auch dem Autor einen Spie-
gel über eine Retouche regelrecht ruiniert hatte. Während der Nachweis solcher Flächen-
Sünden mit dem Foucault-Test nur bedingt möglich ist, und schon gar nicht mit dem
Interferometer, kann man mit diesem so genannten PhasenKontrast-Verfahren mit erheblich 
höherer Deutlichkeit den Nachweis führen. Der Lyot-Test zeigt

- die Topografie, wie sie unter Foucault zu erkennen ist, aber zusätzlich 
- die Feinstruktur der Fläche selbst in überdimensionierter Deutlichkeit
- die Art der Politur bei einer Parabel-Retouche, sodaß man Spiegel dem Hersteller 
   zuordnen kann
- die Technik der Schmidtplatten-Herstellung im Ansaug-Verfahren
- die Zonen-Politur bzw. die verwendeten Polierer und schließlich auch sehr deutlich
- den Farblängsfehler 

Der Lyot-Test gibt also eine umfangreiche Information über Herstellung und Zustand einer Optik.
Eine Quantifizierung ist nach meiner Auffassung noch nicht überzeugend darstellbar. Auch eine
mit Verve betriebene theoretische Diskussion geht am praktischen Nutzen dieses Testverfahrens
vorbei.

Wir benutzen dreierlei Phasenkontrast-Filterlinien:

- einen SW-Negativ-Film, den 2415 TP SW-Film von Kodak, und dem Beispiel, wie es auf nach
  folgender französischer Website beschrieben ist, übrigens auch auf meiner Homepage
  http://rohr.aiax.de/HP/phaskont.htm  (mit einer unscharfen Kante)
- oder einem Phasenkontrast-Plättchen aus Glas, das einen dünnen 0.15 mm Alu-Strich trägt 
  mit einer  Dichte so um 2.18 und mit einer scharfen Kante. Wir variieren noch die Parameter 
  und optimieren sie.
- auch eine auf Glas aufgebrachte 0.1 mm teildurchlässige Linie aus Kerzenruß erzeugt diesen 
  Effekt.

http://www.astrosurf.com/tests/contrast/contrast.htm#haut

Auf dieser Website wird auch das Prinzip erklärt, das ich in Kurzform von der Strahlen-Optik 
her erklären möchte: Das Bild der französischen Website bitte zugleich betrachten:

Ein Spiegel wird von einem Lichtstrahl in einem Punkt angeleuchtet. Von diesem Punkt der 
Spiegeloberfläche geht ein Lichtstrahl aus in Richtung Beobachter, Auge, Kamera etc. Das 
ist das direkte Licht, das eine bestimmte Helligkeit hat. Wenn die Spiegelfläche absolut glatt 
wäre bis in die Atom-Schicht, würde das gesamte Licht ohne Streulicht beim Beobachter 
landen. Nun streut aber die Fläche, auf die der ursprüngliche Lichtstrahl fiel, und ein bestim-
mter Teil dieses Lichtstrahles wird in einem Kegel gestreut, gerade so, wie wenn ein Licht-
strahl auf eine ebene Fläche mit Glas-Gries fallen würde, auch da sorgt die Rauhheit für
eine Streuung. Nun ist aber zwischen dem hellen reflektierten Strahl und dem Streulicht 
ein enormer Helligkeits-Unterschied. Man muß also das "direkte" Licht dämpfen, um es mit 
dem "indirekten" Licht vergleichen zu können. Möglicherweise ist nun der Winkel zwischen 
direktem und indirektem Lichtstrahl der Grund, warum sich die Phasen der Lichtwelle addie-
ren und damit den Kontrast verstärken. 

01 Foucault zeigt nicht alles

Ein hochwertiger 15-Zoll Newton-Spiegel aus USA zeigt im Foucault-Test eine fast störungsfreie 
Fläche. Keine Zonen, topfeben, die leichten Schatten sind Reste der Dejustage vom Meßaufbau, 
Newtonspiegel reagieren sofort mit Koma, wie sich am Interferogramm nachweisen läßt. Jeder, 
der diesen Spiegel benutzt, kann sich glücklich schätzen, ein Spiegel, der an den Planeten 
höchste Kontraste entwickelt. Fast entwickelt, 

... wenn er noch die Glätte von Amateur-Spiegeln hätte. Und genau die sieht man noch nicht.

Mein Markenzeichen

Trotzdem hat dieser herrliche Spiegel noch eine Struktur. Der Bogen bei 12.00 Uhr ist ein kaum 
wahrnehmbarer Kratzer auf meinem Kollimations-Planspiegel, der im übrigen außerordentlich glatt 
ist, wie ich verständlicherweise in eigenen Untersuchungen nachgewiesen habe. Diese Rauhheits-
Struktur sieht man, wenn man das Licht meines Lichtspaltes, wie er weiter unten gezeigt wird, 
durch die Optik schickt und auf den ca. 0.1 mm dicken Strich des Filmnegativs projiziert, der eine 
Dichte von ca. 2.0 hat. 

03 Die Dichte erhöhen

Wenn man die Dichte der dünnen Linie erhöht, nimmt auch der Kontrast zu, und man sieht die 
Flächen-Struktur noch deutlicher. Es ist also ein Spiel mit dem Licht, der Spaltbreite und der 
Linien-Dichte und ein bißchen auch mit der unscharfen Kante dieser Linie.

Auch dieser Spiegel schaut unter dem Foucault-Test "Super" aus. Daß er einen Astigmatismus-
Fehler hat, wird in diesem Test noch nicht so deutlich.

Retouche unter PhasenKontrast deutlich sichtbar.

Viel exakter als es der Foucault-Test zeigen könnte, sieht man nun eine recht glatte Grundstruk-
tur der Fläche, also glatter eigentlich, als beim vorherigen Spiegel, aber weitaus deutlicher die 
Zone, die Retouche der Zone und die Tatsache, daß sie in Dreiecken über den Spiegeldurchmesser 
ausgeführt wurde, bzw. in tangentialen Strichen. 

Reiner PhasenKontrast zeigt glatte Fläche

Mit dem PhasenKontrast-Glasplättchen verschwindet der Foucault-Effekt und nur noch die Mikro-
Struktur bleibt übrig. Spätestens daran sieht man dann, daß die Grundpolitur sehr glatt war, bevor 
sich einer mit der Retouche zu "schaffen" machte. 

Ein ganz lausiges Beispiel

Es gibt aber auch in Deutschland Hersteller, die für solche "hochwertigen" Spiegel horrende Sum-
men verlangen, weil der Kunde erst am Himmel merkt, daß mit der hochgepriesenen Optik was 
nicht stimmen kann. Schon beim Foucault-Test werden die Zonen erschreckend deutlich sichtbar. 

Der Wert der PhasenKontrast-Messung

wird bei diesem Beispiel deutlich. Sehr viel exakter läßt sich über diese Meßmethode sowohl die 
Topografie der Fläche, wie auch deren Feinstruktur sichtbar machen. Von der Feinstruktur nicht 
mal so schlecht, von den Zonen her verheerend!

Am Stern schaut die Angelegenheit

dann so aus. Und das war der Grund, warum der "glückliche" Besitzer schon ahnte, daß mit sei-
nem Spiegel irgend etwas sein müßte. Zieht man also eine Zwischen-Bilanz, dann läßt sich neben 
den üblichen quantitativen Werten wie PV und RMS der Wellenfront und dem Strehl zwar eine 
genaue Aussage hinsichtlich der Topografie bzw. des Öffnungsfehlers machen, (auch beim ZYGO 
nicht anders), hinsichtlich der Flächenglattheit jedoch, die für hohen Kontrast zuständig ist, muß 
die Interferometrie passen, da ist selbst der Ronchi-Gitter-Test genauer, wenn man ihn richtig 
lesen kann. Damit kann der Streit, ob man mit dem normalen Interferometer Mikro-Rauheit 
sehen könne, als erledigt betrachtet werden.

Speichen auf der Schmittplatte ?

Die lupenreinen Theoretiker störten sich auf dem anderen Board an der Tatsache, daß ich mit 
diesem Test recht unbekümmert auch durch Mehrflächen-Systeme "marschiert" bin. Es ist eigent-
lich schon ein Frevel, den Newton-Spiegel über einen Kollimations-Spiegel auf Rauhheit zu unter-
suchen. Da könnte ja mein Kollimations-Planspiegel mit 1:2 in das Meßergebnis eingehen, und 
dieses verfälschen, weshalb solche Messungen allenfalls aus dem Krümmungsmittelpunkt der Para-
bel möglich sein sollten, und sich alle übrigen Mehrflächen-Systeme einer Untersuchung ver-
schließen sollten. Warum aber der Foucault-Test, der Ronchi-Gitter-Test, der Interferometer-
Test durch Mehrflächen-System "durch darf", bei den Rauhheits-Messungen plötzlich aber nicht, 
obwohl der noch stark die Züge eines Foucault-Tests trägt, konnten mir die Vertreter der reinen 
Lehre nicht beantworten. Unabhängig von dieser Theorie-Diskussion sind die Ergebnisse trotzdem
hochinteressant. Es muß also genauer untersucht werden, aus welcher der Flächen eines SC-
Systems diese merkwürdige Speichenstruktur kommen könnte, die bereits am Stern und am 
Foucault-Test erkennbar wird.

das PhasenKontrast Bild

als Auflösung des Rätsels könnte man die Verstärker-Rippen dafür verantwortlich machen.

Vermutlich sind es aber trotzdem die Ansaug-Schlitze, die bei der patentierten Herstellung 
von Schmidtplatten eine Rolle spielen.

12 Der Intererfometer zeigt es ebenfalls

Wie hoch diese Speichen als "Stege" sein müssen, zeigt der Interferometer bei der Astigmatismus-
Prüfung. Die Speichen sind als "Spitzen" eindeutig zu erkennen, und liegen sicherlich unweit von 
L/10 PV wave. Also bereits erheblich über der üblichen Rauhheit bis zu 30 nm. Natürlich steht die 
Diskussion aus, wie tauglich das Gerät für die Fotografie und für die Planeten-Beobachtung ist, 
aber auffällig ist dieses Merkmal allemal und mit der PhasenKontrast-Methode gut darstellbar.

13. Perfekt in jeder Hinsicht ein Maksutov System

Perfekt in jeder Hinsicht mit einem Strehl von 0.99 erwies sich ein Newton-Maksutov. Da gibt es 
keinen Unterschied mehr zwischen Foucault ...

14 und PhasenKontrast. 

Hier haben beide Tests ihre Grenzen, was Händler wie stolzer Besitzer gleichermaßen freut. Mich 
übrigens auch!

15 Bei 532 nm gemessen mit ganz leichter Koma

Bei 532 nm gemessen, statt der üblichen 632.8 nm, und trotzdem noch einen Strehl von 0.99 be-
deutet, es mit einer perfekten Optik zu tun zu haben. Dem stolzen Besitzer riet ich damals, das 
Gerät nie mehr zu verkaufen. Das war aber vergebens. Weil der Sternfreund nichts für Maksutovs 
übrig hat, wählte er stattdessen einen Refraktor. Hoffentlich ist er damit glücklicher.

16 Wozu der Ronchi-Test auch gut ist

Interessanterweise läßt sich die Flächenrauhheit auch über Ronchi-Gramme darstellen. Bei einer 
sehr glatten Fläche, wie die von Kurt Schreckling und Stathis Kafalis, haben die hellen Ronchi-
Linien eine gleichmäßige Ausleuchtung ohne jede Störung, und saubere störungsfreie Kanten und 
Beugungs-Linien. Auch bei diesem Maksutov-Beispiel läßt sich dies verdeutlichen. Sehr viel unru-
higer hingegen sind oft die Ronchi-Linien bei dem vorher genannten Beispiel.

17 Dazu passend auch das Interferogramm des Herstellers

... dessen Linien ganz bestimmt nicht die Mikro-Rauhheit darstellen können, sonst würden die 
Bilder vorher ganz anders aussehen. Also ist eine sorgfältige Unterscheidung zwischen der Inter-
ferometer-Messung der Phasen-Kontrast-Messung sicher sinnvoll.

18 Der 12-Zoll Newton

von Stathis Kafalis unter Foucault - ein Traum

19 unter PhasenKontrast nahezu gleich aber noch deutlicher

20 Der eine PhasenKontrast-Test fast ohne Struktur

21 Die Messung am Spalt

Die letzte Rettung, wenn ich ganz genau wissen will, was eine Optik kann, dann frage ich nach 
der Abbildung meines Lichtspaltes, den ich mittlerweile ganz genau kenne und vermessen habe. 
Je kontrastreicher ich die bekannten Strukturen erkennen kann, umso besser die Optik. Da passiert 
es beispielsweise, daß ich meinen LOMO-Spiegel 380/1900 untersuche. Der sollte allererste Sahne 
sein - isser auch. Um die Meßanordnung ist ein Styropor-Haus "gebaut", damit die Luft steht. 
Tubus-Seeing kennt jeder, macht auch das Bild kaputt. Nachdem sich die Luft im "Kanal" beruhig 
hat, habe ich also eine sehr gute Spalt-Abbildung. 
Weil ich kurz eine der Styropor-Platten heben muß, entsteht eine Verwirbelung, die für die nächs-
ten Minuten das "scharfe" Vergnügen empfindlich stört. Den gleichen Vorgang kann man bei SC-
Systemen beobachten, die man senkrecht auskühlen sollte. Auch diese Systeme sind erst nach
einer entsprechenden Auskühlzeit bereit, ihre volle Leistung zu zeigen. Einem Maksutov geht es 
nicht anders. 

22 Spalt unter dem Mikroskop

Trotzdem weiß ich genau, wie mein Spalt im unteren Teil aussieht und kann damit sehr 
exakt die Definition von optischen Systemen untersuchen. Und genau nach diesen Struk-
turen suche ich, beim Prüfen einer Optik. Hierbei entsteht das Bedürfnis, zu einer quantita-
tiven Aussage dieses visuellen Tests zu kommen.  Eine Kombination zwischen dem Lyot- 
und dem Spalt-Test klärt vielfach die Ursachen der schlechten Abbildungs-Qualität.

Beispiel Spiegel aus Russland

Ein anderer 12-Zoll Spiegel mit deutlichen "Kratz-Spuren", der aber nach Auskunft des
Besitzers ein sehr kontrastreiches Bild abliefern soll. (?)

Eine bekannte Frauenhofer Marke

Ein SC-System mit einer Schmittplatte aus Floatglas?

Merkwürdig die linearen Strukturen über die ganze Fläche, als ob man bei der Schmittplatte 
Float-Glas verwendet hätte und nur eine Seite davon bearbeitet hätte.

Ein 300-Kugelspiegel aus dem Krümmungsmittelpunkt

und zugleich eine Möglichkeit, Planflächen auf Glattheit im doppelten Durchgang zu unter-
suchen. Mit diesem Bericht dürfte der Wert der PhasenKontrast-Messung in Kombination 
mit dem Foucault-Test deutlich geworden sein. In einer erheblich deutlicheren kontrast-
reicheren Weise lassen sich mit diesem spezifischen Test optische Systeme untersuchen 
und vergleichen, weil bestimmte Merkmale bereits in anderen Tests erkennbar sind, nur
auf andere Art, und oft nicht so eindeutig und klar und sollte so manchen Bedenken-
träger eigentlich überzeugen, zumal dieser Test schon seit langem eingehend in der Liter-
atur beschrieben ist. 

Siehe auch hier die Literatur-Sammlung: http://www.astro-foren.de/index.php?showtopic=637

Mit diesem Bericht ist die "Höhe" der Mikrostruktur bzw. eine Quantifizierung der Flächen-
rauhheit in keiner Weise beantwortet. Die Strehl-Lösung führt nicht zum Ziel. Auch
wird deutlich, daß die Interferometer-Messung herkömmlicher Art ihre Grenze hat.

Noch ein paar Literatur-Angaben in Englisch/Französisch:

People who are interested in phase contrast may want to consult the following articles and books:

Zernicke, F., "Diffraction Theory of the Knife-Edge Test and Its Improved Form, the Phase-Contrast 
Method." Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 94 No. 5, March 1934, pp. 377-384. 
This article announced Prof. Dr. Frits Zernicke's discovery of the phase contrast principle, for which he
eventually received the Nobel Prize.

Burch, C.R., "On the Phase-Contrast Test of F. Zernicke." Monthly Notices of the Royal Astronomical 
Society, Vol. 94 No. 5, March 1934, pp. 384-399. This article presents the first phase contrast photo 
that was ever published of an astronomical telescope mirror. From these and other articles published 
in the 1930s, we can see that the phase contrast test method has been known and used for 70 years.

Lyot, B., "Procedes Permettant d'Etudier les Irregularities d'une Surface Optique Bien Polie" (A Method 
Permitting the Study of the Irregularities of a Well-Polished Optical Surface). Meeting of April 1, 1946, 
Comptes Rendus d L'Academic des Sciences, Paris. Vol. 222, pp. 765-768. This is Lyot's first publication 
concerning phase contrast. He is very careful to acknowledge Zernicke's prior work in the 1930's con-
cerning this method.

Texereau, J., "Les Principaux Defauts Reels des Surfaces Optiques Engendrees par Differentes 
Techniques de Polissage" (The Principle Defects of Optical Surfaces Produced by Different Methods of 
Polishing). Bulletin "Ciel et Terre," Societe Belge d'Astronomie (Bruxelles), LXVIe Annee, No. 3-4, March-
April 1950. This article presents Texereau's version of a quantitative phase contrast test with a photo-
metric wedge as performed half a century ago. This article can be downloaded from the Astrosurf web 
site. Texereau's work has been a valuable source of ideas. However, I believe that his original methods 
will require modification and updating for use by today's opticians

Francon, M., Le Contraste de Phase en Optique et en Microscopie (Phase Contrast in Optics and 
Microscopy) (Editions de la Revue d'Optique Theorique et Instrumental, 165 Rue de Sevres, Paris, 
1950). I must caution the reader that parts of this book are highly mathematical. Chapter 4 is entitled
"Application du Contraste de Phase a l'Etude des Defauts de Poli et d'Homogeneite" (Application of 
Phase Contrast to the Study of Defects in Polish and Homogeneity (of Glass)." In this chapter , Plate 6 
shows two very beautiful phase contrast images of the glass surface of an astronomical mirror.

Francon, M. (Editor). Contraste de Phase et Contraste par Interference, 15-21 Mai 1951 (Phase Contrast 
and Contrast by Interference, Conference of 15-21 May, 1951). Colloques de la Commission Internationale 
d'Optique, Editions de la Revue Optique Theorique et Instrumentale, 165 Rue de Sevres, Paris, 1952.
This 261-page record of an international phase contrast conference contains many interesting articles in 
both French and English.

Wolfgang Rohr