Μέρος 11 - Χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο ως φακό

Σφάλματα απεικόνισης

Τα περισσότερα αματορικά τηλεσκόπια προορίζονται κυρίως για οπτική παρατήρηση. Όταν χρησιμοποιούνται φωτογραφικά, μπορεί να προκύψουν τα παρακάτω προβλήματα:

Σκίαση – σκοτεινές γωνίες εικόνας που προκαλούνται από το γεγονός ότι το πεδίο εικόνας που φωτίζει ένα τηλεσκόπιο είναι μικρότερο από τη διαγώνιο της μορφής του αισθητήρα. Λίγα τηλεσκόπια είναι σε θέση να φωτίσουν με επαρκή ποιότητα έναν αισθητήρα με διάμετρο ίση με το φιλμ μικρού φορμάτ (24 x 36 χιλιοστά). Για μικρότερους αισθητήρες (μορφή APS-C) η ποικιλία των χρήσιμων τηλεσκοπίων είναι πολύ μεγαλύτερη.



Αυτή η λήψη των Πλειάδων δημιουργήθηκε μετά τη σύνδεση ενός τηλεσκοπίου με μια φωτογραφική μηχανή φιλμ μικρού φορμάτ. Είναι εμφανές ότι το τηλεσκόπιο δεν είναι σε θέση να φωτίσει πλήρως τον αισθητήρα, όπως αποδεικνύει η έντονη σκίαση.



Κύρτωση πεδίου – όταν το "επίπεδο εστίασης" δεν είναι επίπεδο, αλλά μια κοίλη σφαίρα, το τηλεσκόπιο πάσχει από κύρτωση πεδίου. Όσο μεγαλύτερη είναι η χρήση του αισθητήρα, τόσο πιο πολύ θα επισημαίνεται αυτή η αδυναμία με τη μορφή ασαφών εικόνων αστέρων στα άκρα του πεδίου εικόνας, όταν η εστίαση είναι ακριβώς στο κέντρο της εικόνας.

Η λύση προέρχεται από τις λεγόμενες "φακοειδείς διορθωτικές φακούς", ένα διπλό σύστημα φακών για να επιπλήξει το "κυρτωμένο" πεδίο εικόνας και να επιτύχει την ευκρίνεια σε ολόκληρο το πεδίο εικόνας. Οι φακοειδείς διορθωτικοί φακοί πρέπει να είναι συμβατοί με την συγκεκριμένη οπτική του τηλεσκοπίου, δηλαδή, αυστηρώς λαμβάνοντας υπόψη ότι κάθε τύπος τηλεσκοπίου με κύρτωση πεδίου πρέπει να υπάρχει αντίστοιχος διορθωτικός φακός υπολογισμένος, κάτι που δεν συμβαίνει στην πράξη.



Με την κύρτωση πεδίου, οι αστέρες στις περιφερειακές περιοχές είναι ατσάλινοι, όταν εστιάζεται στο κέντρο της εικόνας. Αν η εστίαση γίνει σε αστέρες στα άκρα του πεδίου εικόνας, το κέντρο θα είναι ατσάλευτο.



Ασάφεια στις γωνίες της εικόνας – με την εστίαση στο κέντρο της εικόνας, δεν μπορεί να συμβεί μόνο μέσω της κύρτωσης του πεδίου (παρ. επάνω) αδυναμίες στις περιφερειακές περιοχές της εικόνας, αλλά και άλλα σοβαρά σφάλματα εικόνας που ονομάζονται "αβερράτονες" (σφάλματα απεικόνισης). Κυρίως, είναι το "κόμα" που επηρεάζει την απεικόνιση των αστέρων στις γωνίες της εικόνας.

Για παράδειγμα, τα τηλεσκόπια Newton υποφέρουν συστηματικά από κόμα έξω από τον οπτικό άξονα. Σε κάποιο βαθμό μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά η ποιότητα απεικόνισης προς τα άκρα μέσω της χρήσης ενός συστήματος φακών («ενδον διορθωτικό") που διορθώνει το "κόμα".



Όταν οι αστέρες στα άκρα μοιάζουν με μικρά κομήτες με ουρά, το σφάλμα απεικόνισης "κόμα" είναι εν δράσει.



Θέση του επιπέδου εστίασης – σε κάποια τηλεσκόπια μπορεί να συμβαίνει όταν συνδέεται μια ψηφιακή κάμερα με ψηφιακό καθρεπτισμός, ότι δεν μπορεί να ληφθεί ένα ευκρινές εικονίδιο μακρινού θέματος. Αυτό αφορά ιδιαίτερα τις καθρεπτόσκοπους τηλεσκόπους. Σε έναν τέτοιο περίπτωση, ενίοτε μόνο ανταλλαγή του συρόμενου τμήματος με ένα πιο επίπεδο μοντέλο μπορεί να βοηθήσει να φέρει την κάμερα στο επίπεδο εστίασής.

Είναι τα τηλεσκόπια αντικατάσταση για τις φακούς;

Καθώς διαβάζουμε τα παραπάνω πιθανά σφάλματα απεικόνισης, μπορεί να θεσπιστεί ξανά αυτή η ερώτηση. Για τον λόγο αυτό, μια σύντομη περίληψη:

1. Αστρονομικά τηλεσκόπια δεν είναι φακοί; τα περισσότερα είναι καλά για οπτική παρατήρηση, ενώ για φωτογραφία συνιστάται μόνο περιορισμένα. Μια συζήτηση για το ποια τηλεσκόπια κάνουν καλή δουλειά στην αστροφωτογραφία με συνδεδεμένη μηχανή πραγματοποιείται στο εγχειρίδιο 13 της σειράς "Αστρο- και Φωτογραφίας Διασμορφώσεων" ("Ποια τηλεσκόπια είναι κατάλληλα για αστροφωτογραφία").
   
   
2. Με πολλούς τύπους τηλεσκοπίων πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι στην περιοχή των ακτίνων της εικόνας εμφανίζονται σφάλματα που δεν μπορούν πάντα να διορθωθούν με ένα σύστημα διορθωτικού φακού. Ορισμένες οπτικές των τηλεσκοπίων έχουν προβλήματα στο να φωτίσουν τον αισθητήρα μιας ψηφιακής μηχανής μέχρι τις γωνίες της εικόνας. Αυτό ισχύει ακόμη περισσότερο για τις μηχανές φιλμ μικρού φορμάτ (διαστάσεων περίπου 14 x 22 χιλιοστών), αλλά και για πλήρους φορμάτ μηχανές (μέγεθος αισθητήρα 24 x 36 χιλιοστών). Άτομο που θέλει να χρησιμοποιήσει πλήρους φορμάτ μηχανή με ένα τηλεσκόπιο, πρέπει να βασιστεί σε λίγα μοντέλα τηλεσκοπίων που μπορούν να παράγουν μία χρήσιμη εικόνα σε ολόκληρη την επιφάνεια του αισθητήρα.
   
   
3. Για τηλεσκόπια με μήκος εστίασης άνω των 500 χιλιοστών, δεν υπάρχει εναλλακτ

   Μείωση εστιακής απόστασης

   Υπάρχει επίσης και το αντίθετο του φακού Barlow, ένα σύστημα φακών για τη μείωση της αποτελεσματικής εστιακής απόστασης. Ονομάζεται "Shapley-Linse," "Focalreducer" ή απλά "Reducer" και τοποθετείται μεταξύ του τηλεσκοπίου και της φωτογραφικής μηχανής. Υπάρχουν διάφορα μοντέλα με παράγοντες μεταξύ 0,8 και 0,33.
   
   Το φωτοδιάφραγμα αλλάζει κατά τον ίδιο παράγοντα με την εστιακή απόσταση, δηλαδή με τη χρήση μιας Shapley-Linse προκύπτει μεγαλύτερη φωτεινότητα και, συνεπώς, μείωση του απαιτούμενου χρόνου έκθεσης.
   
   Κάποιοι Shapley-φακοί εκτός από τη λειτουργία της επίπεδωσης του πεδίου εικόνας, επιτρέπουν επίσης σε μια κυρτή "επίπεδη" χροιά να γίνει επίπεδη επιφάνεια. Αυτό βέβαια λειτουργεί μόνο με τηλεσκόπια για τα οποία έχουν σχεδιαστεί αυτοί οι Shapley-φακοί και όχι καθόλου γενικά σε όλα τα τηλεσκόπια.
   
   Το πρόβλημα με τη χρήση Shapley-φακών είναι ότι η εικόνα που προβάλλεται στο chip πρέπει να γίνει μικρότερη, δηλαδή, με αυτόν τον τρόπο γίνονται ορατές περιοχές στις άκρες της εικόνας που πριν βρισκόταν εκτός του πεδίου άποψης. Ενδεχόμενα προβλήματα απεικόνισης έξω από το κέντρο της εικόνας ενισχύονται.
   
   
   
   Πάλι μια λήψη της Σελήνης, που επιτεύχθηκε με μια κάμερα φουλ-φρέιμ σε ένα τηλεσκόπιο μεγάλης εστιακής απόστασης. Η φωτεινότητα του αισθητήρα είναι ανεπαρκής (μαύρες γωνίες της εικόνας).
   
   

   Η ίδια κάμερα στο ίδιο τηλεσκόπιο, μετά τη μείωση της εστιακής απόστασης με έναν Shapley-φακό. Το μέγεθος της απεικόνισης των κρατέρ μειώθηκε, η σκίαση όμως αυξήθηκε! Αυτή η συνδυασμένη λύση είναι λοιπόν άχρηστη:
   
   
   
   

   Σύνδεση της κάμερας

   Για να συνδέσετε μια ψηφιακή μηχανή με αντανακλαστικό καθρέφτη (DSLR) σε ένα τηλεσκόπιο, το τηλεσκόπιο πρέπει να διαθέτει έναν στροφέα οπτικών 2 ιντσών (5,08 εκατοστά) διαμέτρου. Μικρότεροι διαμέτροι όπως ο διαδεδομένος ακόμη συνδεσμος 1,25 ιντσών δεν είναι κατάλληλοι, γιατί η διάβρωση δεν είναι επαρκής για τη φωτοαντίσταση ενός αισθητήρα DSLR και θα προκαλούσε έντονη σκίαση. Μόνο με τη χρήση του φακού Barlow θα μπορούσατε ακόμη να φωτίσετε ολόκληρο το πεδίο εικόνας.
   
   Ωστόσο, τα περισσότερα τηλεσκόπια που είναι διαθέσιμα στην αγορά διαθέτουν τον απαραίτητο στροφέα 2 ιντσών, στον οποίο τοποθετείται ένα οπτικό 2-ιντσών πρίσμα για την οπτική παρατήρηση. Για τη φωτογραφία, δεν χρησιμοποιείται αυτό το πρίσμα. Αντί του πρίσματος τοποθετείται η κάμερα στον στροφέα οπτικών. Αυτό σημαίνει ότι ο αισθητήρας λήψης τοποθετείται στο επίπεδο της εστιακής απόστασης του τηλεσκοπίου, γι' αυτό μιλάμε επίσης για "οπτική φωτογραφία".
   
   Απαιτούνται δύο μηχανικά μέρη χωρίς οπτικά εξαρτήματα:
   
   T2-τρούπι – Έχει από τη μία πλευρά μία σύνδεση μπαγκέτας, κατάλληλη για τη χρήση της κάμερας, και από την άλλη πλευρά ένα κανονικοποιημένο "σπείρωμα Τ". Υπάρχουν διαθέσιμοι T2-τρυποποιητές για όλες τις κύριες συνδέσεις φακού φωτογραφικής μηχανής, όπως για Canon EOS, Nikon F, Pentax K κ.λπ. Σημαντικό κατά την απόκτηση είναι να αποκτηθεί ο T2-τρούπι που ταιριάζει στη δική σας φωτογραφική μηχανή.
   
   Σύνδεσμος προς έναν προμηθευτή T2-τρυποποιητών για διάφορα φωτογραφικά συστήματα:
   
   http://www.baader-planetarium.de/sektion/s17a/s17a.htm#t2
   
   2-ιντσης-θήκη – Αυτή η θήκη έχει διάμετρο 2 ιντσών και στην πίσω πλευρά ένα "σπείρωμα Τ", ώστε να μπορεί να βιδωθεί στον T2-τρούπι.
   
   Σύνδεσμος προς έναν προμηθευτή 2-ιντσης-θηκών (που αναφέρεται εκεί ως "σύνδεσμος εισαγωγής"):
   
   http://www.baader-planetarium.de/sektion/s08/s08.htm#+16
   
   Οι χρήστες ψηφιακών μηχανών φουλ-φρέιμ πρέπει να σκεφτούν μια διαφορετική λύση, γιατί ένας συνηθισμένος T2-τρύπι έχει μια τόσο μικρή διάβρωση (διάμετρος 38 χιλιοστά) που μπορεί να προκαλέσει σκίαση. Η λύση είναι ένα ειδικό κομμάτι (για Canon EOS) που αντικαθιστά το T2-τρύπι και την 2-ιντσης-θήκη και προσφέρει μεγαλύτερη διάβρωση (διάμετρος 47 χιλιοστά).
   
   Σύνδεσμος προς τον προμηθευτή του "Αντάπτορα από 2 ιντσών σε Canon EOS" για φουλφρέιμ μηχανές:
   
   http://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p260_Adapter-von-2--auf-EOS-Bajonett---volle-EOS-Oeffnung-.html

   Στα αριστερά βρίσκεται ο T2-τρούπι με μπαγκέτα Canon-EOS, στη μέση η 2-ιντσης-θήκη:
   
   
   
   

   Ψηφιακή μηχανή με τοποθετημένο T2-τρούπι και βιδωμένη 2-ιντσης-θήκη. Και τα δύο μέρη δεν περιέχουν φακούς:
   
   
   
   

   Η 2-ιντσης-θήκη τοποθετείται στη θέση του πρίσματος στον στροφέα του τηλεσκοπίου:
   
   
   
   
   
   Χειρίστρια επέκτασης – Σε φακοτηλεσκόπια (Refraktors) ενδέχεται να

   1. Κάμερα χωρίς λειτουργία Live-View

   Οι κάμερες χωρίς λειτουργία Live-View βρίσκονται σε μειονέκτημα. Στην απλούστερη περίπτωση, πρέπει να εστιάσετε ένα φωτεινό άστρο στον οπτικό αναζητητή όσο πιο κοφτά μπορείτε. Στη συνέχεια, να κάνετε δοκιμαστικές λήψεις με σχετικά μικρό χρόνο έκθεσης, όπου το άστρο δεν πρέπει να υπερφωτιστεί. Ελέγξτε το αποτέλεσμα των λήψεών σας μέσω της προβολής στην οθόνη της κάμερας, χρησιμοποιώντας πάντα τη μέγιστη μεγέθυνση για την απεικόνιση μιας περιοχής στη φωτογραφία.
   
   Η αργή ρύθμιση της εστίασης κατά την επανειλημμένη έλεγχο της φωτογραφίας οδηγεί σταδιακά στο σημείο της καλύτερης δυνατής εστίασης. Έχει αποδειχθεί ότι η πολλαπλή υπέρβαση του καλύτερου σημείου εστίασης και η στην συνέχεια διόρθωση προς την αντίθετη κατεύθυνση σας βοηθά να κατανοήσετε πού βρίσκεται το βέλτιστο σημείο. Ουσιαστικά, περιστρέφετε το καλύτερο σημείο εστίασης, όπως ένας κύκλος.
   
   Αν η κάμερά σας είναι συνδεδεμένη σε έναν φορητό υπολογιστή, συνιστάται η χρήση λογισμικού που θα σας διευκολύνει σε αυτήν την εργασία. Ειδικά από κοντά η χρήση του λογισμικού "ImagesPlus" είναι μεγάλη βοήθεια στην εστίαση. Το πρόσθετο ελέγχου της κάμερας του ImagesPlus διατίθεται για περίπου 70 δολάρια ΗΠΑ στον ιστότοπο http://www.mlunsold.com. Μπορείτε να ζητήσετε μια δοκιμαστική έκδοση από τον συγγραφέα του λογισμικού.

   Εστίαση σε ένα αστέρι με το "ImagesPlus":
   
   
   
   
   
   Δεν είναι ειδικά σχετικό με την αστρονομία, αλλά παρ' όλα αυτά ένα καλό εργαλείο είναι το λογισμικό "DSLR Remote", το οποίο είναι σε θέση να εμφανίζει μια λήψη μετά την άλλη με μεγάλη μεγέθυνση, επιτρέποντας την αξιόπιστη αξιολόγηση της εστίασης ενός εικονιζόμενου αστέριου. Αυτό το λογισμικό κοστίζει περίπου 95 δολάρια ΗΠΑ και μπορεί να αποκτηθεί από την ιστοσελίδα http://www.breezesys.com/DSLRRemotePro/index.htm. Μπορείτε να κατεβάσετε μια έκδοση που λειτουργεί για 15 ημέρες εκεί. Και τα δύο πακέτα λογισμικού είναι στα αγγλικά.

   Εστίαση σε ένα αστέρι με το "DLSR Remote":
   
   
   
   

   2. Κάμερα με λειτουργία Live-View

   Με τη λειτουργία Live-View, η εστίαση γίνεται σχεδόν παιχνίδι. Ένα φωτεινό αστέρι φέρνεται περίπου στο κέντρο του οπτικού πεδίου και η εστίαση ρυθμίζεται προσεκτικά στον αναζητητή. Στη συνέχεια, η λειτουργία Live-View ενεργοποιείται και το αστέρι εξετάζεται σε μέγιστη μεγέθυνση στην οθόνη της κάμερας. Με το πάτημα του κουμπιού εστίασης στο τηλεσκόπιο, η βέλτιστη εστίαση βρίσκεται πολύ γρήγορα και αξιόπιστα.
   
   Είναι ακόμη πιο εύκολη η διαδικασία, αν την εικόνα Live-View μπορεί να την αξιολογήσετε στην οθόνη ενός συνδεδεμένου φορητού υπολογιστή. Στις κάμερες Canon EOS με λειτουργία Live-View (από Canon EOS 1000D, 450D, 40D, 5D Mark II, 1D Mark III, 1Ds Mark III), το απαιτούμενο λογισμικό και το καλώδιο σύνδεσης περιλαμβάνονται στη συσκευασία της κάμερας.
   
   Αυτή η μέθοδος εστίασης λειτουργεί άψογα σε αστέρια μέχρι περίπου την τρίτη κατηγορία μεγέθους, στο φεγγάρι, στον ήλιο (με φίλτρο προστασίας!) καθώς και στους φωτεινούς πλανήτες.

   Live-View στο φεγγάρι με μία Canon EOS 450D. Η λειτουργία Live-View είναι μεγάλη βοήθεια για τη ρύθμιση της εστίασης της κάμερας στο τηλεσκόπιο:
   
   
   
   

   Live-View στην οθόνη ενός φορητού υπολογιστή: Η εστίαση δεν θα μπορούσε να είναι πιο εύκολη, ταχύτερη και ακριβέστερη:
   
   
   
   

   Κίνδυνος Θολώματος!

   Η χρήση μεγάλων εστιακών αποστάσεων ενέχει μεγάλο κίνδυνο θολώματος λόγω κραδασμών. Ακόμα και με τέλεια εστίαση, μπορεί να παρουσιαστούν ασυνήθιστες φωτογραφίες. Προβληματικά είναι ο θόρυβος του καθρέπτη και η λειτουργία του κλείστρου της κάμερας λίγο πριν ή κατά την εκτέλεση της έκθεσης.
   
   Ανάλογα με το πόσο σταθερό είναι ο συνδυασμός του προσκέφαλου και του τριπόδου που υποστηρίζει το τηλεσκόπιο, μικροσκοπικοί κραδασμοί αυτού του τύπου μπορούν να επηρεάσουν την εστίαση.
   
   • Θόρυβος του καθρέπτη – Οι επιπτώσεις του γρήγορα κρούσματος του καθρέπτη πριν την εκτέλεση μπορούν να αποφευχθούν αν το "κλείδωμα καθρέπτης" στην κάμερα είναι ενεργοποιημένο. Πατώντας τον κουμπί λήψης γίνεται μόνο η ανασηκωθείσα του καθρέπτη. Στη συνέχεια, περιμένετε λίγα δευτερόλεπτα για να εξαλειφθούν οι κραδασμοί που προκαλούνται και, άρα, πατάτε ξανά το κουμπί για να ξεκινήσει η έκθεση.

   Φυσικά, αυτό συνοδεύεται από ένα καλώδιο ή ασύρματο τροφοδοτικό, αλλιώς θα είχατε κραδασμούς από την αγγίξιμο του κουμπιού εκκίνησης στην κάμερα που θα οδηγούσαν σε θολώματα.
   
   
   
   Ενεργοποιημένο κλείδωμα καθρέπτη στο μενού μιας Canon EOS 40D.
   
   
   
   •

   Ένα μεγάλο μέρος της προηγούμενης εικόνας σε πλήρες μέγεθος. Αφήνει να φανταστούμε πόση λεπτομέρεια του φεγγαριού μπορεί να αποτυπωθεί με μια εστιακή απόσταση και ευκρινή οπτική. Αυτή η μέθοδος φωτογράφισης του φεγγαριού είναι μία από τις λίγες ευκαιρίες να επωφεληθείτε από έναν μεγάλο αριθμό μεγαπιξέλ στον χώρο της αστροφωτογραφίας.
   
   
   
   

   Μια ελαφρώς μεγεθυμένη εικόνα του ήλιου, ληφθείσα μέσω ενός ειδικού φίλτρου H-Alpha, που κάνει ορατή τη χρωμόσφαιρα του ήλιου. Η εστιακή απόσταση της λήψης ήταν 2270 χιλιοστά.
   
   
   
   

   Τα διπλά αστέρια είναι ένα αγαπημένο θέμα για λήψεις μέσω τηλεσκοπίου χωρίς έλεγχο παρακολούθησης. Εδώ η έκθεση διήρκησε μόνο 30 δευτερόλεπτα στα ISO 800 και με εστιακή απόσταση 2800 χιλιοστών, για να αποκτήσει ανάλυση το διπλό αστέρι Mizar (κόκκινη βέλος) στο μεγάλο αμάξι. Αυτό σχηματίζει ξανά ένα ζευγάρι μαζί με τον Alkor (δεξιά), το οποίο με κόπο με το γυμνό μάτι αναγνωρίζεται ως διπλό αστέρι.
   
   
   
   

   Ένα τηλεσκόπιο με εννέα μέτρα εστιακή απόσταση χρειάστηκε για να απεικονίσει την καρδιά του Νέβου του Όριωνα. Το λόγος διάμετρος προς εστιακή απόσταση ήταν 1:10, οπότε λόγω της μεγάλης φωτεινότητας του νέβου, η έκθεση διήρκησε μόνο 90 δευτερόλεπτα στα ISO 1000 και μπορούσε να αποφευχθεί ο έλεγχος της παρακολούθησης.