Partea 11 - Utilizarea telescopului ca obiectiv

Când sunt necesare distanțe focale lungi și foarte lungi, de multe ori este mai bine să conectați un telescop astronomic la cameră în loc de un obiectiv foto.

Partea 11: Utilizarea telescopului ca obiectiv

Fotografii astro sunt nesățioși atunci când vine vorba de dorința de distanțe focale lungi. Motivul este ușor de găsit: Multe obiecte de pe cerul nopții ne par foarte mici sau chiar minusculi din cauza distanței lor mari. Cine dorește să le captureze detaliat și să le umple formatul, nu poate trece cu vederea distanțele focale lungi cu unghiuri de vizualizare corespunzătoare.

Toți producătorii de camere sistem vin în întâmpinarea dorinței de distanțe focale lungi cu oferta lor de teleobiective. Gama variază uneori până la 600 de milimetri, iar obiectivele de 800 de milimetri pot fi găsite chiar și în programul de accesorii al aparatelor DSLR. În principiu, cu aceste „super-teleobiective” se poate face deja mult în astronomie, mai ales că valorile de diafragmă de 1:4,0 și 1:5,6 pentru obiectivele de această distanță focală sunt pur și simplu senzațional de bune. Cu toate acestea, prețul lor de achiziție exorbitant, care în cazul extrem poate însemna o sumă de patru sau chiar cinci cifre în euro, stă în calea utilizării lor.

Desigur, aceste teleobiective nu sunt concepute special pentru fotografiile astro, ci sunt mai degrabă căutate în domeniile sportului, naturii și reportajului. Ca recompensă pentru prețul lor ridicat, aceste obiective oferă o calitate excelentă a imaginii chiar și la deschiderea maximă a diafragmei.

Cu toate acestea, nu ar fi corect să etichetăm un asemenea super-teleobiectiv doar în ceea ce privește sistemul său de lentile. Pentru a satisface cerințele clienților, acestea sunt dotate cu un sistem de focalizare automată, o diafragmă reglabilă, corecții elaborate pentru fotografiile „close-up” și adesea un stabilizator de imagine. Toate acestea sunt aspecte importante și utile în fotografie, dar care nu au relevanță în astrofotografie, dar influențează evident costurile.

Prețul mare este determinat și de numeroasele lentile necesare pentru a construi un obiectiv teleuniversal: Adesea, până la 18 lentile sunt unite într-un astfel de obiectiv.



Un obiectiv telefoto în acțiune astro.



Cei care doresc să se dedice oricum astrofotografiei pot folosi în locul obiectivelor teleobiectivele scumpe un telescop astronomic pentru fotografii cu distanțe focale lungi. În acest moment, totuși, aș dori să temper așteptările prea mari: Chiar și un telescop astronomic cu o performanță fotografică ridicată nu poate fi achiziționat la preț de discount.

Dar deoarece un telescop conține mult mai puține lentile (sau în loc de lentile oglindă), nu are autofocus, niciun stabilizator de imagine și nici măcar o diafragmă, prețurile sunt mult sub cele ale unui obiectiv foto complet. Și nu există practic nicio limitare a distanțelor focale în sus; chiar și distanțele focale de peste 800 de milimetri pot fi acoperite de telescoapele pentru amatori accesibile. Telescoapele pentru amatori „obisnuite” sunt disponibile cu distanțe focale de până la aproximativ 4000 de milimetri la un raport de deschidere (diafragmă) de 1:10.

Să rezumăm diferența dintre teleobiective și telescoape într-un tabel:

Ce înseamnă numerele de pe telescoape?

Parametrii cheie ai obiectivelor foto sunt distanța focală și diafragma, adică cea mai mare deschidere a diafragmei ce poate fi setată. Orice fotograf serios este familiarizat cu aceste cifre.

Astronomii sunt mai interesați de deschidere, adică diametrul elevului de intrare (lentilă frontală sau oglinda principală) și îl indică în mod confuz și în inci (abreviere "). Însă distanța focală nu are o importanță atât de mare pentru ei.

De exemplu, dacă un telescop este oferit astfel: 8" Schmidt-Cassegrain, F/10, înseamnă următoarele în clar:

Telescopul este un telescop cu oglindă din construcția „Schmidt-Cassegrain”. Deschiderea sa este de 8 inci. 8 inci corespund aproximativ cu 200 milimetri (1 inch = 25,4 milimetri). Raportul de deschidere (adică diafragma) este de 1:10. Distanța focală trebuie calculată astfel: 10 * 200mm = 2000 milimetri!

D 75 mm F 1200 mm. Acest lucru înseamnă că diametrul liber al lentilei frontale este de 75 milimetri, iar distanța focală este de 1200 milimetri. Astfel, coeficientul diafragmei este de 1:16 (1200 : 75).



Acest telescop are deasupra lentilei indicatoarele „D155mm” și „f 7” (săgeți). Deci, diametrul este de 155 milimetri, raportul de deschidere (diafragmă) este de 1:7. Prin multiplicare, distanța focală se calculează la 1085 milimetri.

Erori de imagine

Cele mai multe telescoape pentru amatori sunt concepute în principal pentru observația vizuală. Dacă sunt folosite pentru fotografiere, pot apărea următoarele probleme:

Vignettierung – colțuri întunecate ale imaginii, apărute din cauza faptului că cercul de imagine iluminat de un telescop este mai mic decât diagonala formatului senzorului. Nu multe telescoape sunt capabile să ilumineze suficient de bine un senzor de format complet („full-frame” 24 x 36 milimetri). Pentru senzori mai mici („Crop”, format APS-C), selecția de telescoape adecvate este semnificativ mai mare.



Această imagine a Pleiadelor a fost realizată după ce a fost conectată o cameră full-frame la un telescop. Este evident că telescopul nu este capabil să ilumineze complet senzorul, așa cum dovedește vignettarea puternică.



Curbură de câmp – atunci când „planul de focalizare” nu este un plan, ci o sferă concavă, telescopul suferă de curbură de câmp. Cu cât senzorul utilizat este mai mare, cu atât mai mult va fi remarcat acest defect sub formă de imagini neclare ale stelelor la marginea câmpului imagistic, atunci când centrul imaginii a fost focalizat exact.

Soluția constă în utilizarea unor „lentile de corecție a câmpului“, un sistem de obicei cu două lentile, pentru a netezi „câmpul de imagine curbat“ și a obține claritate pe întregul câmp imagistic. Lentilele de corecție a câmpului trebuie să fie adaptate la opticile fiecărui telescop, adică, strict vorbind, ar trebui să existe pentru fiecare tip de telescop cu curbură de câmp o lentilă de corecție a câmpului calculată corespunzător, ceea ce nu este cazul în practică.



Prin curbură de câmp, stelele din zonele marginale devin neclare atunci când centrul imaginii este focalizat. Dacă s-ar focaliza pe stelele de la marginea câmpului imagistic, centrul imaginii ar fi neclar.



Neclarități în colțurile imaginii – focalizând pe centrul imaginii, nu numai că pot apărea neclarități în zonele periferice datorită curburii de câmp (vezi mai sus), dar și alte erori de imagine semnificative, denumite „Aberrationen” (erori de imagine). În principal, este vorba de „Koma”, care deteriorează imaginea stelelor în colțurile imaginii.

De exemplu, telescoapele cu oglindă Newton sunt afectate din punct de vedere sistemic de Koma în afara axei optice. În anumite limite, calitatea imaginii se poate îmbunătăți semnificativ către margine prin utilizarea unui sistem de lentile („corector de Koma“).



Când stelele par asemănătoare cu cometele cu coadă la margine, este implicată eroarea de imagine „Koma“.



Poziția planei de focalizare – în unele telescoape, se poate întâmpla că, cu o cameră DSLR conectată, nu se obține o imagine clară a unui subiect foarte îndepărtat. Acest lucru se aplică în special telescoapelor de tip Newton. Într-un astfel de caz, uneori singura soluție este înlocuirea ocularului cu un model mai plat pentru a aduce camera în planul de focalizare.

Sunt telescoapele un substitut pentru obiective?

Citind despre posibilele erori de imagine prezentate, această întrebare poate fi pusă din nou. Prin urmare, o scurtă recapitulare:

1. Telescoapele astronomice nu sunt obiective; cele mai multe sunt bune pentru observația vizuală, însă sunt recomandate doar în mod limitat pentru fotografiere. O dezbatere despre care telescoape sunt bune pentru utilizare astronomică cu o cameră foto conectată este prezentată în Tutorialul 13 din seria „Fotografie astro și cosmică” („Ce telescoape sunt potrivite pentru fotografia astronomică“).
   
   
2. La multe tipuri de telescoape, se așteaptă ca erorile de imagine să apară în marginea imaginii, fapt care nu poate fi remediat în toate cazurile printr-un sistem corectiv cu lentile. Unele optică de telescop pot avea probleme în a ilumina senzorul unei camere DSLR până la marginile imaginii. Aceasta afectează chiar și camerele Crop cu un senzor de aproximativ 14 x 22 milimetri, iar mai mult senzorii de tip full-frame (dimensiunea senzorului 24 x 36 milimetri). Cine dorește să folosească o cameră full-frame la un telescop trebuie să se bazeze pe câteva modele de telescoape care pot produce o imagine utilă pe întreaga suprafață a senzorului.
   
   
3. La distanțe focale de peste 500 milimetri, telescopul nu are concurență, cel puțin când se iau în considerare costurile pentru super-obiectivele de telefoto.
   
   

Prelungirea distanței focale

Pentru extinderea distanței focale a unui telescop, se oferă așa-numitele „lentile Barlow“. Acestea funcționează ca un conversor tele pentru obiectivele foto și sunt montate între telescop și cameră. În funcție de model, puteți obține factori de extindere de la 1,5x la 5x.

Tipic este factorul de extindere dublu, care dublează distanța focală efectivă a telescopului, însă deschide diafragma cu două trepte întregi. Aceasta înseamnă că dintr-un telescop cu o distanță focală de 800 milimetri și o deschidere de 1:4,0, veți obține o optică cu o distanță focală de 1600 milimetri la o deschidere de 1:8. Timpul de expunere trebuie, prin urmare, să fie de patru ori mai mare! O lentilă Barlow cu factorul de extindere 1,5x ar transforma telescopul menționat într-un sistem cu 1200 milimetri distanță focală la (aproximativ) deschidere 1:5,6, adică timpul de expunere ar trebui dublat față de utilizarea fără teleconverter.

Un efect secundar pozitiv al lentilei Barlow este că camera va captura doar centrul imaginii, iar erorile de imagine din marginile exterioare ale câmpului imagistic vor dispărea.



Un studiu al lunii cu o cameră full-frame pe un telescop cu o distanță focală lungă. Telescopul nu iluminează complet senzorul; vignettarea este consecința.

Aceeași cameră pe același telescop produce o imagine impecabilă după ce distanța focală a fost extinsă printr-o lentilă Barlow. Prelungirea distanței focale a dus la o mai mare imagini a craterelor:

Reductor de focalizare

Există și opusul lentilei Barlow, și anume un sistem de lentile pentru reducerea distanței focale efective. Este numit „lentilă Shapley”, „reductor focal” sau pur și simplu „reductor” și este montat între telescop și cameră. Există diferite modele cu factori între 0,8 și 0,33.

Raportul de deschidere (diafragmă) este modificat în același mod ca distanța focală, adică, prin utilizarea unei lentile Shapley se obține o mai mare intensitate de lumină și, prin urmare, o reducere a timpului de expunere necesar.

Anumite lentile Shapley îndeplinesc simultan funcția de linsă de corecție a câmpului de imagine, adică transformă un „plan” de claritate curbă într-o suprafață plană. Acest lucru funcționează, desigur, doar cu telescoape pentru care aceste lentile Shapley au fost dezvoltate și nu universal pe toate telescoapele.

Un aspect problemătic al utilizării lentilelor Shapley este că imaginea proiectată pe cip trebuie să devină mai mică, ceea ce înseamnă că zonele marginale de pe imagine vor deveni vizibile, ceea ce înainte se afla în afara câmpului de imagine. Deficiențele de imagistică din afara centrului imaginii vor fi, deci, accentuate.



O altă fotografie a lunii, realizată cu o cameră full-frame la un telescop cu distanță focală mare. Iluminarea senzorului este insuficientă (margini negre ale imaginii).

Același telescop cu aceeași cameră, după ce distanța focală a fost redusă printr-o lentilă Shapley. Dimensiunea craterelor din imagine a scăzut, iar efectul de vinietare, de asemenea! Această combinație este deci inutilă:

Conectarea camerei

Pentru a conecta o cameră DSLR la un telescop, telescopul trebuie să aibă un focalizator cu diametru de 2 inchi (= 5,08 centimetri). Diametre mai mici, cum ar fi conectorul de 1,25 inchi încă răspândit la telescoapele pentru începători, nu sunt potrivite, deoarece deschiderea nu este suficient de mare pentru a ilumina un senzor DSLR și ar cauza vinietare intensă. Doar cu o lentilă Barlow ai putea acoperi întreaga zonă a imaginii.

Cele mai multe telescoape disponibile în comerț au conectorul de 2 inchi necesar, care este folosit pentru observația vizuală cu un ocular de 2 inchi. Pentru fotografiere, acest ocular nu este utilizat. În locul ocularului, camera este introdusă în focalizatorul telescopului. Acest lucru înseamnă că senzorul de înregistrare a imaginii este plasat în planul focal al telescopului, motiv pentru care se numește și „fotografie focală”.

Sunt necesare două piese mecanice fără componente optice:

Adaptor T2 - Are pe o parte un montaj cu baionetă, potrivit pentru camera utilizată, iar pe cealaltă parte un „filet T” standardizat. Sunt disponibili adaptoare T2 pentru toate monturile de camere populare, cum ar fi Canon EOS, Nikon F, Pentax K etc. Este important la achiziționare să se achiziționeze adaptorul T2 potrivit pentru propria cameră foto.

Link către un furnizor de adaptoare T2 pentru diferite sisteme de camere:

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

Tub de 2 inchi - Acest tub are un diametru de 2 inchi și pe partea din spate un „filet T”, astfel încât poate fi înșurubat în adaptorul T2.

Link către un furnizor de tuburi de 2 inchi (acolo denumite „conector de prindere”):

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

Utilizatorii de camere full-frame ar trebui să ia în considerare o altă soluție, deoarece un adaptor T2 obișnuit are o deschidere atât de mică (diametru 38 mm) încât poate provoca vinietare. Soluția este o piesă specială (pentru Canon EOS) care înlocuiește adaptorul T2 și tubul de 2 inchi și oferă o deschidere mai mare (47 mm).

Link către furnizorul „Adaptor de la 2 inchi la Canon EOS” pentru camere full-frame:

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

În stânga este adaptorul T2 cu montare Canon EOS, în mijloc tubul de 2 inchi:

Cameră DSLR cu adaptor T2 montat și tub de 2 inchi înșurubat. Ambele piese nu conțin lentile:

Tubul de 2 inchi este introdus în focalizatorul telescopului în locul unui ocular:





Extensie de 2 inchi - La telescoapele cu lentile (refractoare), s-ar putea întâmpla ca focalizatorul să nu poată fi extins suficient de mult pentru a atinge planul de claritate. Atunci este necesară utilizarea uneia sau a mai multor extensii de 2 inchi.

Focalizare

Deoarece funcția de autofocalizare lipsește la telescoape, punctul cel mai clar trebuie găsit manual. Acest lucru nu este atât de ușor pe cât ar putea părea, deoarece ecranele de ajustare ale camerelor moderne DSLR nu sunt concepute în acest sens. Acest lucru înseamnă că vizionarea prin vizorul camerei și evaluarea vizuală a clarității în vizor nu sunt suficiente.

În principiu, focalizarea se face cu butonul de focalizare al telescopului, care în unele telescoape schimbă lungimea focalizatorului și în altele deplasează oglinda principală în interiorul telescopului în mod axial.

Cât este mai mare distanța focală efectivă și cât de luminos (adică cu cât este mai mică valoarea diafragmei sau denumitorul raportului de deschidere) este opticul, cu atât mai puțin spațiu de manevră este disponibil la focalizare. Datorită modificărilor de temperatură, poate apărea o schimbare a poziției focalizării. Prin urmare, trebuie verificată și corectată de mai multe ori focalizarea stabilită în timpul unei nopți de observație.

1. Aparat foto fără funcția Live-View

Aparatele foto fără funcția Live-View sunt în dezavantaj. În cel mai simplu caz, ar trebui să stabiliți cât mai clar posibil un stea strălucitoare în căutător. Apoi, realizați fotografii de test cu timp de expunere relativ scurt, în care steaua nu trebuie să fie supraexpusă. Verificați rezultatul fotografiilor dvs. prin revizuirea lor pe ecranul camerei, folosind mereu mărirea maximă pentru a afișa o porțiune a imaginii.

Reglarea lentă a focalizării în timpul verificării repetate a imaginii duce treptat la punctul de focalizare optim. Depășirea repetată a celui mai bun punct de focalizare și corectarea ulterioară în direcția opusă s-a dovedit a fi util pentru a vă face o idee despre locul unde se află optimumul; practic, inspectați cel mai bun punct de focalizare de mai multe ori.

Dacă aparatul foto este conectat la un laptop, este recomandată utilizarea unui software care vă ușurează această activitate. În special în cazul fotografierii de peisaje stelare, software-ul „ImagesPlus” este de mare ajutor în focalizare. Modulul de control al camerei din ImagesPlus este distribuit pentru aproximativ 70 de dolari SUA pe site-ul http://www.mlunsold.com. O versiune demo poate fi solicitată la autorul software-ului.

Focalizare pe o stea cu „ImagesPlus“:





Nu este specific pentru peisajele stelare, dar totuși un ajutor bun pentru focalizare este software-ul „DSLR Remote”, care poate afișa o imagine după alta într-o mărire mare, permițând o evaluare fiabilă a clarității unei stele aflate în imagine. Acest software costă aproximativ 95 de dolari SUA și poate fi achiziționat de pe site-ul http://www.breezesys.com/DSLRRemotePro/index.htm. O versiune care rulează timp de 15 zile poate fi descărcată de acolo. Ambele pachete software sunt în limba engleză.

Focalizare pe o stea cu „DSLR Remote“:

2. Aparat foto cu funcția Live-View

Cu funcția Live-View, focalizarea devine aproape un joc de copii. O stea strălucitoare este adusă aproximativ în centrul câmpului vizual și focalizarea este ajustată grosier în căutător. Apoi, funcția Live-View este activată și steaua este examinată la magnificațiune maximă pe ecranul camerei. Prin apăsarea butonului de focalizare de pe telescop, claritatea optimă este găsită foarte rapid și fiabilă.

Devine și mai convenabil atunci când imaginea live pe monitorul unui laptop conectat poate fi evaluată. La camerele Canon EOS cu Live-View (de la Canon EOS 1000D, 450D, 40D, 5D Mark II, 1D Mark III, 1Ds Mark III), software-ul și cablul de conexiune necesare sunt incluse în pachetul aparatului foto.

Această metodă de focalizare funcționează excelent pentru stele până la aproximativ a treia clasă de magnitudine, la lună, soare (cu filtru de protecție!) și la planetele strălucitoare.

Live-View pe Lună cu o Canon EOS 450D. Funcția Live-View este de mare ajutor pentru ajustarea clarității camerei pe telescop:

Live-View pe ecranul unui laptop: Focalizarea nu poate fi mai ușoară, mai rapidă și mai precisă:

Pericol de micșorare a clarității din cauza vibrațiilor!

Folosirea unor distanțe focale mari implică un mare pericol de micșorare a clarității din cauza vibrațiilor. Chiar și cu o focalizare perfectă, pot apărea fotografii neclare. Problematice sunt clacăitul oglinzii și funcționarea obturatorului camerei înainte sau în timpul expunerii.

În funcție de stabilitatea combinației dintre montură și trepied care susține telescopul, chiar și cele mai mici vibrații de acest gen pot afecta claritatea.

• Clacăitul oglinzii – Efectele mișcării rapide a oglinzii în sus înainte de declanșare pot fi evitate dacă „Blocarea oglinzii” de pe aparat este activată. Apăsarea inițială a declanșatorului face ca oglinda să se ridice în sus. Apoi, se așteaptă câteva secunde până când vibrațiile produse se stinge, și apoi se declanșează din nou pentru a începe expunerea.

Desigur, în acest proces se folosește un declanșator cu fir sau la distanță, altfel, atingerea butonului declanșatorului aparatului foto ar putea provoca din nou vibrații.



Blocarea oglinzii activată în meniul unei camere Canon EOS 40D.



• Funcționarea obturatorului – Aceasta nu poate fi evitată, deoarece obturatorul controlează expunerea. Am putut demonstra de mai multe ori că mișcările obturatorului pot duce efectiv la imagini neclare. Practic, poate fi de mare ajutor o montare mai stabilă. În funcție de modelul camerei foto, puteți încerca alternativ să declanșați aparatul foto în timp ce funcția Live-View este activată. Atunci obturatorul rulează parțial mult mai „moale”.

Fotografii exemplu

Această fotografie a Lunii este aproape nesfârșită și a fost realizată cu o distanță focală de 3700 de milimetri și o DSLR cu format complet (Canon EOS 5D Mark II). Ca telescop a fost folosit un telescop cu oglindă de tip „Maksutow-Cassegrain” cu un raport de deschidere de 1:14,6. Trebuia expusă timp de 1/30 secunde la ISO 400.

Fragment din imaginea anterioară în dimensiune completă. Acesta dă o idee despre bogăția detaliilor pe care luna le poate captura cu o optică clară la o distanță focală lungă. Această formă de fotografie lunară este una dintre rarele ocazii în care se poate profita de un număr mare de megapixeli în domeniul astrofotografiei.

O imagine ușor mărită a soarelui, fotografiată printr-un filtru special H-Alfa, care face vizibilă cromosfera soarelui. Lungimea focală a imaginii a fost de 2270 de milimetri.

Stelele duble sunt un subiect recunoscător pentru fotografii prin telescop fără control de urmărire. Aici au fost expuse doar 30 de secunde la ISO 800 și la o distanță focală de 2800 de milimetri pentru a separa steaua dublă Mizar (săgeata roșie) în coada Ursa Mare. Aceasta formează la rândul ei un cuplu cu Alcor (în dreapta), care pentru ochiul liber este dificil de recunoscut ca o stea dublă.

Un telescop cu o lungime focală de nouă metri a fost necesar pentru a reproduce inima Nebuloasei Orion. Raportul de deschidere a fost de 1:10, astfel că datorită marii luminozități a nebuloasei a fost necesară expunerea doar 90 de secunde la ISO 1000 și s-a putut renunța la controlul de urmărire.