Del 11 - Uporaba daljnogleda kot objektiva

Ko je potrebna dolga in zelo dolga goriščna razdalja, je pogosto bolje namesto fotoobjektiva povezati kamero z astronomskim teleskopom.

Del 11: Uporaba daljnogleda kot objektiva

Astrofotografi imajo neizmerno lakoto po dolgih goriščnih razdaljah. Razlog za to je hitro najden: Veliko objektov na nočnem nebu se nam zaradi velike oddaljenosti zdi zelo majhnih ali celo drobnih. Tisti, ki si želijo podrobno in v polni velikosti posneti te objekte, ne morejo brez dolgih goriščnih razdalj z ustrezno majhnimi slikovnimi koti.

Vsi proizvajalci sistemskih kamer zadovoljijo željo po dolgih goriščnih razdaljah s svojo ponudbo teleobjektivov. Paleto teh objektivov sega v nekatere primere celo do 600 milimetrov, v dodatnem programu digitalnih zrcalno-refleksnih kamer pa najdemo celo 800-milimetrske objektive. Načeloma bi lahko s temi "super teleobjektivi" v astronomiji že marsikaj opravili, še posebej ker sta svetilnosti 1:4,0 in 1:5,6 za objektive te goriščne razdalje izredno dobre. Toda obstaja ena velika ovira, in sicer njihova izjemno visoka nabavna cena, ki v skrajnem primeru znaša visok štirimestni ali celo petmestni znesek v evrih.

Seveda ti teleobjektivi niso posebej zasnovani za astrofotografe, temveč so predvsem cenjeni na področjih športa, živali in reportažne fotografije. Kot nadomestilo za visoko ceno se ponuja odlična kakovost slike celo pri popolnoma odprti zaslonki.

Vendar ni pošteno, da bi tak super teleobjektiv zmanjšali na svoj optični sistem. Da bi zadovoljili zahteve strank, so opremljeni s samodejnim ostrenjem, nastavljivo zaslonko, zahtevnimi popravki za "najbližje" posnetke in pogosto tudi z stabilizatorjem slike. Vse stvari, ki so pomembne in uporabne za klasično fotografijo, vendar nimajo pomena v astronomiji, zagotovo pa dodatno obremenjujejo stroške.

K visoki ceni prispeva tudi veliko leč, ki so potrebne za konstruiranje univerzalno uporabnega teleobjektiva: ni redkost, da je v takem objektivu združenih do 18 leč.



Teleobjektiv v uporabi za astrofotografijo.



Tisti, ki se že nameravajo ukvarjati z astrofotografijo, lahko za posnetke z dolgimi goriščnimi razdaljami namesto dragih teleobjektivov uporabijo tudi astronomski teleskop. Na tem mestu želim zmanjšati prevelika pričakovanja: Tudi astronomski teleskop z visoko fotografsko kakovostjo ni na voljo po diskontni ceni.

Vendar pa ker teleskop vsebuje občutno manj leč (ali namesto leč ogledala), ne ponuja samodejnega ostrenja ali stabilizatorja slike, in niti zaslonke, so cene občutno nižje od popolnega fotoobjektiva. Prav tako ni praktično nobenih omejitev glede goriščnih razdalj navzgor; tudi goriščne razdalje nad 800 milimetri lahko pokrijejo dostopni amaterski teleskopi. "Običajni" amaterski teleskopi so na voljo z goriščnimi razdaljami do približno 4000 milimetrov pri razmerju odprtine 1:10.

Povzemimo razliko med teleobjektivi in teleskopi v tabeli:

Kaj pomenijo številke na teleskopih?

Pomembne vrednosti fotoobjektivov so goriščna razdalja in svetilnost, torej največja nastavljiva zaslonka. Vsak, ki se resno ukvarja s fotografijo, pozna te številke.

Astronomi se bolj zanimajo za odprtino, torej premer vstopne zenice (sprednje leče ali glavno ogledalo) in to v nejasnosti številnih tudi še podajajo v palcih (kratica "). Goriščna razdalja zanje ni tako pomembna.

Če je teleskop na primer ponujen takole: 8" Schmidt-Cassegrain, F/10, to jasno pomeni:

Gre za zrcalni teleskop v stilu "Schmidt-Cassegrain" z odprtino 8 palcev. 8 palcev je približno enako 200 milimetrom (1 palec = 25,4 milimetra). Razmerje odprtine (torej zaslonke) je enako 1:10. Goriščna razdalja se izračuna kot: 10 * 200 mm = 2000 milimetrov!

Včasih so samo odprtina in goriščna razdalja podane. Tako je recimo na ohišju (starega) teleskopa navedeno: D 75 mm F 1200 mm. To pomeni, da je prosti premer sprednje leče 75 milimetrov, goriščna razdalja pa 1200 milimetrov. Razmerje zaslonke je tako 1:16 (1200 : 75).



Ta teleskop je na ohišju leče označen z imeni "D155mm" in "f 7" (puščice). Premer tako znaša 155 milimetrov, razmerje odprtine (zaslonke) pa je 1:7. S pomnožitvijo se goriščna razdalja izračuna na 1085 milimetrov.

Napake pri slikovnem materialu

Večina amaterskih teleskopov je predvsem namenjena vizualnemu opazovanju. Če se uporabljajo za fotografiranje, lahko pride do naslednjih težav:

Vignete – temni robovi slike, ki nastanejo zaradi tega, da je svetlobni krog, ki ga osvetljuje teleskop, manjši od diagonale senzorskega formata. Ne veliko teleskopov je sposobnih dovolj kakovostno osvetliti senzor v polnem formatu („Vollformat“ 24 x 36 milimetrov). Za manjše senzorje („Crop“, APS-C format) je izbira primernih teleskopov bistveno večja.



Ta posnetek Plejad je nastal potem, ko je bila polniformatna kamera priključena na teleskop. Očitno je, da teleskop ni sposoben popolnoma osvetliti senzorja, kar dokazuje močna vigneta.



Kriviljenje slike – ko ničostvena ravnina ni ravnina, ampak polkrožnica, trpi teleskop zaradi krivljenja slike. Večji kot je uporabljeni snemalni senzor, bolj bo ta šibkost opazna v obliki neostrih slik zvezd na robu slike, če je bilo natančno fokusirano na sliko v središču.

Za odpravo se uporabljajo tako imenovane "leče popravka slikovnega polja", večinoma dvojno lečen sistem, da se "ukrivljeno" slikovno polje poravna in s tem vzpostavi ostrino po celotnem slikovnem polju. Leče za popravljanje slikovnega polja morajo biti prilagojene posamezni teleskopski optiki, to pomeni, da bi bilo strogo vzeto za vsako vrsto teleskopa s krivljenjem slike potrebno imeti ustrezno izračunano lečo za popravljanje slikovnega polja, kar v praksi ni vedno mogoče.



Zaradi krivljenja slike so zvezde na robnih območjih neostre, če je bilo osredotočeno na središče slike. Če bi bilo osredotočeno na zvezde na robu slike, bi bilo središče slike neostro.



Neostrost v robovih slike – ob fokusiranju na sredino slike se lahko pojavijo neostre slike ne samo zaradi krivljenja slike (zgoraj), ampak tudi zaradi drugih resnih slikovnih napak, imenovanih "aberracije" (slikovne napake). Večinoma gre za „Komo“, ki poslabša sliko zvezd v robnih območjih.

Na primer, zrcalni teleskopi Newtonovega tipa trpijo sistemsko zaradi Kome stran od optične osi. V določenih mejah se lahko z uporabo lečenskega sistema („Koma-korektor“) kakovost slike na robu znatno izboljša.



Če se zvezde na robu zdijo kot majhne komete s repom, je prisotna slikovna napaka „Koma“.



Lokacija ničostvene ravnine – pri nekaterih teleskopih se lahko zgodi, da s pritrjeno digitalno zrcalno refleksno kamero ne dobimo ostre slike zelo oddaljenega motiva. Posebej to velja za zrcalne teleskope Newtonove gradnje. V takih primerih pogosto pomaga le zamenjava očesnega sestava z modelom, ki je nižji, da se fotoaparat pripelje v ničostveno ravnino.

Ali so teleskopi nadomestilo za objektive?

Ob branju opisanih možnih slikovnih napak se lahko ponovno postavi to vprašanje. Zato kratek povzetek:

1. Astronomski teleskopi niso objektivi; večina je dobra za vizualno opazovanje, za fotografijo pa le omejeno priporočljiva. Razprava o tem, kateri teleskopi se pri astrofotografiji pri priključeni kameri dobro obnesejo, je opisana v vadnici št. 13 serije „Astro- in nebesne fotografije“ („Kateri daljnogledi so primerni za astrofotografijo“).
   
   
2. Pri veliko teleskopskih tipih je treba računati, da se bodo v robnem območju slike pojavile slikovne napake, ki se jih v vseh primerih ne da odpraviti z lečenskim sistemom za popravljanje. Nekatere teleskopske optike imajo težave z osvetljevanjem senzorja digitalne zrcalno refleksne kamere do robov slike. To vpliva tudi na Crop kamere z senzorjem velikosti približno 14 x 22 milimetrov, še bolj pa na polniformatne kamere (velikost senzorja 24 x 36 milimetrov). Tisti, ki želi polniformatno kamero uporabiti s teleskopom, mora zato poseči po redkih teleskopih, ki lahko proizvedejo uporabno sliko po celotni površini senzorja.
   
   
3. Pri delovnih goriščnih razdaljah nad 500 milimetrov ni alternative za teleskop, vsaj če upoštevamo stroške za super teleobjektive.
   
   

Podaljšanje goriščne razdalje

Za podaljšanje goriščne razdalje teleskopa so na voljo t. i. „Barlow leče". Delujejo kot telekonverterji pri fotoobjektivih in se montirajo med teleskop in kamero. Glede na model z njimi dosežete podaljševalne faktorje od 1,5- do 5-krat.

Tipičen je dvakratni podaljševalni faktor, ki podaljša učinkovito goriščno razdaljo teleskopa, vendar zmanjša razmerje odprtine za dve polni zaslonki. To pomeni, da se iz teleskopa z goriščno razdaljo 800 milimetrov in zaslonko 1:4,0 postane optika z goriščno razdaljo 1600 milimetrov pri zaslonki 1:8. Čas osvetlitve je torej potrebno podaljšati za štirikrat! Barlow leča z faktorjem podaljšanja 1,5x bi iz navedenega teleskopa naredila sistem z 1200 milimetrov goriščne razdalje pri (približno) zaslonki 1:5,6, kar pomeni, da bi bilo treba čas osvetlitve podaljšati za dvakrat v primerjavi z uporabo brez telekonverterja.

Pozitiven stranski učinek Barlow leče je, da kamera zaznava le še središče slike, slikovne napake na robnih območjih zunaj slikovnega polja (field) pa so odsotne in posledično izginjajo.



Posnetek Lune z uporabo polniformatne kamere na daljše leči teleskopa. Teleskop ne osvetljuje senzorja popolnoma; posledica je vigneta

Enaka kamera na istem teleskopu ustvari brezhibno sliko, potem ko je bila goriščna razdalja podaljšana z Barlow lečo. Podaljšanje goriščne razdalje je prineslo večje prikaze kraterjev:

Zmanjšanje goriščne razdalje

Obstaja tudi nasprotni pojav Barlowove leče, in sicer optični sistem za zmanjšanje efektivne goriščne razdalje. Imenuje se „Shapleyjeva leča“, „Focalreducer“ ali preprosto „Reducer“, in se prav tako namesti med teleskop in kamero. Obstajajo različni modeli s faktorji med 0,8 in 0,33.

Razmerje širine odprtine se spremeni za isti faktor kot goriščna razdalja, kar pomeni, da se z uporabo Shapleyjeve leče doseže večja svetlobna moč in s tem krajši čas osvetlitve.

Nekatere Shapleyjeve leče obenem opravljajo funkcijo izravnave polja slike, torej premikajo ukrivljeno globino ostrine v ravnino. To se seveda izvede samo pri teleskopih, za katere so bile te Shapleyjeve leče razvite, ne pa univerzalno za vse daljnoglede.

Problematično pri uporabi Shapleyjevih leč je to, da mora biti slika, ki se projicira na čip, manjša. To pomeni, da postanejo robovi slike vidni, kar prej ni bilo v okvirju slike. Morebitne napake v sliki izven središča se bodo torej povečale.



Spet posnetek Lune, narejen z digitalnim fotoaparatom polne velikosti na teleskop dolge goriščne razdalje. Osvetlitev senzorja je nezadostna (črne robove slike).

Enaka kamera na enakem teleskopu, potem ko je bila goriščna razdalja zmanjšana s Shapleyjevo lečo. Velikost slik kraterjev se je zmanjšala, prav tako vigneta! Ta kombinacija je torej neuporabna:

Povezava kamere

Za povezavo digitalnega zrcalnorefleksnega fotoaparata (DSLR) s teleskopom mora teleskop imeti izvlečni okular s premerom 2 palca (= 5,08 centimetra). Manjši premeri, kot je na voljo pri začetniških teleskopih, še vedno uporabljen 1,25-palčni priključek, niso primerni, saj prehodna odprtina ne zadostuje za osvetlitev senzorja DSLR in bi povzročila močno vigneto. Edina možnost bi bila uporaba Barlowove leče za osvetlitev celotnega polja slike.

Večina teleskopov, ki so na voljo v trgovinah, ima potreben 2-palčni priključek, kamor je za vizualno opazovanje vstavljen 2-palčni okular. Za fotografiranje se ta okular ne uporablja. Namesto okularja se kamera vstavi v izvlečni okular. To pomeni, da je senzor za zajem slike postavljen v goriščno ravnino daljnogleda, zato se imenuje tudi „fokalna fotografija“.

Potrebni sta dva mehanska dela brez optičnih komponent:

T2-adapter – Ima na eni strani bajonetni priključek, primeren za uporabljeno kamero, in na drugi strani standardno „T-navoj“. Na voljo so T2-adapterji za vse priljubljene kamerajske bajonete, npr. za Canon EOS, Nikon F, Pentax K itd. Pri nakupu je pomembno, da pridobite T2-adapter, ki je primeren za lastno kamero.

Povezava do ponudnika T2-adapterjev za različne kamere:

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

2-palčna manšeta – Ta manšeta ima premer 2 palca in na hrbtni strani „T-navoj“, tako da jo je mogoče priviti v T2-adapter.

Povezava do ponudnika 2-palčne manšete (tam imenovane „Vtični priključek“):

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

Uporabniki fotoaparatov polne velikosti naj razmislijo o drugi rešitvi, saj ima običajen T2-adapter tako majhno prehodno odprtino (premer 38 milimetrov), da lahko povzroči vinjetiranje. Rešitev je poseben del (za Canon EOS), ki nadomesti T2-adapter in 2-palčno manšeto ter ponuja večjo prehodno odprtino (47 milimetrov).

Povezava do ponudnika „Adapterja od 2 palca do Canon EOS“ za fotoaparate polne velikosti:

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

Na levi je T2-adapter s Canon EOS bajonetom, v sredini je 2-palčna manšeta:

DSLR s priloženim T2-adapterjem in privijačeno 2-palčno manšeto. Obe komponenti ne vsebujeta leč:

2-palčno manšeto vstavimo namesto okularja v izvlečni okular teleskopa:





Podaljševalna manšeta – Pri lečnih teleskopih (Refraktorjih) se lahko zgodi, da izvlečni okular ni dovolj izvlečen za doseganje globinske ravnine ostrine. Zato je treba uporabiti eno ali več 2-palčnih podaljševalnih manšet.

Fokus

Ker funkcija samodejnega ostrenja pri teleskopih odpade, je treba najti najboljšo točko ostrine ročno. To ni tako enostavno, kot se morda zdi, saj niso namenjene za ta namen izbirne plošče modernih zrcalnorefleksnih kamer. To pomeni, da je pogled skozi iskalo fotoaparata in vizualno ocenjevanje ostrine v iskalu nezadostno.

Osnovno ostrenje se izvaja s fokusnim gumbom teleskopa, ki pri nekaterih teleskopih spreminja dolžino izvlečnega okularja, pri drugih pa premika glavno zrcalo znotraj teleskopa v aksialni smeri.

Bolj ko je efektivna dolžina snemanja in bolj svetla je optika (torej manjša vrednost zaslonke oziroma imenovalec razmerja odprtine), manjši je prostor za fokusiranje. Zaradi sprememb temperature lahko pride do premikov v položaju osrednje ostrine. Enkrat nastavljeni fokus je zato v času opazovalne noči treba večkrat preveriti in po potrebi popraviti.

1. Kamera brez funkcije Live-View

Fotoaparati brez funkcije Live-View so v slabosti. V najpreprostejšem primeru bi nastavili svetlo zvezdo v iskalniku čim bolj oster. Nato izdelate testne posnetke z relativno kratkim časom osvetlitve, pri katerih zvezda ne sme biti preosvetljena. Preverite rezultat vaših posnetkov z ogledom na zaslonu fotoaparata, pri čemer je treba vedno uporabiti največje povečanje za prikaz slike.

Počasno prilagajanje ostrosti med ponavljajočim pregledom slik vodi postopoma k točki najboljše osredotočenosti. Večkratno preseganje najboljše točke ostrine in nato popravljanje v nasprotni smeri se je izkazalo kot učinkovito za pridobitev občutka, kje je optimum; pravzaprav krožite okoli najboljše točke ostrine.

Če je fotoaparat priključen na prenosni računalnik, je priporočljivo uporabiti programsko opremo, ki vam bo olajšala to delo. Še posebej v astrofotografiji je programska oprema "ImagesPlus" velika pomoč pri osredotočanju. Modul za upravljanje kamere ImagesPlus je na voljo za približno 70 ameriških dolarjev na spletnem mestu http://www.mlunsold.com. Demo verzijo lahko zahtevate pri avtorju programske opreme.

Osredotočanje na zvezdo z "ImagesPlus":





Ni posebej za astrofotografijo, vendar je vseeno dobro orodje za ostrenje programska oprema "DSLR Remote", ki je zmožna prikazati posnetke enega za drugim v visoki povečavi, kar omogoča zanesljivo presojo ostrine prikazane zvezde. Ta programska oprema stane približno 95 ameriških dolarjev in jo lahko dobite na spletnem mestu http://www.breezesys.com/DSLRRemotePro/index.htm. Na voljo je tudi različica, ki traja 15 dni. Obe paketi programske opreme sta v angleščini.

Osredotočanje na zvezdo z "DSLR Remote":

2. Kamera z funkcijo Live-View

Z funkcijo Live-View je osredotočanje skoraj otročje lahko. Svetla zvezda se približa v sredino vidnega polja in grobo nastavi fokus v iskalniku. Nato je aktivirana funkcija Live-View, zvezda pa je pregledana v maksimalnem povečanju na zaslonu fotoaparata. S pritiskom na gumb za fokus na teleskopu je optimalna ostrina zelo hitro in zanesljivo najdena.

Še bolj priročno je, če se slika v živo lahko ocenjuje na monitorju priključenega prenosnega računalnika. Pri Canon EOS fotoaparatih z Live-View (od Canon EOS 1000D, 450D, 40D, 5D Mark II, 1D Mark III, 1Ds Mark III) je potrebna programska oprema in povezovalni kabel priložena v paketu fotoaparata.

Live-View na Luni s fotoaparatom Canon EOS 450D. Funkcija Live-View je izjemna pomoč pri nastavljanju ostrine fotoaparata na teleskopu:

Live-View na zaslonu prenosnega računalnika: osredotočanje ne more biti lažje, hitrejše in natančnejše:

Nevarnost zamegljenih posnetkov!

Uporaba dolgih goriščnih razdalj nosi veliko nevarnost zamegljenih posnetkov zaradi tresenja. Kljub popolnemu ostrenju lahko zaradi tega nastanejo neostri posnetki. Pri tem so problematični premik zrcala in zaporedje sprožilca fotoaparata tik pred ali med osvetlitvijo.

Oziroma odvisno od tega, kako stabilna je kombinacija montaže in stojala, ki nosi teleskop, včasih že najmanjši sunki te vrste lahko vplivajo na ostrino.

• Premik zrcala – Posledice hitrega premikanja zrcala navzgor pred sproženjem se lahko preprečijo, če je na fotoaparatu vklopljena "zaklepa zrcala". Prvi pritisk na sprožilec povzroči le dvig zrcala navzgor. Nato počakate nekaj sekund, dokler se vibracije ne umirijo, in sprožite še enkrat, da začnete osvetlitev.

Pri tem seveda uporabite kabelski ali oddaljeni sprožilec, sicer bi zaradi dotika sprožilno-gumba na fotoaparatu spet nastale vibracije.



Vklopljena zaklepa zrcala v meniju Canon EOS 40D.



• Zaporedje sprožilca – Tega ni mogoče preprečiti, saj zaklopkontrolira osvetlitev. Dokazal sem, da lahko premiki zaklopke dejansko vodijo do neostrih slik. Pravzaprav v teh primerih pomaga le bolj stabilna montaža. Glede na model fotoaparata lahko poskusite sprožiti fotoaparat medtem ko je vklopljena funkcija Live-View. Takrat se zaklop delno proži veliko "mehkeje".

Primeri posnetkov

Ta posnetek Lune je skorajda neobrezan in je bil posnet z 3700 milimetri goriščne razdalje s polnovzmetnim DSLR (Canon EOS 5D Mark II). Kot teleskop je služil zrcalni teleskop tipa "Maksutow-Cassegrain" pri odnosu odprtosti 1:14,6. Izpostavljeno je bilo treba 1/30 sekunde pri ISO 400.

Izsek iz prejšnje slike v polni velikosti. Razkriva, kako veliko podrobnosti Lune je mogoče zajeti z ostrim objektivom pri dolgi goriščni razdalji. Ta vrsta fotografiranja Lune je ena redkih priložnosti, da se lahko v astrofotografiji izkoristi veliko število megapiklov.

Nekoliko povečana slika Sonca, posneta skozi poseben H-Alpha filter, ki omogoča vidnost kromosfere Sonca. Goriščna razdalja posnetka je bila 2270 milimetrov.

Dvojne zvezde so hvaležna motivacija za fotografiranje skozi daljnogled brez sledenja. Tu je bilo osvetljeno le 30 sekund pri ISO 800 in goriščni razdalji 2800 milimetrov, da bi razvozlali dvojno zvezdo Mizar (rdeča puščica) v Velikem vozu. Skupaj s Alkorjem (desno) tvori par, ki je za golim očesom komaj opazen kot dvojna zvezda.

Teleskop z devetimi metri goriščne razdalje je bil potreben za upodobitev srca Meglice Orion. Razmerje odprtine je bilo 1:10, tako da je bilo zaradi velike svetlosti Meglice potrebno le 90 sekund ekspozicije pri ISO 1000 in je bilo mogoče odpovedati nadzor sledenja.