Quando são necessárias distâncias focais longas e muito longas, muitas vezes é melhor conectar um telescópio astronômico à câmera em vez de uma lente de câmera.
Parte 11: Usando o telescópio como uma lente de câmera
Os astrofotógrafos são insaciáveis quando se trata do desejo por distâncias focais longas. O motivo é rapidamente encontrado: Muitos objetos no céu noturno nos parecem muito pequenos ou mesmo minúsculos devido à sua grande distância. Quem deseja capturá-los com detalhes e preenchendo o quadro não pode prescindir de distâncias focais longas com ângulos de visão correspondentes.
Todos os fabricantes de câmeras de sistema atendem ao desejo por distâncias focais longas com sua oferta de teleobjetivas. A gama vai até 600 milímetros em alguns casos, e até mesmo objetivas de 800 milímetros podem ser encontradas no programa de acessórios de câmeras DSLR digitais. Em geral, com essas "super teleobjetivas", já se poderia fazer muito na astronomia, especialmente porque as aberturas de 1:4,0 e 1:5,6 para lentes dessa distância focal são excepcionalmente boas. No entanto, há o exorbitante preço de aquisição, que em casos extremos chega a um valor de quatro dígitos altos ou mesmo cinco dígitos em euros.
Obviamente, essas teleobjetivas não são especificamente concebidas para astrofotógrafos, sendo mais procuradas nas áreas de esportes, vida selvagem e fotografia de reportagem. Em troca do alto preço, é oferecida uma qualidade de imagem excelente mesmo com a abertura totalmente aberta.
No entanto, não seria justo reduzir uma teleobjetiva super teleobjetiva a seu sistema de lentes. Para satisfazer as demandas dos clientes, elas vêm equipadas com um sistema de autofoco, uma abertura ajustável, uma correção complexa para fotos "próximas" e frequentemente até mesmo um estabilizador de imagem. Todos esses são aspectos importantes e úteis para a fotografia clássica, mas não têm significado na astrofotografia e, obviamente, adicionam custos.
Ao alto preço também contribuem as muitas lentes necessárias para construir uma teleobjetiva de uso universal: Não raramente são reunidas até 18 lentes em uma única objetiva.
Uma teleobjetiva em uso astronômico.
Para quem pretende fazer astrofotografia, é possível usar um telescópio astronômico em vez das caras teleobjetivas para fotos com distâncias focais longas. Já neste ponto, gostaria de diminuir as expectativas: Mesmo um telescópio astronômico com alta qualidade de imagem fotográfica não está disponível por um preço de "disconto".
No entanto, como um telescópio contém significativamente menos lentes (ou espelhos em vez de lentes), não oferece autofoco, estabilizador de imagem e nem mesmo uma abertura, os preços são significativamente mais baixos do que uma objetiva de câmera completa. E praticamente não há limitação de distância focal para cima; até mesmo distâncias focais superiores a 800 milímetros podem ser cobertas por telescópios amadores acessíveis. Telescópios amadores "comuns" estão disponíveis com distâncias focais de cerca de 4000 milímetros a uma relação de abertura (abertura) de 1:10.
Vamos resumir a diferença entre teleobjetivas e telescópios em uma tabela:
| Lente de Câmera | Telescópio | |
| Distância Focal | Até cerca de 800mm | De 400 a cerca de 4000mm |
| Distância Focal Ajustável (Zoom) | Alguns modelos | Não |
| Autofoco (AF) | Sim | Não |
| Conexão específica do fabricante da câmera (Baioneta) | Sim | Não |
| Estabilizador de Imagem (IS) | Alguns modelos | Não |
| Abertura ajustável | Sim | Não |
| Construção com lentes | Sim (aprox. 9-18 lentes) | Sim (2-4 lentes) |
| Construção com espelhos | Sim (Mas sem AF/IS, abertura) | Sim |
| O comprimento do corpo corresponde aproximadamente à distância focal | Não (O comprimento do corpo às vezes é significativamente menor que a distância focal) | Em telescópios com lentes: Sim |
| Extensão da distância focal | Sim (Teleconversor) | Sim (Lentes Barlow) |
| Redução da distância focal | Não | Sim (Lentes Shapley) |
| Principais pontos fortes de imagem | Nitidez e iluminação até as bordas da imagem | Contraste máximo no centro da imagem |
| Uso em mãos livres possível | Condicional | Não |
| Suporte previsto | Tripé de câmera | Montagem astronômica |
| Tipo de montagem no suporte | Montagem de tripé | Montagem de tripé (para pequenos telescópios), trilho de prisma, anéis de tubo |
| Disponível em | Lojas de equipamento fotográfico | Lojas de astronomia |
O que significam os números nos telescópios?
Os parâmetros de lentes de câmera são distância focal e abertura, ou seja, a maior abertura ajustável. Qualquer pessoa que leve a fotografia a sério está familiarizada com esses números.
Os astrônomos estão mais interessados na abertura, ou seja, no diâmetro da pupila de entrada (lente frontal ou espelho principal) e costumam indicar isso em polegadas, o que ainda confunde muitas pessoas. Por outro lado, a distância focal não é tão importante para eles.
Por exemplo, se um telescópio for oferecido da seguinte forma: 8" Schmidt-Cassegrain, F/10, isso significa o seguinte:
O telescópio é um telescópio de espelho do tipo "Schmidt-Cassegrain". Sua abertura é de 8 polegadas. 8 polegadas correspondem a cerca de 200 milímetros (1 polegada = 25,4 milímetros). A relação de abertura (ou seja, a abertura) é de 1:10. A distância focal deve ser calculada a partir disso: 10 * 200mm = 2000 milímetros!
Às vezes, apenas a abertura e a distância focal são indicadas. Por exemplo, na estrutura de um telescópio (antigo): D 75 mm F 1200 mm. Isso significa que o diâmetro livre da lente frontal é de 75 milímetros, a distância focal é de 1200 milímetros. A relação de abertura, então, é de 1:16 (1200 : 75).
Este telescópio está marcado na moldura da lente com as identificações "D155mm" e "f 7" (setas). Portanto, o diâmetro é de 155 milímetros e a relação de abertura (abertura) é de 1:7. Multiplicando, a distância focal é calculada como 1085 milímetros.
Erros de imagem
A maioria dos telescópios amadores é principalmente projetada para observação visual. Quando utilizados para fins fotográficos, podem surgir os seguintes problemas:
Vinheta - áreas escuras nas bordas da imagem, resultantes do fato de que o círculo de imagem iluminado por um telescópio é menor do que a diagonal do formato do sensor. Poucos telescópios são capazes de iluminar um sensor de formato full-frame (24 x 36 milímetros) com qualidade suficiente. Para sensores menores (formato APS-C), a variedade de telescópios úteis é significativamente maior.
Esta imagem das Plêiades foi capturada após conectar uma câmera full-frame a um telescópio. É evidente que o telescópio não é capaz de iluminar totalmente o sensor, como a forte vinhetagem mostra.
Aberração de campo - quando o "plano de foco" não é plano, mas uma superfície esférica, o telescópio sofre de aberração de campo. Quanto maior for o sensor utilizado, mais evidente será essa fraqueza na forma de estrelas desfocadas nas bordas do campo de imagem, quando focado exatamente no centro da imagem.
As chamadas "lentes de correção de campo" podem corrigir essa curvatura da imagem, geralmente um sistema de duas lentes, para nivelar o campo de imagem "curvado" e assim garantir a nitidez em toda a imagem. As lentes de correção de campo devem ser ajustadas à óptica do telescópio específico, ou seja, idealmente para cada tipo de telescópio com aberração de campo, haveria uma lente de correção de campo calculada correspondente, o que na prática não acontece.
Devido à aberração de campo, as estrelas nas áreas periféricas ficam desfocadas quando focalizadas no centro da imagem. Se focasse nas estrelas nas bordas da imagem, o centro estaria desfocado.
Desfoque nas bordas da imagem - ao focar no centro da imagem, não apenas as iluminações periféricas podem apresentar desfoque devido à aberração de campo (acima), mas também outros erros graves de imagem, conhecidos como "aberrações". Na maioria das vezes, é o "coma" que deteriora a imagem das estrelas nas bordas da imagem.
Por exemplo, telescópios de espelho Newton sofrem de coma fora do eixo óptico por questões sistêmicas. Em certa medida, a qualidade da imagem para as áreas periféricas pode ser significativamente melhorada com o uso de um sistema de lentes (corretor de coma).
Se as estrelas nas bordas parecem pequenos cometas com cauda, o erro de imagem "coma" está presente.
Posição do plano de foco - em alguns telescópios, pode ocorrer que uma câmera DSLR conectada não consiga produzir uma imagem nítida de um motivo distante. Isso ocorre especialmente com telescópios de tipo Newtoniano. Nesse caso, a troca do suporte ocular por um modelo mais compacto pode ser a única solução para ajustar a câmera ao plano de foco.
Os telescópios são substitutos para objetivas?
Ao ler sobre os possíveis erros de imagem mencionados, essa pergunta pode surgir novamente. Portanto, segue um resumo sucinto:
- Telescópios astronômicos não são objetivas; a maioria funciona bem para observação visual, mas é apenas limitadamente recomendada para fotografia. A discussão sobre quais telescópios se destacam na astrofotografia com câmera conectada é abordada no Tutorial nº 13 da série "Fotografia Astronômica e Celestial" ("Quais telescópios são adequados para astrofotografia").
- Em muitos tipos de telescópios, é possível que ocorram erros de imagem nas bordas da imagem que nem sempre podem ser corrigidos por um sistema de lentes corretivas. Alguns sistemas ópticos de telescópios têm dificuldade em iluminar o sensor de uma câmera DSLR até as bordas da imagem. Isso afeta até mesmo câmeras Crop com um sensor de aproximadamente 14 x 22 milímetros, e ainda mais as câmeras full-frame (tamanho do sensor 24 x 36 milímetros). Para quem deseja usar uma câmera full-frame em um telescópio, é necessário recorrer aos poucos modelos de telescópios que podem produzir uma imagem útil em toda a superfície do sensor.
- Em distâncias focais acima de 500 milímetros, não há alternativa ao telescópio, pelo menos quando se considera o custo de super teleobjetivas.
Extensão de distância focal
Para estender a distância focal de um telescópio, são oferecidas as chamadas "lentes Barlow". Elas funcionam como um teleconversor em lentes fotográficas e são montadas entre o telescópio e a câmera. Dependendo do modelo, é possível alcançar fatores de extensão de 1,5x a 5x.
O fator de extensão de duas vezes é comum, dobrando a distância focal efetiva do telescópio, mas também diminuindo o número de aberturas em dois f-stops completos. Ou seja, um telescópio com uma distância focal de 800 milímetros e abertura f/4,0 se torna uma ótica com 1600 milímetros de distância focal a uma abertura f/8,0. O tempo de exposição deve ser quadruplicado! Uma lente Barlow com fator de extensão de 1,5x transformaria o telescópio mencionado em um sistema com 1200 milímetros de distância focal em uma abertura de aproximadamente f/5,6, ou seja, o tempo de exposição deve ser dobrado em relação ao uso sem o teleconversor.
Um efeito colateral positivo da lente Barlow é que a câmera captura apenas o centro da imagem, com os erros de imagem nas bordas fora do campo de imagem, desaparecendo.
Foto da lua com uma câmera full-frame em um telescópio de longa distância focal. O telescópio não ilumina totalmente o sensor; resultando em vinhetagem.
A mesma câmera no mesmo telescópio produz uma imagem perfeita após a extensão da distância focal com uma lente Barlow. A extensão da distância focal resultou em uma ampliação maior dos crateras:
Redução de distância focal
Existe também o oposto da lente Barlow, ou seja, um sistema de lentes para reduzir a distância focal efetiva. É chamado de "Shapley-Linse", "Focalreducer" ou simplesmente "Reducer" e é também montado entre o telescópio e a câmera. Existem diferentes modelos com fatores entre 0,8 e 0,33.
A relação de abertura (diafragma) é alterada pelo mesmo fator que a distância focal, ou seja, ao utilizar uma Shapley-Linse, obtém-se uma maior luminosidade e, consequentemente, uma redução do tempo de exposição necessário.
Algumas Shapley-Linsen cumprem simultaneamente a função de uma lente de correção de campo, ou seja, transformam um "plano" de nitidez curvado em uma superfície plana. Isso funciona naturalmente apenas com telescópios para os quais essas Shapley-Linsen foram desenvolvidas e não de maneira universal em todos os telescópios.
O problema ao utilizar as Shapley-Linsen é que a imagem projetada no chip precisa ser reduzida, ou seja, dessa forma, partes periféricas da imagem que antes estavam fora do campo de visão se tornam visíveis. Possíveis irregularidades de imagem fora do centro serão, portanto, amplificadas.
Novamente uma imagem da lua, feita com uma câmera full frame em um telescópio de longa distância focal. A iluminação do sensor é insuficiente (cantos da imagem pretos).
A mesma câmera no mesmo telescópio, após a redução da distância focal por uma lente Shapley. O tamanho da imagem dos crateras diminuiu, assim como a vinheta! Essa combinação é portanto inútil:
Conexão da câmera
Para conectar uma câmera reflex digital (DSLR) a um telescópio, o telescópio deve ter um adaptador de 2 polegadas (= 5,08 centímetros) de diâmetro. Diâmetros menores, como o comum conector de 1,25 polegadas ainda encontrado em telescópios para iniciantes, não são adequados, pois a abertura não seria suficiente para iluminar um sensor de DSLR e causaria vinhetas intensas. Apenas com uma lente Barlow seria possível iluminar toda a área da imagem.
No entanto, a maioria dos telescópios disponíveis no mercado possuem a conexão de 2 polegadas necessária, na qual um ocular de 2 polegadas é inserido para observação visual. Esse ocular não é usado para fotografia. Em vez disso, a câmera é inserida no adaptador de 2 polegadas. Isso significa que o sensor de captura é posicionado no plano focal do telescópio, daí o termo "fotografia focal".
São necessárias duas peças mecânicas sem componentes ópticos:
Adaptador T2 - Possui de um lado uma montagem de baioneta compatível com a câmera usada e do outro lado uma rosca padronizada "T". Adaptadores T2 são oferecidos para todas as baionetas de câmeras comuns, como Canon EOS, Nikon F, Pentax K, etc. Portanto, é importante adquirir o adaptador T2 adequado para sua própria câmera.
Link para um fornecedor de adaptadores T2 para diferentes sistemas de câmeras:
http://www.baader-planetarium.de/sektion/s17a/s17a.htm#t2
Luva de 2 polegadas - Esta luva tem um diâmetro de 2 polegadas e uma rosca "T" na parte de trás, para que possa ser rosqueada no adaptador T2.
Link para um fornecedor de luvas de 2 polegadas (referidas como "conector de inserção"):
http://www.baader-planetarium.de/sektion/s08/s08.htm#+16
Usuários de câmeras full frame devem considerar uma solução diferente, pois um adaptador T2 convencional possui uma abertura tão pequena (diâmetro de 38 milímetros) que pode causar vinhetas. A solução é uma peça especial (para Canon EOS) que substitui o adaptador T2 e a luva de 2 polegadas e possui uma abertura maior (47 milímetros).
Link para o fornecedor do "Adaptador de 2 polegadas para Canon EOS" para câmeras full frame:
http://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p260_Adapter-von-2--auf-EOS-Bajonett---volle-EOS-Oeffnung-.html
À esquerda está o adaptador T2 com baioneta Canon EOS, no meio a luva de 2 polegadas:
Câmera reflex digital com adaptador T2 montado e luva de 2 polegadas rosqueada. Ambas as peças não contêm lentes:
A luva de 2 polegadas é inserida no lugar de um ocular no suporte do telescópio:
Extensão de luva - Em telescópios de lente (refratores), pode acontecer de o suporte do ocular não poder ser estendido o suficiente para alcançar o plano de foco. Nesse caso, é necessário usar uma ou várias extensões de luva de 2 polegadas.
Foco
Como a função de autofoco nos telescópios é eliminada, o melhor ponto de foco deve ser encontrado manualmente. Isso não é tão simples quanto pode parecer, pois os visores das modernas câmeras reflex digitais não são projetados para isso. Isso significa que a visualização visual da nitidez no visor da câmera não é suficiente.
Basicamente, o foco é feito através do botão de foco do telescópio, que em alguns telescópios altera o comprimento do suporte do ocular e em outros desloca o espelho principal dentro do telescópio axialmente.
Quanto maior for a distância focal efetiva de captura e quanto mais luminosa for a óptica (ou seja, quanto menor o valor da abertura ou do denominador da relação de abertura), menos margem haverá para o foco. Mudanças de temperatura podem alterar a posição do foco. Portanto, o foco ajustado uma vez deve ser verificado e, se necessário, corrigido várias vezes ao longo de uma noite de observação.
1. Câmera sem Live-View
Câmeras sem função Live-View estão em desvantagem. No caso mais simples, você focaria uma estrela brilhante no visor o mais nitidamente possível. Em seguida, faça testes com tempo de exposição relativamente curto, nos quais a estrela não deve ser superexposta. Verifique o resultado das suas fotos através da revisão no visor da câmera, sempre utilizando a ampliação máxima para visualizar uma parte da imagem.
Ajustes lentos de foco durante a revisão repetida das imagens levam gradualmente ao ponto de focagem ideal. Ultrapassar várias vezes o melhor ponto de foco e, em seguida, corrigir na direção oposta, têm se mostrado eficaz para ter uma noção de onde está o ponto ótimo; você basicamente circula o melhor ponto de foco.
Se a câmera estiver conectada a um laptop, recomenda-se o uso de um software para facilitar esse trabalho. Especificamente no uso astrofotográfico, o software "ImagesPlus" é de grande ajuda para o foco. O módulo de controle da câmera do ImagesPlus é comercializado por cerca de 70 dólares no site http://www.mlunsold.com. Uma versão de demonstração pode ser solicitada ao autor do software.
Foco em uma estrela com "ImagesPlus":
Não específico para uso astrofotográfico, mas ainda uma boa ajuda para foco é o software "DSLR Remote", que é capaz de exibir uma imagem após a outra em alta ampliação, permitindo uma avaliação confiável da nitidez de uma estrela retratada. Esse software custa cerca de 95 dólares e pode ser adquirido no site http://www.breezesys.com/DSLRRemotePro/index.htm. Uma versão que funciona por 15 dias pode ser baixada lá. Ambos os pacotes de software estão em inglês.
Foco em uma estrela com "DLSR Remote":
2. Câmera com Live-View
Com a função Live-View, focar torna-se quase uma brincadeira. Uma estrela brilhante é trazida para o centro do campo de visão e o foco é ajustado grosseiramente no visor. Em seguida, a função Live-View é ativada e a estrela é visualizada em ampliação máxima no visor da câmera. Através do acionamento do botão de foco no telescópio, o foco ótimo é encontrado rapidamente e de forma confiável.
Ainda mais conveniente é se a imagem ao vivo puder ser avaliada no monitor de um laptop conectado. Com as câmeras Canon EOS com Live-View (a partir de Canon EOS 1000D, 450D, 40D, 5D Mark II, 1D Mark III, 1Ds Mark III), o software e o cabo de conexão necessários vêm inclusos na câmera.
Essa forma de foco funciona excelentemente em estrelas de até cerca da terceira magnitude, na lua, no sol (com filtro de proteção!) e nos planetas brilhantes.
Live-View na lua com uma Canon EOS 450D. A função Live-View é uma ajuda enorme para o ajuste de foco da câmera no telescópio:
Live-View na tela de um laptop: Focar não pode ser mais fácil, rápido e preciso:
Perigo de tremores!
A utilização de longas distâncias focais traz consigo um grande perigo de imagens tremidas devido a trepidações. Mesmo com um foco perfeito, fotos desfocadas podem surgir devido ao espelho oscilante e à operação do obturador da câmera logo antes ou durante a exposição.
Dependendo da estabilidade da combinação de montagem e tripé que sustenta o telescópio, até pequenas vibrações desse tipo podem comprometer a nitidez.
• Espelho oscilante - Os efeitos do espelho que se move rapidamente para cima antes da exposição podem ser evitados ao ligar o "bloqueio de espelho" na câmera. O primeiro toque no botão do obturador faz apenas com que o espelho suba. Em seguida, aguarde alguns segundos até que as vibrações resultantes tenham diminuído, e faça um segundo disparo para iniciar a exposição.
Obviamente, um disparador remoto ou por cabo é usado, caso contrário haveria trepidações devido ao toque no botão de disparo da câmera. 
Bloqueio de espelho ativado no menu de uma Canon EOS 40D.
• Operação do obturador - Não pode ser evitado, pois o obturador controla a exposição. Já pude comprovar várias vezes que os movimentos do obturador podem realmente resultar em imagens desfocadas. Na verdade, apenas uma montagem mais estável poderia ajudar nesses casos. Dependendo do modelo da câmera, você pode tentar acionar a câmera enquanto a função Live-View está ativada. Então o obturador funciona de forma mais “suave”.
Exemplos de fotos
Essa imagem da lua é quase não cortada e foi fotografada com 3700 milímetros de distância focal e uma DSLR de formato completo (Canon EOS 5D Mark II). Um telescópio do tipo Cassegrain Maksutov com uma relação de abertura de 1:14,6 foi utilizado. A exposição foi de 1/30 segundo a ISO 400.
Trecho da imagem anterior em tamanho completo. Ele nos dá uma ideia da riqueza de detalhes da Lua que podem ser capturados com uma ótica nítida e longa distância focal. Este tipo de fotografia da Lua é uma das raras oportunidades de obter proveito de uma grande quantidade de megapixels na astrofotografia.
Uma imagem um pouco ampliada do sol, capturada por um filtro H-Alpha especial que torna visível a cromosfera do sol. A distância focal da captura foi de 2270 milímetros.
Estrelas duplas são um motivo agradecido para fotos através do telescópio sem controle de rastreamento. Aqui, foi exposto apenas por 30 segundos a ISO 800, com uma distância focal de 2800 milímetros, para resolver a estrela dupla Mizar (seta vermelha) na cauda da Ursa Maior. Ele forma, junto com Alkor (à direita), mais uma vez um par que, com esforço, pode ser reconhecido como uma estrela dupla a olho nu.
Um telescópio com nove metros de distância focal foi necessário para capturar o coração da Nebulosa de Orion. A relação entre a abertura e a distância focal era de 1:10, o que permitiu uma exposição de apenas 90 segundos a ISO 1000, devido ao brilho intenso da nebulosa, dispensando assim o controle do rastreamento.
