Част 11 - Използване на телескопа като обектив

Когато се изискват дълги и много дълги фокусни разстояния, често е по-добре да се включи астрономически телескоп към камерата вместо фотообектив.

Част 11: Използване на телескоп като обектив

Астрофотографите са ненаситни, когато става въпрос за желанието за дълги фокусни разстояния. Причината за това е лесно забелязана: Много обекти на небето изглеждат много малки или дори миниатюрни поради голямото им разстояние. Тези, които искат да ги заснемат с детайли и да ги запълнят форматно, не могат да се отърват от дългите фокусни разстояния със съответно малки ъгли на образа.

Всички производители на системни камери отговарят на желанието за дълги фокусни разстояния с предлагането на телеобективи. Гамата варира отчасти до 600 милиметра, а дори 800-милиметровите обективи могат да се намерят в програмата за аксесоари на цифровите рефлексни фотоапарати. В принцип, с тези "супер телеобективи" в областта на астрономията вече може много да се направи, тъй като светлосилата със стойности 1:4,0 и 1:5,6 за такива обективи са просто сензационно добри. Ако, разбира се, не беше тяхната изключително висока покупна цена, която в екстремни случаи може да достигне до цифри с четири или дори пет цифри на евро.

Разбира се, тези телеобективи не са специално създадени за астрофотографи, а са особено търсени в областите на спорта, животинската фотография и репортажите. В обмен на високата цена се предлага отлично качество на изображението, дори при напълно отворена диафрагма.

Но не би било справедливо да се ограничи един такъв супер телеобектив само до своята система от лещи. За да удовлетворят изискванията на клиентелата си, те са оборудвани с автоматична фокусна система, регулируема диафрагма, сложна корекция за "близки" снимки и често със стабилизатор на изображението. Всички тези неща са важни и полезни за класическата фотография, но за жалост в астрофотографията нямат значение, но разбира се, се отразяват на общата цена.

Към високата цена допринасят и многото лещи, необходими за създаването на универсален телеобектив: Не рядко в един такъв обектив се съчетават до 18 лещи.



Телевизионен обектив, използван в астрофотографията.



Тези, които възнамеряват все пак да се занимават с астрофотография, могат да използват астрономически телескоп вместо скъпи телеобективи за снимки с дълги фокусни разстояния. На този етап обаче бих искал да успокоя големите очаквания: Дори един астрономически телескоп с високо фотографско качество не може да се намери на цената на дискаунтера.

Но тъй като телескопът съдържа значително по-малко лещи (или огледала вместо лещи), не предлага нито автофокус, нито стабилизатор на изображението, дори няма диафрагма, цените са значително по-ниски от цената на пълен фотообектив. Практически няма ограничения на фокусното разстояние нагоре; дори фокусни разстояния над 800 милиметра могат да бъдат покрити от достъпни любителски телескопи. "Стандартни" любителски телескопи със фокусни разстояния до около 4000 милиметра при отношение на отвора (диафрагмата) от 1:10 са налични.

Резюмираме разликата между телеобективи и телескопи в таблица:

Какво означават числата върху телескопите?

Характеристиките на фотообективите са фокусното разстояние и светлосилата, т.е. най-голямото настроимо отваряне на блендата. Всеки, който сериозно снима, е запознат с тези числа.

Астрономите предпочитат отвора, т.е. диаметъра на входната зеница (фронтална леща или главно огледало) и го представят в инчове (съкращение "). Фокусното разстояние не е толкова важно за тях.

Например, когато се предлага телескоп като: 8" Schmidt-Cassegrain, F/10, това означава следното в ясен текст:

Телескопът е съставен от "Schmidt-Cassegrain" огледална система. Неговият отвор е 8 инча. 8 инча са приблизително 200 милиметра (1 инч = 25,4 милиметра). Съотношението на отвора (т.е. блендата) е 1:10. От там се изчислява фокусното разстояние: 10 * 200мм = 2000 милиметра!

Понякога също се дават само отвора и фокусното разстояние. Например на корпуса на (стар) телескоп е написано: D 75 mm F 1200 mm. Това означава, че свободният диаметър на фронталната леща е 75 милиметра, а фокусното разстояние е 1200 милиметра. Оттам се изчислява блендата до 1:16 (1200 : 75).



Този телескоп на корпуса на лещите е маркиран с "D155mm" и "f 7" (стрелки). Следователно диаметърът е 155 милиметра, а отворното съотношение (блендата) е 1:7. Чрез умножение се изчислява фокусното разстояние до 1085 милиметра.

Грешки в изображенията

Повечето аматьорски телескопи са предназначени предимно за визуално наблюдение. При тяхно фотографско използване могат да възникнат следните проблеми:

Винетиране – тъмни краища на изображението, които възникват, защото обхватът на изображението, който телескопът осветява, е по-малък от диагонала на сензорния формат. Не всички телескопи могат да осветят сензор в формат „35 мм“ („волдат“ 24 x 36 милиметра) в достатъчно добро качество. За по-малки сензори (формат APS-C) изборът на подходящи телескопи е значително по-голям.



Този снимка на Седемте сестри е направена след като на телескоп беше свързана камера с формат „35 мм“. Очевидно телескопът не е способен да освети сензора напълно, както показва значителното винетиране.



Кривина на изображението – когато „плоскостта за фокус“ не е равна, а полусфера, телескопът страда от кривина на изображението. Колкото по-голям е използваният сензор, толкова повече тази слабост се проявява във вид на неясни изображения на звездите по ръба на изображението, когато е нацелено точно в средата.

Корекция представляват така наречените „линзи за коригиране на изображението“, обикновено състоящи се от две лещи, за да изравняват „крива“ изображена площ и по този начин да установят яснотата в целия обхват на изображението. Линзите за коригиране на изображението трябва да са съобразени с конкретната оптика на телескопа, което означава, че стриктно казано за всеки тип телескоп с кривина на изображението трябва да има съвпадаща линза за коригиране на изображението, което в практиката не е вярно.



Поради кривината на изображението звездите на ръба стават неясни, когато се нацели точно в средата на изображението. Ако се нацели на звездите по ръба на изображението, центърът би станал неясен.



Неясност в краищата на изображение – при фокусиране върху центъра на изображението не само че могат да възникнат неясноти в периферните области на изображението поради кривина на изображението (вж. по-горе), но също и други сериозни грешки в изображението, известни като „аберации“ (грешки в изображението). Предимно става дума за „кома“, което влошава изображението на звездите в краищата на изображението.

Например Нютоновите огледални телескопи по принцип страдат от кома извън оптичната ос. В определени рамки качеството на изображението към краищата може значително да се подобри чрез използването на линзова система („коректор на комата“).



Когато звездите на ръба изглеждат като малки комети с опашка, причината е грешката в изображението „кома“.



Позиция на плоскостта за фокус – при някои телескопи може да се случи, че със свързана зеркално-рефлексна камера не се получава ясно изображение на далечен обект. Това засяга особено огледалните телескопи по Нютон. В такъв случай често единственият начин за корекция е замяна на окулярната тръба с по-плосък модел, за да се постигне фокусиране на камерата на плоскостта за фокус.

Телескопите заместват ли обективите?

При прочитане на пречупените възможни грешки в изображението, този въпрос може да се зададе отново. Ето много кратко извод:

1. Астрономските телескопи не са обективи; повечето се справят добре с визуалното наблюдение, но за фотографията са препоръчителни само ограничено. Обсъждане на това, кои телескопи се справят добре с астроизползване при свързана камера, се извършва в урок номер 13 от поредицата „Астро- и небесна фотография” („Кои телескопи са подходящи за астрофотография“).
   
   
2. При много видове телескопи може да се очаква поява на грешки в краищата на изображението, които не винаги могат да бъдат отстранени с коригираща линзова система. Някои телескоп-оптики имат затруднения да осветят сензора на цифрова зеркална рефлексна камера до краищата на изображението. Това засяга дори камерите с кроп сензор с около 14 x 22 милиметра, но още повече пълноформатните камери (с размер на сензора 24 x 36 милиметра). Тези, които искат да използват пълноформатна камера на телескоп, трябва да се спрат на редките модели телескопи, които могат да произведат приемливо изображение във всяка област на сензора.
   
   
3. При фокусни разстояния над 500 милиметра няма алтернатива на телескопа, поне когато се има предвид разходите за супер-телеобективи.
   
   

Удължаване на фокусното разстояние

За удължаване на фокусното разстояние на телескоп се предлагат така наречени „Барлоу лещи“. Те функционират като телеконвертори за фотообективи и се монтират между телескопа и камерата. В зависимост от модела можете да постигнете удължаващи фактори от 1,5 до 5 пъти.

Характерен е двоен удължаващ фактор, който удвоява ефективното фокусно разстояние на телескопа, но намалява светлосилата с две пълни стъпки. Това означава, че от телескоп с фокусно разстояние от 800 милиметра и светлосила f/4,0 става оптика с фокусно разстояние от 1600 милиметра при f/8,0. Следователно времето на експонация трябва да се учетвори 4 пъти! Барлоу леща с удължаващ фактор 1,5x ще направи системата със същия телескоп оправа с фокусно разстояние от 1200 милиметра при светлосила f/5,6, което означава, че времето на експонация трябва да бъде удвоено спрямо използването на телеконвертор без телескоп.

Положителен ефект на Барлоу лещата е, че камерата вече засича само центъра на изображението, грешките в изображението по ръба извън изображението се намират и се отстраняват.



Снимане на луната с пълноформатна камера на телескоп с дълго фокусно разстояние. Телескопът не осветява сензора напълно; в резултат се появява винетация.

Същата камера на същия телескоп произвежда безупречно изображение след като фокусното разстояние е удължено чрез Барлоу леща. Удължаването на фокусното разстояние доведе до по-голямо изобразително отображение на кратерите:

Намаляване на фокусното разстояние

Съществува и обратното на лещата Барлоу, а именно оптична система за намаляване на ефективното фокусно разстояние. Тя се нарича "Шапли-леща", "Фокален редуктор" или просто "Редуктор" и се поставя между телескопа и камерата. Има различни модели с фактори между 0,8 и 0,33.

Съотношението на отворението (бленда) се променя със същия фактор като фокусното разстояние, т.е. използвайки Шапли-леща се получава по-голяма светлосила и съответно намаляване на нужното време за експониране.

Някои Шапли-лещи изпълняват едновременно функцията на леща за изравняване на плана на изображението, т.е. превръщат извитата „повърхност“ на остротата в равна повърхност. Това функционира естествено само с телескопи, за които са разработени тези Шапли-лещи и не универсално за всички телескопи.

Проблемът при използването на Шапли-лещи е, че изображението, проектирано върху чипа, трябва да стане по-малко, което означава, че се виждат краища на изображението, които преди това бяха извън полето на изображението. Всякакви недостатъци при изображението извън центъра ще бъдат засилени.



Отново снимка на Луната, направена със спътникова камера на телескоп с дълго фокусно разстояние. Осветяването на сензора е недостатъчно (черни краища на изображението).

Същата камера на същия телескоп, след като фокусното разстояние е намалено с Шапли-леща. Размерът на кратерите на изображението намаля, а винетирането също! Тази комбинация е следователно безполезна:

Свързване на камерата

За да се свърже цифрово огледално-рефлексен фотоапарат (DSLR) към телескоп, телескопът трябва да разполага с издържател за окуляр с диаметър от 2 инча (= 5,08 сантиметра). По-малките диаметри като 1,25-инчовият издържател, все още широко използван при начинаещите телескописти, не са подходящи, тъй като отворът не е достатъчно голям за да освети сензора на DSLR и ще доведе до яростни винетирования. Единствено с Леща Барлоу може би изображението нищо още ще бъде осветено.

Обаче повечето от телескопите, които могат да се намерят на пазара, разполагат с необходимия 2-инчов издържател, в който за визуално наблюдение се поставя 2-инчов окуляр. За фотографията този окуляр не се използва. Вместо окуляра, фотоапаратът се вкарва в издържателя на окуляра. Това означава че сензорът за запис се поставя в фокалната равнина на телескопа, поради което се говори за "фокална фотография".

Необходими са две механични части без оптически компоненти:

Т2 адаптер - Той има от едната страна байонетно закопчаване, подходящо за използваната камера, и от другата страна нормална „T-резба“. Предлагат се T2 адаптери за всички популярни камерни байонети, например за Canon EOS, Nikon F, Pentax K и т.н. При закупуването е важно да се закупи Т2 адаптер, подходящ за собствената камера.

Връзка към доставчик на Т2 адаптери за различни камерни системи:

http://www.baader-planetarium.de/sektion/s17a/s17a.htm#t2

2-инчова гилза - Тази гилза има диаметър от 2 инча и отзад има „T-резба“, за да може да бъде завита в Т2 адаптера.

Връзка към доставчик на 2-инчова гилза (там наричана "Втулка за захващане"):

http://www.baader-planetarium.de/sektion/s08/s08.htm#+16

Потребителите на цифрови огледално-рефлексни фотоапарати следва да разгледат друго решение, защото стандартният Т2 адаптер има толкова малък отвор (диаметър 38 милиметра), че може да причини винетирования. Решението е специална част (за Canon EOS), която замества Т2 адаптера и 2-инчовата гилза и предлага по-голям отвор (47 милиметра).

Връзка към доставчика на "Адаптер от 2-инчова към Canon EOS" за цифрово огледално-рефлексни фотоапарати:

http://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p260_Adapter-von-2--auf-EOS-Bajonett---volle-EOS-Oeffnung-.html

Вляво е Т2 адаптерът с байонет Canon EOS, в средата е 2-инчовата гилза:

Цифров фотоапарат с монтиран Т2 адаптер и завинтена 2-инчова гилза. И двете части не съдържат лещи:

2-инчовата гилза се поставя вместо окуляр в издържателя на телескопа:





Удължителна гилза - При лещови телескопи (рефрактори) може да се наложи окулярния издържател да не може да бъде издаден достатъчно, за да се достигне плоскоста на острота. Тогава се налага използването на една или повече 2-инчови удължителни гилзи.

Фокус

Тъй като автофокусът липсва при телескопите, най-добрата точка на фокусиране трябва да се намери ръчно. Това не е толкова лесно, колкото може би звучи, тъй като матафокусните маркери на съвременните огледално-рефлексни камери не са предназначени за това. Това означава, че погледът през визьора на камерата и визуалното оценяване на остротата във визьора не са достатъчни.

Фокусирането се извършва чрез бутон за фокус на телескопа, който при някои телескопи променя дължината на издържателя на окуляра, а при други премества главния огледало вътре в телескопа по оста.

Колкото по-дълго ефективното фокусно разстояние и колкото по-светъл (т.е. колкото по-малък е стойността на бленда или числителят на съотношението на отворението) е оптиката, толкова по-малко място има за фокусиране. Поради температурните промени може да се получи промяна в положението на фокуса. Поради това е необходимо един път настроен фокус да се проверява няколко пъти през протягането на наблюдателната нощ и при нужда да се коригира.

1. Камера без функция за жив преглед

Камерите без функция за жив преглед са в неблагоприятно положение. В най-лесния случай острете една светла звезда във визьора възможно най-ясно. След това направете тестови снимки със сравнително кратко експониране, като звездата не трябва да бъде преекспонирана. Проверете резултатите от вашите снимки, като прегледате на камерата, като винаги използвате максимално увеличение, за да покажете обръзка от изображението.

Постепенното променяне на фокуса при повторен контрол на изображенията води до този момент от най-добрата фокусировка. Добре се е доказало многократно превишаване на най-добрия фокусен пункт и след това корекция в обратна посока, за да се разбере къде е оптимумът; по същество стремите се към най-добрия фокусен пункт.

Ако камерата е свързана към лаптоп, е препоръчително да се използва софтуер, който да ви помогне в тази работа. Особено в използването на астрофотографиите, софтуерът „ImagesPlus“ е голямо помагало при фокусирането. Модулът за управление на камерата от ImagesPlus се разпространява за около 70 щатски долара на уебсайта http://www.mlunsold.com. Можете да поискате демо версия от автора на софтуера.

Фокусиране на звезда с „ImagesPlus“:





Не специално за астрофотография, но все пак добра помощ за фокусиране е софтуерът „DSLR Remote“, който е в състояние да показва снимка след снимка на голямо увеличение, което позволява надеждна оценка на остротата на изобразена звезда. Този софтуер струва около 95 щатски долара и може да се закупи от уебсайта http://www.breezesys.com/DSLRRemotePro/index.htm. Версия, която работи 15 дни, може да бъде свалена оттам. И двете софтуерни пакета са на английски език.

Соченето на звезда с „DLSR Remote“:

2. Камера с функция за жив преглед

С функцията за жив преглед фокусирането става почти детска игра. Една светла звезда се поставя приблизително в средата на полето на зрение и фокусът се настройва приблизително във визьора. След това се активира функцията за жив преглед и звездата се разглежда с максимално увеличение на дисплея на камерата. Чрез натискане на бутона за фокус на телескопа оптималната острота се намира много бързо и надеждно.

Още по-удобно става, когато може да се оценява живото изображение на монитора на свързан лаптоп. При камерите Canon EOS с жив преглед (начало от Canon EOS 1000D, 450D, 40D, 5D Mark II, 1D Mark III, 1Ds Mark III) необходимият софтуер и кабелът за връзка са включени в комплекта на камерата.

Този начин на фокусиране работи отлично за звезди до около третия размеров клас, на луната, слънцето (със защитен филтър!) и на ярките планети.

Жив преглед върху луната с Canon EOS 450D. Функцията за жив преглед е огромна помощ за настройката на острието на камерата върху телескопа:

Жив преглед на дисплея на лаптопа: Няма начин по-лесен, бърз и точен от това да се фокусира:

Опасност от замъгляване!

Използването на дълги фокусни разстояния носи голяма опасност от размазване. Въпреки перфектната фокусация могат да се получат неостри снимки. Проблематични са залъцването и процесът на затваряне на затвора на камерата в последния момент преди или по време на експонирането.

В зависимост от стабилността на комбинацията от монтаж и триножник, който носи телескопа, дори най-малките вибрации от този вид могат да засегнат остротата.

• Залъцване – Последиците от бързото издигане на залъчванията преди заснемането може да се избегнат, като се включи „Заключване на залъцванията“ на камерата. Първото натискане на бутона за затвора прави само разгъването на залъчванията. След това, чакате няколко секунди, докато възникналите вибрации изчезнат, и натискате отново, за да започне експонирането.

Разбира се, за това се използва кабелен или дистанционен управляващ уред, в противен случай чрез докосване на бутона за затвор на камерата може да се получат залъцвания.



Включване на заключване на залъцването в менюто на Canon EOS 40D.



• Процес на затваряне на затвора – Той не може да бъде избегнат, тъй като затворът контролира експонацията. Установих, че движенията на затвора под някои обстоятелства действително могат да доведат до неясни изображения. Наистина единствено по-стабилна монтаж може да помогне. В зависимост от модела на камерата може да опитате алтернативно да снимате, докато е активирана функцията за жив преглед. Тогава затворът се движи частично по-меко.

Снимки на примери

Тази снимка на луната е почти необработена и е заснета с фокусно разстояние от 3700 милиметра и пълноформатен DSLR (Canon EOS 5D Mark II). Като телескоп се използва огледален телескоп от типа „Максутов-Касеграйн“ със съотношение на диаметъра към фокусната дължина от 1:14,6. Експонирано е за 1/30 секунда при ISO 400.

Изречение от предходната снимка в пълна големина. То дава представа за детайлното изоброжение на Луната с острота при дълъг фокусно разстояние, което може да бъде заснето. Този вид фотография на Луната е една от редките възможности да се възползвате от множество мегапиксели в областта на астрофотографията.

Леко уголемено изображение на Слънцето, заснето с помощта на специален H-Alpha филтър, който прави видима хромосферата на Слънцето. Фокусното разстояние на снимката е било 2270 милиметра.

Двойните звезди са благодарен обект за заснемане чрез телескоп без функция за проследяване. Тук бяха експонирани само 30 секунди при ISO 800 и фокусно разстояние от 2800 милиметра, за да се разреши двойната звезда Мицар (червена стрелка) в Голямото Колело. Тя образува двойка с Алкор (вдясно), която пак е видима с труд от облегалото око като двойна звезда.

Беше необходим телескоп с дължина от девет метра, за да се изобрази сърцето на Орионовата мъглявина. Факторът на отваряне беше 1:10, така че благодарение на голямата светлина на мъглявината трябваше да бъде експонирано само 90 секунди при ISO 1000 и можеше да се откаже контрол на проследяването.