Quando sono necessarie lunghe e molto lunghe lunghezze focali, spesso è meglio connettere un telescopio astronomico alla fotocamera anziché un obiettivo fotografico.
Parte 11: Utilizzare il telescopio come obiettivo
Gli astrofotografi sono insaziabili quando si tratta del desiderio di lunghe lunghezze focali. Il motivo è presto trovato: molti oggetti nel cielo notturno ci appaiono molto piccoli o addirittura minuscoli a causa della loro grande distanza. Chi vuole catturarli dettagliati e a pieno schermo non può fare a meno di lunghe lunghezze focali con angoli di visione corrispondentemente ristretti.
Tutti i produttori di fotocamere a sistema soddisfano la richiesta di lunghe lunghezze focali attraverso la loro offerta di obiettivi teleobiettivo. La gamma arriva fino a 600 millimetri in alcuni casi, e addirittura gli obiettivi da 800 millimetri si trovano nel programma di accessori delle fotocamere reflex digitali. In generale, con questi "super teleobiettivi" si potrebbe fare parecchie cose anche in astronomia, soprattutto considerando che le apertur(URL) di 1:4,0 e 1:5,6 per obiettivi di questa lunghezza focale sono eccezionalmente buone. Tuttavia, c'è l'enorme prezzo di acquisto che può raggiungere una cifra elevata a quattro o anche cinque cifre nell'ipotes(URL) estrema.
Naturalmente questi teleobiettivi non sono progettati specificamente per gli astrofotografi, ma sono ambiti soprattutto nei settori dello sport, della fotografia naturalistica e della reportage. In cambio del prezzo elevato, viene offerta un'ottima qualità d'immagine anche a tutta apertura.
Tuttavia, non sarebbe giusto ridurre un tale super teleobiettivo al suo sistema di lenti. Per soddisfare le esigenze della clientela, sono dotati di un sistema di autofocus, di un'apertura regolabile, di una correzione avanzata per "prime" riprese e spesso anche di uno stabilizzatore d'immagini. Tutte cose importanti e utili nella fotografia tradizionale, ma che in astrofotografia non hanno significato ma ovviamente comportano costi.
Al prezzo elevato contribuiscono anche le numerose lenti necessarie per costruire un obiettivo teleobiettivo universalmente utilizzabile: Non è raro trovare fino a 18 lenti in un tale obiettivo.
Un teleobiettivo nel contesto astro.
Chiunque voglia comunque fare astrofotografia può utilizzare un telescopio astronomico anziché i costosi teleobiettivi per scattare foto con lunghe lunghezze focali. Fin da questo momento vorrei però temperare troppe aspettative: Anche un telescopio astronomico con un'elevata qualità d'immagine fotografica non è disponibile a prezzi da discount.
Tuttavia, poiché un telescopio contiene notevolmente meno lenti (o spec(URL) anziché lenti, non offre né autofocus né uno stabilizzatore d'immagine, né tanto meno un'apertura, i prezzi sono nettamente più bassi rispetto a un obiettivo fotografico completo. E non c'è praticamente alcuna limitazione della lunghezza focale verso l'alto; anche lunghezze focali superior(URL) ai 800 millimetri possono essere coperte da telescopi amatoriali accessibili. Telescopi amatoriali "standard" offrono lunghezze focali fino a circa 4000 millimetri con un rapporto di apert(URL) di 1:10.
Riassumiamo la differenza tra teleobiettivi e telescopi in una tabella:
| Teleobiettivo fotografico | Telescopio | |
| Lunghezza focale | Fino a circa 800mm | Da 400 a circa 4000mm |
| Lunghezza focale regolabile (Zoom) | Alcuni modelli | No |
| Autofocus (AF) | Sì | No |
| Attacco specifico del produttore della fotocamera (Baionetta) | Sì | No |
| Stabilizzatore d'immagine (IS) | Alcuni modelli | No |
| Apertura regolabile | Sì | No |
| Costruzione con lenti | Sì (circa 9-18 lenti) | Sì (2-4 lenti) |
| Costruzione con spec(URL) | Sì (Ma senza AF/IS, apertura) | Sì |
| La lunghezza del corpo corrisponde appross(URL) alla lunghezza focale | No (A volte la lunghezza del corpo è notevolmente più breve rispetto alla lunghezza focale) | Nei telescopi a lente: Sì |
| Allungamento della lunghezza focale | Sì (Teleconverte(URL) | Sì (Lenti Barlow) |
| Riduzione della lunghezza focale | No | Sì (Lenti Shapley) |
| Punti di forza tipici dell'immagine | Nitidezza e illuminazione fino agli angoli dell'immagine | Massimo contrasto dell'immagine centrale |
| Utilizzo a mano libera possibile | Condizionato | No |
| Struttura di support(URL) prevista | Treppied(URL) fotografico | Montatura astronomica |
| Tipo di montaggio sulla struttura di support(URL) | Rosetta per treppied(URL) | Rosetta per treppied(URL) (Telescop(URL) piccoli), slitta a prisma, morsetti a cannocchiale |
| Riferimento | Negozio specializzato in fotografi(URL) | Negozio specializzato in astronomia |
Cosa significano i numeri sui telescopi?
I parametri dei teleobiettivi sono lunghezza focale e apertura, ovvero la maggiore apertura del diaframma regolabile. Chiunque fotografi seriamente è familiare con questi numeri.
Gli astronom(URL) sono più interessati all'apertura, ovvero al diametro della pupilla di ingresso (lente frontale o specchio principale) e lo indicano per confondere molt(URL) anche in pollic(URL) (abbreviazione "). La lunghezza focale, invece, non è tanto importante per loro.
Ad esempio, se un telescopio viene offerto come segue: 8" Schmidt-Cassegrain, F/10, significa in parole chiare:
Il telescopio è un telescopio a specchio della costruzione "Schmidt-Cassegrain". La sua apertura è di 8 pollic(URL). 8 pollic(URL) corrispondono a circa 200 millimetri (1 pollice = 25,4 millimetri). Il rapporto di apert(URL) (ovvero l'apertura) è di 1:10. La lunghezza focale deve essere calcolata da questi dati: 10 * 200mm = 2000 millimetri!
A volte vengono indicate solo l'apertura e la lunghezza focale. Ad esempio, su una montatura di un (vecchio) telescopio è scritto: D 75 mm F 1200 mm. Questo significa che il diametro libero della lente frontale è di 75 millimetri, la lunghezza focale di 1200 millimetri. L'apertura viene calcolata quindi a 1:16 (1200 : 75).
Questo telescopio è contrassegnato sul gruppo lente come "D155mm" e "f 7" (frecce). Il diametro corrisponde pertanto a 155 millimetri, il rapporto di apert(URL) (apert(URL)) è di 1:7. Moltiplicando si ottiene una lunghezza focale di 1085 millimetri.
Errori di rappresentazione
La maggior parte dei telescopi amatoriali è principalmente destinata all'osservazione visiva. Se utilizzati per la fotografia, possono verificarsi i seguenti problemi:
Vignettatura – angoli scuri dell'immagine causati dal fatto che il cerchio dell'immagine illuminato da un telescopio è più piccolo della diagonale del formato del sensore. Non molti telescopi sono in grado di illuminare in modo sufficientemente buono un sensore nel formato pieno (24 x 36 millimetri). Per sensori più piccoli (formato APS-C) la scelta di telescopi utilizzabili è notevolmente maggiore.
Questa ripresa delle Pleiadi è stata eseguita collegando una fotocamera full frame a un telescopio. È evidente che il telescopio non è in grado di illuminare completamente il sensore, come dimostra la forte vignettatura.
Curvatura del campo dell'immagine – quando il “piano di messa a fuoco” non è un piano piatto, ma una sfera concava, il telescopio soffre di curvatura del campo dell'immagine. Maggiore è il sensore utilizzato, maggiore sarà questo difetto sotto forma di stelle sfocate ai bordi del campo dell'immagine se si è messo a fuoco esattamente al centro dell'immagine.
Per ovviare a questo problema ci sono le cosiddette "lenti correttive del campo dell'immagine", un sistema di solito a due lenti, per appianare il campo dell'immagine "curvo" e quindi garantire la nitidezza dell'intero campo dell'immagine. Le lenti correttive del campo dell'immagine devono essere adattate all'ottica telescopica specifica, cioè, rigorosamente, dovrebbe esserci una lente correttiva del campo dell'immagine calcolata appositamente per ogni tipo di telescopio con curvatura del campo dell'immagine, cosa che nella pratica non avviene.
A causa della curvatura del campo dell'immagine, le stelle nei bordi diventano sfocate quando si mette a fuoco al centro dell'immagine. Se si mettesse a fuoco sulle stelle sui bordi dell'immagine, il centro risulterebbe sfocato.
Sfocatura negli angoli dell'immagine – mettendo a fuoco al centro dell'immagine non solo possono verificarsi sfocature nelle zone periferiche dell'immagine a causa della curvatura del campo dell'immagine (sopra), ma anche altri gravi errori di immagine, chiamati "aberrazioni". Principalmente è la "coma" che peggiora la rappresentazione delle stelle negli angoli dell'immagine.
Gli specchi Newton, ad esempio, soffrono per loro stessa natura di coma fuori dall'asse ottico. In certi limiti, l'uso di un sistema a lenti (chiamato "correttore di coma") può migliorare notevolmente la qualità dell'immagine verso il margine.
Quando le stelle ai bordi sembrano piccole comete, c'è di mezzo l'errore di rappresentazione chiamato "coma".
Posizione del piano di messa a fuoco – in alcuni telescopi può accadere che, con una fotocamera reflex collegata, non si ottiene un'immagine nitida di un soggetto molto lontano. Questo riguarda in particolare i telescopi a specchio di tipo Newton. In un caso del genere a volte l'unica soluzione è sostituire il mirino con un modello più basso per portare la fotocamera sul piano di messa a fuoco.
I telescopi sono un sostituto delle lenti?
Rileggendo gli errori di rappresentazione possibili elencati, questa domanda può essere posta nuovamente. Ecco quindi un breve riassunto:
- I telescopi astronomici non sono obiettivi; la maggior parte è adatta per l'osservazione visiva, ma solo limitatamente consigliabile per la fotografia. Una discussione su quali telescopi si comportino bene nell'uso astrofotografico con una fotocamera connessa è trattata nel Tutorial numero 13 della serie "Fotografia astronomica e celeste" ("Quali telescopi sono adatti per l'astrofotografia").
- In molti tipi di telescopi ci si può aspettare che si verifichino errori di rappresentazione nell'area marginale dell'immagine che non possono essere eliminati in tutti i casi tramite un sistema di lenti correttive. Alcune ottiche del telescopio hanno problemi ad illuminare il sensore di una fotocamera reflex digitale fino ai bordi dell'immagine. Questo riguarda anche le fotocamere crop con un sensore di circa 14 x 22 millimetri, ma ancora di più le fotocamere full frame (dimensioni del sensore 24 x 36 millimetri). Chi desidera utilizzare una fotocamera full frame su un telescopio deve quindi fare affidamento sui pochi modelli di telescopi in grado di produrre un'immagine utilizzabile su tutta la superficie del sensore.
- Con lunghezze focali superiori a 500 millimetri non c'è comunque alternativa al telescopio, almeno considerando i costi degli obiettivi super teleobiettivi.
Allungamento focale
Per allungare la focale di un telescopio, vengono offerte delle cosiddette "lenti Barlow". Funzionano come un moltiplicatore di focale per gli obiettivi fotografici e vengono montate tra telescopio e fotocamera. A seconda del modello, è possibile ottenere fattori di allungamento da 1,5 a 5 volte.
Tipicamente si ottiene un fattore di allungamento doppio, che raddoppia la lunghezza focale effettiva del telescopio, ma riduce l'apertura di due stop completi. Ciò significa che un telescopio con una lunghezza focale di 800 millimetri e apertura f/4,0 diventa un'ottica con 1600 millimetri di lunghezza focale a f/8. Di conseguenza, il tempo di esposizione deve essere quadruplicato! Una lente Barlow con fattore di allungamento 1,5x trasformerebbe il telescopio menzionato in un sistema con 1200 millimetri di lunghezza focale a (circa) f/5,6, il che significa che il tempo di esposizione dovrebbe essere raddoppiato rispetto all'uso senza moltiplicatore di focale.
Un effetto collaterale positivo della lente Barlow è che la fotocamera cattura solo il centro dell'immagine, evitando errori di proiezione nelle aree marginali al di fuori del campo dell'immagine.
Rappresentazione della Luna con una fotocamera full frame su un telescopio ad alta lunghezza focale. Il telescopio non illumina completamente il sensore; ne deriva la vignettatura.
La stessa fotocamera sullo stesso telescopio produce un'immagine perfetta dopo aver esteso la lunghezza focale con una lente Barlow. Allungando la focale si ottiene una maggiore rappresentazione dei crateri:
Riduzione della lunghezza focale
Esiste anche l'opposto della lente di Barlow, ovvero un sistema di lenti per ridurre la lunghezza focale effettiva. È chiamato "Shapley-Linse", "Focalreducer" o semplicemente "Reducer" ed è montato tra il telescopio e la fotocamera. Ci sono diversi modelli con fattori compresi tra 0,8 e 0,33.
Il rapporto di apertura (apertura) viene modificato dello stesso fattore della lunghezza focale, cioè l'uso di una Shapley-Linse porta a una maggiore luminosità e quindi a una riduzione del tempo di esposizione necessario.
Alcune Shapley-Linsen svolgono contemporaneamente la funzione di lente di correzione del campo, cioè fanno sì che un piano di messa a fuoco curvo diventi una superficie piana. Questo funziona naturalmente solo con telescopi per i quali sono state sviluppate queste Shapley-Linsen e non universalmente su tutti i telescopi.
Un problema nell'uso delle Shapley-Linsen è che l'immagine proiettata sul chip deve essere ridotta, il che significa che possono diventare visibili aree periferiche dell'immagine che prima si trovavano al di fuori del campo visivo. Eventuali difetti di immagine al di fuori del centro dell'immagine saranno quindi più evidenti.
Di nuovo uno scatto della luna, realizzato con una fotocamera full frame su un telescopio a lunga focale. L'illuminazione del sensore è insufficiente (bordi dell'immagine neri).
La stessa fotocamera sullo stesso telescopio, dopo la riduzione della lunghezza focale tramite una Shapley-Linse. Le dimensioni delle crepe dell'immagine sono diminuite e anche il vignettaggio! Questa combinazione è quindi inutile:
Collegamento della fotocamera
Per collegare una fotocamera reflex digitale (DSLR) a un telescopio, il telescopio deve essere dotato di un estrattore di oculare da 2 pollici (= 5,08 centimetri) di diametro. I diametri più piccoli come quello ancora comune di 1,25 pollici non sono adatti, perché l'apertura non è sufficiente per illuminare un sensore DSLR e causerebbe una forte vignettatura. Solo con l'uso di una lente di Barlow si potrebbe illuminare l'intero campo dell'immagine.
Tuttavia, la maggior parte dei telescopi disponibili in commercio sono dotati della connessione necessaria da 2 pollici, in cui per l'osservazione visiva viene inserito un oculare da 2 pollici. Per la fotografia questo oculare non viene utilizzato. Infatti, al posto dell'oculare, la fotocamera viene inserita nell'estrattore dell'oculare. Ciò significa che il sensore di acquisizione viene posizionato nel piano focale del telescopio, da qui il nome "fotografia focale".
Sono necessari due pezzi meccanici senza componenti ottiche:
Adattatore T2 - Da un lato ha un attacco a baionetta adatto alla fotocamera utilizzata, e dall'altro un "filetto T" standardizzato. Gli adattatori T2 sono disponibili per tutte le baionette delle fotocamere più comuni, ad esempio Canon EOS, Nikon F, Pentax K, ecc. È importante procurarsi l'adattatore T2 adatto alla propria fotocamera.
Link a un fornitore di adattatori T2 per diversi sistemi di fotocamere:
http://www.baader-planetarium.de/sektion/s17a/s17a.htm#t2
Housing da 2 pollici - Questo housing ha un diametro di 2 pollici e ha un "filetto T" sul retro per poter essere avvitato nell'adattatore T2.
Link a un fornitore di housing da 2 pollici (indicato come "connettore a spina"):
http://www.baader-planetarium.de/sektion/s08/s08.htm#+16
Gli utenti di fotocamere full frame dovrebbero prendere in considerazione un'altra soluzione, poiché un adattatore T2 standard ha un'apertura così piccola (diametro 38 millimetri) che possono verificarsi vignettature. La soluzione è un pezzo speciale (per Canon EOS) che sostituisce l'adattatore T2 e il housing da 2 pollici e offre un'apertura più grande (47 millimetri).
Link al fornitore dell'"adattatore da 2 pollici a Canon EOS" per fotocamere full frame:
http://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p260_Adapter-von-2--auf-EOS-Bajonett---volle-EOS-Oeffnung-.html
A sinistra l'adattatore T2 con attacco Canon EOS, al centro l'Housing da 2 pollici:
Fotocamera reflex digitale con adattatore T2 montato ed housing da 2 pollici avvitato. Entrambi i pezzi non contengono lenti:
L'Housing da 2 pollici viene inserito nell'estrattore del telescopio al posto di un oculare:
Estensione dell'Housing - Nei telescopi a lenti (rifrattori) può accadere che l'estrattore dell'oculare non possa essere esteso abbastanza per raggiungere il piano di messa a fuoco. In tal caso è necessario utilizzare uno o più housing di estensione da 2 pollici.
Fuoco
Dato che la funzione autofocus viene eliminata nei telescopi, il punto di messa a fuoco ottimale deve essere trovato manualmente. Questo non è così semplice come potrebbe sembrare, poiché i mirini delle moderne fotocamere reflex non sono progettati per questo scopo. Ciò significa che lo sguardo attraverso il mirino della fotocamera e la valutazione visiva della nitidezza nel mirino non sono sufficienti.
In linea di massima, la messa a fuoco avviene tramite il pulsante di messa a fuoco del telescopio, che in alcuni telescopi modifica la lunghezza dell'estrattore dell'oculare, mentre in altri sposta axialmente lo specchio principale all'interno del telescopio.
Più lunga è la lunghezza focale di acquisizione effettiva e più luminosa è l'ottica (quindi più piccolo è il valore dell'apertura o il denominatore del rapporto di apertura), meno spazio c'è per la messa a fuoco. A causa delle variazioni di temperatura, può accadere che la posizione di messa a fuoco cambi. Una volta impostata la messa a fuoco, è necessario controllarla più volte durante una notte di osservazione e correggerla se necessario.
1. Fotocamera senza Live-View
Le fotocamere senza la funzione Live-View sono svantaggiate. Nel caso più semplice, dovresti mettere a fuoco una stella luminosa nel mirino il più nitidamente possibile. Successivamente scattare delle foto di prova con tempi di esposizione relativamente brevi, evitando che la stella venga sovraesposta. Controlla i risultati dei tuoi scatti attraverso la visualizzazione sul display della fotocamera, utilizzando sempre il massimo ingrandimento per visualizzare una parte dell'immagine.
Regolando lentamente la messa a fuoco durante la verifica ripetuta delle immagini, raggiungerai gradualmente il punto di messa a fuoco ottimale. È risultato utile superare più volte il punto di messa a fuoco migliore e correggere successivamente nella direzione opposta, per capire dove si trova l'ottimo; in pratica cerchi di centrare il punto di messa a fuoco migliore.
Se la fotocamera è collegata a un laptop, è consigliabile utilizzare un software che ti semplifichi questo compito. Specialmente nell'ambito astrofotografico, il software "ImagesPlus" è di grande aiuto per la messa a fuoco. Il modulo di controllo della fotocamera di ImagesPlus viene venduto per circa 70 dollari statunitensi sul sito web http://www.mlunsold.com. Una versione dimostrativa può essere richiesta presso l'autore del software.
Messa a fuoco su una stella con "ImagesPlus":
Non specifico per l'uso astrofotografico, ma comunque un buon aiuto per la messa a fuoco, è il software "DSLR Remote", in grado di visualizzare una foto dopo l'altra con un'elevata ingrandimento, permettendo una valutazione affidabile della nitidezza di una stella riprodotta. Questo software ha un costo di circa 95 dollari statunitensi ed è disponibile sul sito web http://www.breezesys.com/DSLRRemotePro/index.htm. È possibile scaricare una versione che funziona per 15 giorni. Entrambi i pacchetti software sono disponibili solo in lingua inglese.
Messa a fuoco su una stella con "DSLR Remote":
2. Fotocamera con Live-View
Con la funzione Live-View, la messa a fuoco diventa quasi un gioco da ragazzi. Una stella luminosa viene posizionata approssimativamente al centro del campo visivo e il fuoco viene regolato grossolanamente nel mirino. Successivamente viene attivata la funzione Live-View e la stella viene osservata al massimo ingrandimento sul display della fotocamera. Azionando il pulsante di messa a fuoco sul telescopio, sarà possibile trovare rapidamente e in modo affidabile la nitidezza ottimale.
È ancora più comodo se l'immagine in tempo reale può essere valutata sul monitor di un laptop collegato. Per le fotocamere Canon EOS con Live-View (a partire da Canon EOS 1000D, 450D, 40D, 5D Mark II, 1D Mark III, 1Ds Mark III), il software necessario e il cavo di collegamento sono inclusi nella confezione della fotocamera.
Messa a fuoco sul display di un laptop: Facile, veloce e preciso come non mai:
Rischio di mosso!
L'uso di lunghe focali comporta un grande rischio di immagini mosse a causa del micromosso. Nonostante la messa a fuoco perfetta, si possono ottenere foto sfocate. Sono problematici il movimento dello specchio e il funzionamento dell'otturatore della fotocamera poco prima o durante lo scatto.
A seconda della stabilità della combinazione tra montatura e treppiede che sostiene il telescopio, anche le più piccole vibrazioni di questo tipo possono compromettere la nitidezza.
• Movimento dello specchio – Le conseguenze del rapido movimento verso l'alto dello specchio prima dello scatto possono essere evitate attivando il "blocco dello specchio" sulla fotocamera. Premendo il pulsante di scatto per la prima volta, lo specchio si alza verso l'alto. Successivamente si attende qualche secondo affinché le vibrazioni generate si attenuino, per poi effettuare un secondo scatto e avviare l'esposizione.
Ovviamente in questo caso viene utilizzato un cavo- o telecomando, altrimenti sarebbe possibile generare nuovamente micromosso toccando il pulsante di scatto sulla fotocamera.
Blocco dello specchio attivato nel menu di una Canon EOS 40D.
• Funzionamento dell'otturatore – Non può essere evitato, poiché l'otturatore controlla l'esposizione. Ho potuto dimostrare più volte che i movimenti dell'otturatore possono effettivamente causare immagini sfocate. In questi casi, l'unica soluzione è una montatura più stabile. A seconda del modello di fotocamera, è possibile provare a scattare mentre la funzione Live-View è attiva. In questo modo l'otturatore si attiva in modo significativamente più "dolce".
Esempi di scatti
Questo scatto della Luna è quasi senza ritagli ed è stato realizzato con una lunghezza focale di 3700 millimetri e una fotocamera DSLR a pieno formato (Canon EOS 5D Mark II). Il telescopio utilizzato era un telescopio riflettore del tipo "Maksutov-Cassegrain" con un rapporto focale di 1:14,6. L'esposizione doveva essere di 1/30 di secondo a ISO 400.
Frammento dell'immagine precedente a piena grandezza. Fa intuire quale dettaglio della Luna può essere catturato con una nitida messa a fuoco a lunga focale. Questo tipo di fotografia lunare è una delle rare occasioni in cui è possibile trarre vantaggio da un gran numero di megapixel nell'ambito dell'astrofotografia.
Un'immagine leggermente ingrandita del sole, catturata attraverso un filtro speciale H-Alpha che rende visibile la cromosfera solare. La lunghezza focale di ripresa era di 2270 millimetri.
Le stelle doppie sono un soggetto grato per le riprese attraverso un telescopio senza controllo di inseguimento. Qui è stata esposta solo per 30 secondi a ISO 800 e con una lunghezza focale di 2800 millimetri per risolvere la stella doppia Mizar (freccia rossa) nell'orsa maggiore. Forma a sua volta una coppia con Alkor (a destra), che a fatica è riconoscibile come stella doppia a occhio nudo.
Un telescopio con una lunghezza focale di nove metri era necessario per rappresentare il cuore della Nebulosa di Orione. Il rapporto di apertura era di 1:10, quindi grazie alla grande luminosità della nebulosa, è bastato esporre per soli 90 secondi a ISO 1000 e si è potuto fare a meno del controllo dell'inseguimento.
