Deel 13 - Welke telescopen zijn geschikt voor astrofotografie

Het is geen gemakkelijke taak om uit het uitgebreide aanbod het juiste telescoop te kiezen dat past bij uw eigen behoeften en budget.

Deel 13: Welke telescopen geschikt zijn voor astrofotografie

Iemand die geïnteresseerd is in astronomie in het algemeen en astrofotografie in het bijzonder, zal op een gegeven moment de wens hebben om een eigen telescoop te bezitten. Hoewel visuele observaties al mogelijk zijn met het blote oog of met een verrekijker, en zelfs indrukwekkende astrofoto's kunnen worden gemaakt zonder telescoop (zie delen 1 tot 4 van deze tutorialreeks), geeft een telescoop pas toegang tot talloze zwakkere hemellichamen en/of objecten.

Het aanbod aan telescopen is enorm en aanvankelijk overweldigend, de reclamebeloften zijn groots. Deze handleiding zal daarom ingaan op de vraag welke telescopen geschikt zijn voor astrofotografie en welke aanbevolen kunnen worden. Om het vooraf te zeggen: er bestaat niet zoiets als de 'beste' telescoop voor alle doeleinden. De aangeboden constructies en optische systemen hebben elk specifieke voor- en nadelen, sommige zijn redelijk bruikbaar voor een breed toepassingsgebied, andere zijn specialisten en laten hun voordelen alleen zien bij het observeren van bepaalde objecten. Zelfs een grote, krachtige telescoop kan een verkeerde keuze zijn als de omvang en het gewicht ertoe bijdragen dat deze zelden wordt gebruikt vanwege de moeite en inspanning van het hanteren en transporteren.

In principe moet een telescoop voor astrofotografische doeleinden aanzienlijk hogere eisen stellen dan een apparaat voor visuele hemelobservatie. Terwijl voor puur kijken telescopen in het lagere prijssegment geschikt kunnen zijn, blijft voor fotografie alleen de keuze van betere, maar ook duurdere modellen over.

Hier is een selectie van belangrijke punten:

• Beeldkwaliteit

Op de optische as levert elke telescoop met een nauwkeurige optica een acceptabele beeldkwaliteit. Voor visuele doeleinden is dit voldoende, maar voor fotografie is het belangrijk dat de sterren ook scherp worden afgebeeld buiten de optische as, bij voorkeur tot in de hoeken van het beeld. Hoe groter de opnamesensor in de gebruikte camera is, hoe moeilijker het is om aan deze voorwaarde te voldoen.

• Verlicht veld

De meeste telescopen zijn niet in staat om een "full-frame sensor" van 24x36 millimeter zonder vignettering volledig te verlichten; dan ontstaan er bij elke foto donkere hoeken. Zelfs bij sensoren in "APS-C-formaat" (1,6x crop, 15x22 millimeter) vertonen sommige telescopen nog tekortkomingen op dit gebied.

• Oculairtrekker

Bij het gebruik van een digitale spiegelreflexcamera (DSLR) moet een oculairtrekker met een minimale diameter van twee inch aanwezig zijn. Maar ook de mechanische uitvoering van de oculairtrekker is belangrijk. Deze moet stabiel genoeg zijn, zodat na het aansluiten van een (in vergelijking met een oculair) zware DSLR geen kantelingen optreden. Voor een nauwkeurige en gevoelige scherpstelling is een overbrenging van de scherpstelmechanica een voordeel.

Stabiele 2-inch oculairtrekker met overbrengingsscharnier: Het grote zwarte wiel is voor grove scherpstelling, het gouden wiel heeft een tien keer grotere overbrenging en maakt fijne instelling mogelijk.

Deze oculairtrekker van Meade biedt ook een overbrenging bij het scherpstellen. In het gebied van de blauwe ring is er ook de mogelijkheid om de trekker rond de optische as te draaien om het beste beeldkader in te stellen.

Deze 1,25-inch oculairtrekker is te klein om er een digitale spiegelreflexcamera op aan te sluiten. Het chroomfinish verhult het feit dat deze volledig van kunststof is gemaakt en niet voldoet aan de fotografische eisen voor stabiliteit.





• Temperatuurstabiliteit

Gewoonlijk daalt de temperatuur gedurende een nacht continu. Afhankelijk van de gebruikte materialen voor de buis en de oculairtrekker kan de focus verschuiven door de temperatuur, en kan frequente herfocussing nodig zijn. Meer plezier geeft een apparaat waarbij herhaaldelijk scherpstellen ondanks dalende temperatuur zelden of nooit nodig is.

• Veldafvlakking

De meeste optische systemen van amateurtelescopen lijden aan veldkromming, wat betekent dat het scherptegebied geen vlak is, maar een halfbol. Dit leidt onvermijdelijk tot gedeeltelijke onscherpte op de foto's, afhankelijk van waarop is scherpgesteld. Hoe groter de opnamesensor is, hoe problematischer het wordt. Een speciale veldafvlakkingslens die speciaal is "ontworpen" voor een optisch systeem, kan dit verhelpen, maar is niet verkrijgbaar voor alle telescopen.

• Brandpuntsverhouding

De brandpuntsverhouding wordt berekend door de brandpuntsafstand te delen door de vrije objectieflensopening van de frontlens of de hoofdspiegel. Het resultaat is een getal dat identiek is aan het diafragma van een cameraobjectief. Hoe kleiner het getal, hoe sterker de telescoop is. Een hoge lichtsterkte betekent korte belichtingstijden, wat een groot voordeel is bij het fotograferen van zwakke deep-sky-objecten. Vanwege de korte belichtingstijden worden lichtsterke optieken ook wel "snel" genoemd, terwijl die met minder lichtsterkte worden aangeduid als "langzaam".

• Beeldfouten (aberraties)

Alleen telescopen met afbeeldingsfouten (aberraties) die zo gering zijn dat ze op de foto's nauwelijks of met moeite zichtbaar zijn, zijn fotografisch bruikbaar.

De beeldscherpte en het vermogen om veel licht te verzamelen, hangen alleen af van de vrije diameter van de telescoopobjectief (lens of spiegel), die door astronomen vaak opening wordt genoemd en in inches wordt uitgedrukt (1 inch = 2,54 centimeter). Voor fotografie is echter de brandpuntsverhouding, oftewel het diafragma, belangrijker, omdat daarvan de resulterende belichtingstijd afhankelijk is. Natuurlijk: als men langere brandpuntsafstanden wil met een "snelle" brandpuntsverhouding, worden automatisch ook grote openingen verkregen.

Het moet duidelijk worden vermeld dat de prijs, het gewicht en de afmetingen van een telescoop snel toenemen met toenemende opening.





Ontwikkeling van het gewicht en de prijs in relatie tot de opening van de telescoop. De grafiek is gebaseerd op de ACF-serie van Meade, maar het getoonde trend is praktisch toepasbaar op alle andere telescopen. Absolute prijzen en gewichten spelen in deze voorstelling geen rol en zijn weggelaten.

Natuurlijk zijn het ook de individuele wensen en voorkeuren die van belang zijn bij de telescoopkeuze. In het bijzonder bepaalt de brandpuntsafstand in combinatie met het sensorformaat de effectieve beeldhoek. Terwijl uitgestrekte hemellichamen zoals de Andromeda-sterrenstelsel en de Orionnevel al met 500 millimeter brandpuntsafstand volledig kunnen worden vastgelegd, vereisen kleinere objecten zoals de Ringnevel of een planeet aanzienlijk langere brandpuntsafstanden.

Lenzen of spiegels?

Een fundamenteel onderscheid bij telescopen ontstaat wanneer men de optische componenten bekijkt die het beeld produceren. Als het objectief alleen uit lenzen bestaat, wordt er gesproken van een lenzentelescoop of Refractor. Als alleen spiegels dienen als objectief, dan hebben we te maken met een spiegeltelescoop of een Reflector. Als zowel spiegels als lenzen het beeld produceren, wordt er gesproken van een catadioptrisch systeem.

1. De lenzentelescoop (Refractor)

De Refractor komt het meest overeen met wat een leek zich voorstelt bij een telescoop: aan het voorste einde van de buis bevindt zich een objectief bestaande uit minstens twee lenzen, terwijl aan het achterste einde de camera zonder verdere optische elementen wordt aangesloten. Een lenzentelescoop is daarom een sterk vereenvoudigde vorm van een telelens met een vaste brandpuntsafstand. Telelenzen zijn echter ingewikkelder gebouwd, waardoor hun lengte korter is dan de effectieve brandpuntsafstand. Bij refractors is dit niet het geval, waardoor de bouwlengte ongeveer overeenkomt met de werkelijke brandpuntsafstand.

Schematische weergave van een refractor. Het sterrenlicht komt van links binnen, raakt het objectief van glazen lenzen en wordt daarop geconcentreerd op de sensor van de camera in een brandpunt.





Refractors hebben te kampen met de problematiek van chromatische aberratie, een longitudinale kleurfout die ontstaat doordat het licht in de lenzen afhankelijk van de golflengte verschillend sterk gebroken wordt.



Schematische weergave van de longitudinale kleurfout (chromatische aberratie): Een lens fungeert tegelijkertijd als prisma en ontbindt het licht in zijn componenten. Voor elke golflengte (=kleur) ontstaat een ander brandpunt.



Een lens functioneert dus tegelijkertijd als prisma en ontbindt het licht in zijn spectrale componenten. Het gevolg hiervan is dat een enkelvoudige lens geen echt brandpunt heeft, maar de kleuren blauw, groen en rood in verschillend gepositioneerde brandpunten samenvoegt; in totaal resulteert dit in een "brandlijn". De effectieve brandpuntsafstand voor rood licht is daarbij langer dan die voor blauw licht. Een dergelijke lens is zowel voor visuele observatie als fotografie onbruikbaar, omdat de beeldkwaliteit door sterk uitgesproken, gekleurde halo's rond de sterren onaanvaardbaar is. Dergelijke lenzen, die om deze reden algemeen te vinden zijn in "speelgoedtelescopen", worden simpelweg Chromat genoemd.

Een verbetering wordt behaald door een objectief bestaande uit twee lenzen, geslepen uit verschillende glassoorten. Hiermee kunnen ten minste twee van de drie hoofdgolflengten in een brandpunt verenigd worden. De focuspositie van de derde (in de praktijk meestal van het blauwe licht) blijft echter verschillend, zodat bij heldere sterren ondanks de beste scherpstelling storende blauwe hoeken op de foto's verschijnen. Telescopen van dit type worden Achromat of Fraunhofer-telescopen genoemd en worden relatief goedkoop aangeboden. Voor fotografische doeleinden zijn ze vanwege de overgebleven kleurfouten niet of slechts beperkt geschikt. Hoe lichtsterker een refractorobjectief is, hoe groter de invloed van de chromatische aberratie is.



Schematische weergave van een Achromaat: Twee lenzen van verschillende glassoorten worden zo gecombineerd dat ten minste twee hoofdgolflengten (hier rood en groen) samengevoegd worden in een gezamenlijk brandpunt, terwijl het blauwe licht nog steeds een andere focuspositie heeft.

De achromatische refractor van Bresser met een opening van 5 inch en een geïntegreerde veldcorrectielens is al een indrukwekkend instrument. De overgebleven kleurfout zal zich manifesteren in de vorm van blauwe hoeken rond heldere sterren. Prijs: 480 euro.

Het objectief van deze refractor vertoont na het verwijderen van de dauwkap drie paar justageschroeven (één paar druk- en trekbouten). Hiermee kan het objectief zo worden gepositioneerd dat de optische as samenvalt met de lengtemiddellijn van de buis. In de praktijk zal een dergelijke justering echter zelden nodig zijn. De groenachtige coating van de lenzen voorkomt aanzienlijke lichtverliezen door reflectie.

De meest perfecte vorm van de refractor is de Apochromaat, waarbij een meestal drievoudig objectief zorgt voor de volledige eliminatie van de chromatische aberratie of deze ten minste zo sterk reduceert dat deze in de praktijk geen rol meer speelt. Een van de lenzen is vervaardigd uit een exotisch en kostbaar glassoort, waardoor het mogelijk is om drie golflengten te verenigen in één enkel brandpunt. Het resultaat is een volledig kleurrein beeld zonder storende kleurranden aan de rand van heldere objecten. Helaas voldoen de termen Apochromaat en het overeenkomstige bijvoeglijk naamwoord apochromatisch niet aan een industriële norm, waardoor er in de handel zeker apparaten zijn die weliswaar de naam Apochromaat dragen, maar in de praktijk toch een zichtbaar restant van de chromatische aberratie vertonen.



Schematische weergave van een Apochromaat: Een (meestal) drievoudig objectief is in staat om praktisch alle golflengten samen te bundelen in een gezamenlijk brandpunt – een foto zonder zichtbare kleurfout is het resultaat. Een van de lenzen moet hiervoor vervaardigd zijn uit een kostbaar speciaalglas.

Deze grotendeels kleurreproducerende apochromaat heeft 90 millimeter. De fabrikant is William Optics, de prijs ligt boven de 800 euro.

Een blik op de lens laat een hoogwaardige coating zien, omdat de lenzen bijna niet meer waarneembaar zijn. De brandpuntsafstand is 621 millimeter, de diafragmaverhouding 1:6,9.

Apochromaten van de fabrikant LZOS behoren tot de best gecorrigeerde refractors ter wereld. Hier afgebeeld is een lens met een opening van 115 millimeter (4,5 inch) en een brandpuntsafstand van 805 millimeter (diafragma 1:7). Inclusief buis en oculairtrekker moet daarvoor meer dan 3000 euro worden gereserveerd.

Twee apochromaten van Astro-Physics: De witte telescoop is een 6,1 inch refractor (155 millimeter opening) met een diafragmaverhouding van 1:7, de kleinere, opgezette telescoop een apochromaat met een opening van 4,1 inch bij diafragma 1:6 (brandpuntsafstand 630 millimeter). Men ziet duidelijk welk verschil twee inch opening maken qua grootte en gewicht.

Refractors met een opening groter dan 7 inch zijn nauwelijks meer draagbaar. Het grote apparaat op de volgende foto is een 10-inch apochromaat met diafragma 1:14, het opgezette, kleinere apparaat een 5,1-inch apochromaat met diafragma 1:8. Ze zijn vast gemonteerd in de koepel van de Sterrenwacht Welzheim.

Tussen de Achromaat en de Apochromaat moeten de ED-, Semi- of Halfapochromaten worden ingedeeld, waarbij met een meestal lenzenset een zichtbaar betere kleurencorrectie wordt bereikt dan bij een Achromaat, zonder echter de perfectie van een echte Apochromaat te bereiken.

Dit wordt mogelijk gemaakt door het gebruik van speciaal glas voor een van de twee lenzen. Wat betreft prijs zijn deze apparaten zeker interessant, en ook de fotografische prestaties van sommige modellen mogen er zijn.

Halfapochromaten dragen vaak de toevoeging "ED". De correctie van chromatische aberratie is aanzienlijk beter dan bij een Achromaat, zonder echter de perfectie van een echte Apochromaat te bereiken. De prijs-kwaliteitverhouding kan als evenwichtig en aantrekkelijk worden beschouwd. Dit apparaat met een opening van 80 millimeter en een brandpuntsafstand van 600 millimeter is al beschikbaar vanaf 350 euro:

Deze ED-Refractor heeft een opening van 100 millimeter (4 inch) en een brandpuntsafstand van 900 millimeter (diafragma 1:9). De prijs ligt rond de 700 euro.

Blik op de (niet afstelbare) lens van de eerder getoonde ED-60/800-Refractor:

Links een opname van de Orionnevel met een Achromaat. De blauwe randen rond de heldere sterren als gevolg van chromatische aberratie zijn duidelijk zichtbaar. Een Halfapochromaat (ED, rechterbeeld) vermindert deze beeldfout aanzienlijk:

De voor- en nadelen van de refractor liggen op de volgende gebieden:

• Eenvoudige bediening
• Afstelling van de optiek zelden of nooit nodig
• Snel gereed voor gebruik zonder lange afkoeltijd
• Beste keuze voor het fotograferen van de zon (zie Tutorial Nummer 6)
• Niet gevoelig voor zijdelings invallend strooilicht
• Geen obstructie in de lichtbundel door een secundaire spiegel (zie ook Spiegeltelescopen)
• Hoge transmissie zonder significant lichtverlies door verstrooiing en reflectie
• Sterrenbeeld zonder "stralen"
• De (theoretisch) best mogelijke beeldkwaliteit bij een gegeven opening (Apochromaat)
  
  
• Grootte en gewicht vanaf een opening van minstens zes inch bemoeilijken de bediening
• Chromatische aberratie van de Achromaten
• Hoge prijs van de Apochromaten
• Openingen vanaf 7 inch alleen nog praktisch als observatieapparaat
  
  

2. De Spiegeltelescoop (Reflector)

De lens van een spiegeltelescoop bestaat uit een holle spiegel, die bij benadering bolvormig is geslepen in een glas- of glaskeramisch materiaal en vervolgens van een reflecterend oppervlak wordt voorzien. Bij nadere beschouwing blijkt dat, afhankelijk van het type constructie, het oppervlak licht afwijkt van dat van een sferische holle bol.

Aangezien het brandpunt van een holle spiegel in de lichtbundel ligt, kan de camera (tenminste bij telescopen van de amateurklasse) niet direct daar worden geplaatst, want dan zou deze een te groot deel van het invallende licht blokkeren. Daarom hebben reflectoren een tweede spiegel, de zogenaamde secundaire spiegel. Deze is vóór het brandpunt geplaatst en leidt het gebundelde licht van de hoofdspiegel uit de buis, waar het vervolgens in het brandpunt wordt samengevoegd en de camera kan worden geplaatst.

Omdat de secundaire spiegel in de lichtbundel staat, moet deze worden vastgehouden met steunen, de "spinnen van de secundaire spiegel", die op hun beurt aan de binnenwand van de buis zijn bevestigd. De secundaire spiegel met de "spin" in de lichtbundel is dus een noodzakelijk kwaad waarvan de consequenties hieronder zullen worden besproken.

Belangrijk is allereerst het feit dat de secundaire spiegel op de foto niet als scherpe of onscherpe silhouet herkenbaar is afgebeeld. Afhankelijk van de diameter werpt hij echter een deel van de invallende stralenbundel in de schaduw, wat een verlies aan helderheid met zich meebrengt. Dit blijft echter beperkt: Zelfs een secundaire spiegel waarvan de lineaire diameter 30 procent van de hoofdspiegeldiameter uitmaakt, werpt slechts negen procent van het invallende licht in de schaduw.

De tweede invloed van de secundaire spiegel is een vermindering van het algemene beeldcontrast, dat des te sterker is naarmate de diameter van de secundaire spiegel groter is. Fotografisch gezien is deze invloed verwaarloosbaar, hooguit van belang bij visuele observatie van planeten met hun al lage contrastdetails. De strengen van de secundaire spiegel daarentegen laten zichtbare sporen achter op foto's, in de vorm van "stralen" rond heldere sterren.

De spider vorm wordt dubbel afgebeeld, waarbij het tweede beeld 180 graden verschoven is ten opzichte van de eerste. Een spin met vier armen produceert dus vier stralen van heldere sterren, een met drie spaken produceert er zes.



Een refractor beeldt sterren af zonder "stralen" (links). De spider-vinnen van een Newton-reflector daarentegen creëren door de diffractie van het sterrenlicht de afbeelding van stralen (rechts).



Spiegeltelescopen zijn over het algemeen vrij van chromatische aberratie, omdat de reflectie van het licht onafhankelijk van de golflengte plaatsvindt.

Drie veelvoorkomende typen spiegeltelescopen zullen hieronder worden gepresenteerd.

2.1 Newton-Reflector

Kleinere apparaten van dit type hebben een goedkope, sferisch geslepen hoofdspiegel, terwijl grotere apparaten een parabolische spiegel hebben waarvan de vorm afwijkt van de bolvorm om de beeldkwaliteit te verbeteren. Voordat het brandpunt wordt bereikt, buigt een elliptische, maar planparallele secundaire spiegel het licht 90 graden om door een gat in de buiswand. Dit betekent dat de kijkpositie of de positie van de camera zich aan het zijfront van de telescoopbuis bevindt, een aanvankelijk enigszins ongebruikelijke configuratie. Omdat bij telescopen van dit type slechts een enkel oppervlak optisch actief is, kunnen ze relatief goedkoop worden vervaardigd.

Voor fotografie zijn modellen met een grote spiegel met fijn gaas beter geschikt dan die met een kleine spiegel, om zelfs grotere sensors nog in de uiterste hoeken van het beeld te belichten. Dan wordt er ook gesproken over foto-geoptimaliseerde Newton-telescopen of gewoon een "fotonewton". Newtons kunnen worden vervaardigd met een grote opening en "snelle" openingen, maar vertonen vanwege het systeemontwerp buiten de optische as de beeldfout coma, die zich uit in komeetvormig vervormde sterren aan de rand van het beeld. Een extra lenssysteem in de oculairtrekker, een zogenaamde coma-corrector, biedt uitkomst.



Schematische voorstelling van een Newton-reflector: Het licht dat van links invalt, valt eerst op de holle spiegel, wordt door deze gebundeld en voor de aankomst bij het brandpunt naar buiten geleid door een 45 graden gekantelde vlakke spiegelvin uit de buis.

De kijkpositie bij een Newton-reflector bevindt zich aan de zijkant van de telescoop (rode pijl).

Blik in de opening van een Newton-reflector. Je ziet de vangspiegel die aan vier dunne spaken is bevestigd. Achteraan is de hoofdspiegel vaag te zien. Rechtsboven steekt de oculairtrekker uit.

Een fotografisch geoptimaliseerde Newton-reflector van het merk Vixen. Opnieuw is de oculairtrekker, waaraan de camera wordt bevestigd, gemarkeerd met een rode pijl. Dit apparaat heeft een opening van 8 inch (200 millimeter) en een brandpuntsafstand van 800 millimeter, wat resulteert in een "snelle" opening van 1:4. De telescoop kost ongeveer 1100 euro zonder een montage.

Het zicht in de opening van de Vixen-foto-Newton-reflector laat zien dat de vangspiegel een relatief grote diameter heeft om zelfs grotere sensors te belichten. De spaken waaraan de vangspiegel is opgehangen, zijn behoorlijk dik maar ook zeer stevig.

Een zeer eenvoudig gemonteerde versie van de Newton-reflector staat bekend als een "Dobson-telescoop". Vanwege de montage zijn dergelijke apparaten echter niet geschikt voor fotografische doeleinden.



Voor visuele doeleinden zijn de zogenaamde "Dobson"-telescopen erg populair. Het zijn zeer eenvoudige gemonteerde Newton-reflector, die echter vanwege de montage niet geschikt zijn voor lang belichte astrofoto's.

2.2 Cassegrain-Reflector

Ook bij dit type is de hoofdspiegel parabolisch gevormd. De vangspiegel daarentegen is niet, zoals bij de Newton, vlak maar convex-hyperbolisch (dus optisch actief) en zo geplaatst dat het bundel stralen terug reflecteert richting de hoofdspiegel. Deze is in het midden doorboord, zodat een oculair of camera aan het achterste uiteinde van de tubus kan worden bevestigd. De kijkpositie komt dus overeen met die van een refractor.



Schematische voorstelling van een Cassegrain-reflector: De hoofdspiegel (rechts) bundelt het invallende licht op de secundaire spiegel (links). Deze reflecteert het door een centrale opening in de hoofdspiegel, waar het uiteindelijk buiten de buis op een brandpunt wordt samengevoegd.

De oculairtrekker van een Cassegrain-reflector, waaraan ook een camera kan worden aangesloten, bevindt zich aan de achterkant in de kijkrichting van de telescoop (rode pijl), net zoals bij een refractor:





Cassegrain-reflector worden nog maar zelden aangeboden. Hun beeldveld is gebogen en vertoont buiten de optische as beeldfouten, waaronder coma. Alleen met een passende corrector uit een afgestemd linsensysteem kunnen deze fouten tot een aanvaardbaar niveau worden teruggebracht, wat resulteert in een fotografisch bruikbare telescoop met voldoende groot beeldveld voor het sensorformaat van een digitale spiegelreflexcamera.

2.3 Ritchey-Chrétien-Reflector

Hij lijkt sterk op de Cassegrain-reflector, maar gebruikt twee hyperbolische spiegels, een voor de hoofdspiegel en een voor de fangspiegel. Hierdoor kan de coma van de Cassegrains worden geëlimineerd, maar niet de beeldveldkromming die nog steeds moet worden bestreden door een corrector van lenzen. Dan levert dit type constructie echter een goede beeldkwaliteit tot in de hoeken van zelfs grotere beeldsensoren. Dit kan een reden zijn waarom veel van 's werelds grootste telescopen op aarde en de Hubble-ruimtetelescoop zijn uitgevoerd als Ritchey-Chrétien-reflector.

Zulke onvoorwaardelijk ontworpen instrumenten voor fotografische doeleinden worden af en toe ook wel aangeduid als astrograf. Veel van de Ritchey-Chrétien-refractoren worden alleen met een relatief grote opening gefabriceerd en zijn behoorlijk duur. Ze zijn dan ook voorbehouden aan de ambitieuze amateur.

Schematische voorstelling van de Ritchey-Chrétien-reflector: De lichtweg is absoluut identiek aan die van een Cassegrain-reflector; alleen hebben de twee spiegels een iets afwijkende oppervlaktevorm, zodat beeldfouten buiten de optische as beter kunnen worden gecorrigeerd:

Een Ritchey-Chrétien-reflector met 20 inch (50 centimeter) opening is bijna een professioneel apparaat. Alleen al de telescoop van RCOS, VS, kost 46000 euro, zonder montering.

De voor- en nadelen van een reflector kunnen als volgt worden samengevat:

• Grote openingen tegen relatief lage kosten (Newton)
• Geen chromatische aberratie
• Soms zijn er lichtsterke versies beschikbaar (Newton)
• Gemiddelde opwarmtijd dankzij een naar voren open tubus
• Zeer hoge beeldkwaliteit voor grote beeldsensoren (Ritchey-Chrétien met beeldveldafvlakkingslens)
• Bouwlengte aanzienlijk korter dan de brandpuntsafstand (Cassegrain, Ritchey-Chrétien)
  
  
• Dankzij de open tubus kan vuil op de hoofdspiegel terechtkomen
• Afstelling van de spiegels (collimatie) is van tijd tot tijd nodig
• Licht- en contrastverlies door de secundaire spiegel in de lichtweg
• Lichtverlies door de beperkte reflectiegraad van de spiegels
• Beperkt gebruik voor zonneobservatie
• Beperkt gebruik voor aardobservaties overdag (bijv. vogels)
• Stralingsvorming rond heldere sterren door de stutten van de fangspiegel
  
  
  
  Drie paar schroeven (elk een druk- en trekmoer) stellen de fijnafstelling van de hoofdspiegel in een Newton-reflector in staat. De afbeelding toont de achterkant van de tubus.
  
  
  
  

Met drie extra schroeven kan de fangspiegel van een Newton-reflector in de optimale positie worden gebracht. De optische justage van een Newton-telescoop is geen hogere wiskunde, maar moet wel eerst worden geleerd.

3. Het catadioptrisch systeem

Catadioptrische telescopen gebruiken spiegels en lenzen voor beeldvorming, maar zijn gebaseerd op de Newton- en Cassegrain-reflectoren zoals hierboven beschreven bij de spiegeltelescopen. Achter het idee om een extra lenselement aan het voorste uiteinde, dus in het gebied van de ingangspupil, te plaatsen, ligt de wens om de beeldkwaliteit buiten de optische as te verbeteren, vaak in combinatie met een eenvoudiger en daardoor goedkoper te produceren oppervlaktevorm van de hoofdspiegel. Het gebruikte lenselement leidt tot een resulterende chromatische lengtefout die echter - in vergelijking met een achromatische refractor - minimaal is en in de praktijk nauwelijks merkbaar. Als het toegevoegde lens dun en asferisch geslepen is, wordt deze ook wel een "Schmidt-plaat" genoemd en wordt de telescoopbenaming voorafgegaan door "Schmidt-". Als de lens een relatief dikke, sferisch vervaardigde meniscus is, wordt gesproken van een "Maksutov-telescoop".

De lens dient tegelijkertijd als bevestigingsmogelijkheid voor de secundaire spiegel, zodat de houder van de fangspiegel kan vervallen en er geen stralen ontstaan bij heldere sterren.

3.1. Schmidt-Cassegrain

De structuur komt grotendeels overeen met een Cassegrain-reflector, aangevuld met een asferische Schmidt-plaat. Dit maakt het mogelijk om een bolvormige (sferische) vorm van de hoofdspiegel te hebben die goedkoper te produceren is. Tegelijkertijd wordt de coma verminderd, wat theoretisch resulteert in een goede beeldkwaliteit. Helaas is de productie van de asferische Schmidt-plaat problematisch. Niet altijd slaagt dit met de gewenste nauwkeurigheid, waardoor de effectieve prestaties van sommige Schmidt-Cassegrain-telescopen onder de verwachtingen blijven. Toch was dit type telescoop lange tijd populair bij amateurs, omdat relatief grote openingen en brandpuntsafstanden kunnen worden gerealiseerd met bescheiden afmetingen van de telescoop. Een ander probleem bij veel modellen is dat de belichting van grote sensoren van digitale spiegelreflexcamera's niet lukt - sterke vignetteringen in de vorm van donkere beeldeinden vertroebelen het beeld.



Schematische voorstelling van een Schmidt-Cassegrain-telescoop: In tegenstelling tot een Cassegrain-reflector is er een frontlens, die een Schmidt-plaat wordt genoemd. Het is asferisch gevormd en maakt goedkopere spiegels en een correctie van beeldfouten buiten de optische as mogelijk.

Celestron is de bekendste fabrikant van Schmidt-Cassegrain-telescopen. Het hier afgebeelde model heeft een opening van 8 inch (200 millimeter) en een brandpuntsafstand van 2000 millimeter, dus een verhouding van 1:10. De vrij grote vangspiegel is aan het Schmidt-paneel bevestigd, waardoor steunstangen overbodig worden. Dankzij het gecoate Schmidt-paneel is de hoofdspiegel zichtbaar. De buis zonder de montage is te verkrijgen voor ongeveer 1150 euro.

Aan deze telescoop is alleen de vangspiegel verstelbaar. Nadat de centrale afdekking is verwijderd, worden de desbetreffende afstelschroeven zichtbaar.

3.2 Maksutov-Cassegrain

In principe komt het overeen met de Schmidt-Cassegrain, alleen wordt in plaats van het Schmidt-paneel een meniscuslens gebruikt. Alle oppervlakken zijn sferisch, dus ze kunnen goedkoop en met hoge precisie worden geproduceerd. De secundaire spiegel bestaat uit een oppervlak aan de achterkant van de meniscuslens, bedekt met een reflecterende laag. Het optische principe staat garant voor een hoge beeldkwaliteit en wordt vooral toegepast in zeer compacte, kleinere telescopen en in sommige fotografische lenzen. Met een toenemende opening wordt een Maksutov-Cassegrain-telescoop vanwege de dikke meniscuslens behoorlijk zwaar.

Vanwege de meestal "trage" openingsverhoudingen moeten lichtzwakke deep-sky-objecten lang worden belicht. De voordelen van de Maksutov-Cassegrain komen vooral tot uiting bij de fotografie van de maan en de planeten.



Schematische weergave van de Maksutov-Cassegrain-telescoop: De lichtweg is vergelijkbaar met die van een Schmidt-Cassegrain, alleen wordt in plaats van het Schmidt-paneel een sferisch geslepen meniscuslens gebruikt, waarop aan de achterkant de vangspiegel is aangebracht.

Deze handzame Maksutov-Cassegrain-telescoop van Meade heeft een opening van 5 inch (exact 127 millimeter) en een brandpuntsafstand van 1800 millimeter, dus met een openingsverhouding van 1:15 behoorlijk lichtzwak. De maan en de planeten zijn bijzonder geschikte doelen voor zo'n optiek. Helaas is deze telescoop alleen verkrijgbaar inclusief de vorkmontage; de prijs bedraagt dan 900 euro.

Het zicht van voren op de Maksutov-Cassegrain-telescoop laat de gecoate meniscuslens zien, waarop aan de achterkant de vangspiegel is aangebracht, hier goed te herkennen als reflecterende, heldere schijf.

3.3. Schmidt-Newton

De lichtweg komt in wezen overeen met die van een Newton-reflectortelescoop, alleen wordt in het gebied van de opening van de telescoop een correctielens aangebracht. Veel van wat gezegd is over de Schmidt-Cassegrain is ook van toepassing op de Schmidt-Newton. De correctielens maakt het gebruik van een sferische hoofdspiegel mogelijk en vermindert de resulterende coma. Echter, ook de niet onproblematische productie van het Schmidt-paneel kan bij dit systeem de algehele prestaties beïnvloeden. Lichtsterke, snelle optieken zijn beschikbaar.



Schematische weergave van de Schmidt-Newton-telescoop: In tegenstelling tot een Newton-reflectortelescoop bevat deze telescoop een Schmidt-paneel als frontlens. Deze dient op haar beurt als bevestigingsmogelijkheid voor de vangspiegel, waardoor de steunstangen kunnen worden weggelaten.

Deze Schmidt-Newton-telescoop van Meade heeft een opening van 8 inch (200 millimeter) en een brandpuntsafstand van 810 millimeter, wat resulteert in een "snelle" openingsverhouding van 1:4. De Schmidt-correctielens is duidelijk te herkennen, in het midden waarvan de vangspiegel is bevestigd. De prijs voor een dergelijke telescoop bedraagt ongeveer 715 euro.

3.4 Maksutov-Newton

Opnieuw dient de Newton-reflectortelescoop als basis, aangevuld met een meniscuslens in de opening om de beeldfouten van de sferische hoofdspiegel te corrigeren. Voornamelijk beschikbaar zijn apparaten met zeer kleine vangspiegels. Deze zijn ideaal voor zeer gedetailleerde opnamen van de maan en de planeten, maar vanwege de grootte van de vangspiegel zijn ze niet in staat om de beeldsensor van een digitale spiegelreflexcamera zonder vignettering te verlichten.



Schematische weergave van de Maksutov-Newton-telescoop: Een meniscuslens dient als frontlens, verder komt deze in wezen overeen met de Schmidt-Newton-telescoop.

Deze Maksutov-Newton-telescoop van Intes Micro heeft een opening van zeven inch (180 millimeter) en een brandpuntsafstand van 1080 millimeter (verhouding 1:6). De inkijk is zijdelings en van boven (rode pijl). Het afgebeelde apparaat met eersteklas optiek kost ongeveer 1800 euro.

De meniscuslens van de hieronder voorgestelde Maksutov-Newtons draagt in het midden de zeer kleine vangspiegel, die slechts lineair 18 procent van de totale diameter uitmaakt. Optioneel kan het apparaat ook met diafragma 1:8 worden besteld, dan is de vangspiegel nog kleiner (13 procent van de opening). Deze kleine vangspiegels zorgen weliswaar voor een uitstekend beeldcontrast, maar verlichten zelfs de sensor van een digitale spiegelreflexcamera met "crop factor" niet. Hiermee zijn het specialisten voor gedetailleerde opnamen van de maan en de planeten.

Deze Bresser Maksutov-Newton lijkt bijna op een normale Newton-reflector, waarvan de vangspiegel in de lucht lijkt te zweven vanwege de zeer effectieve coating van de meniscuslens die bijna alle lichtreflecties onderdrukt. Het zicht is - typisch voor Newton - van opzij (rode pijl). Het apparaat heeft een opening van ongeveer 6 inch (152 millimeter) en een brandpuntsafstand van 740 millimeter, wat overeenkomt met een diafragma van 1:5. De prijs bedraagt ongeveer 1000 euro.

De vangspiegel van de Bresser Maksutov-Newtons is aanzienlijk groter dan die van het Intes Micro-model. Hierdoor lukt het echter om sensoren in het APS-C-formaat (digitale spiegelreflexcamera met 1,6x crop factor) te verlichten.

Varianten

Naast de beschreven vormen bestaan er nog tal van varianten die als exotisch moeten worden beschouwd. Velen beloven een nog betere beeldkwaliteit ten opzichte van het 'origineel' door een lichte wijziging in de oppervlaktevorm van de hoofdspiegel en/of vangspiegel en/of correctielens.

Een voorbeeld hiervan zijn de 'Advanced Coma-Free'-telescopen van Meade, waarvan de beeldkwaliteit kon worden verbeterd ten opzichte van een Schmidt-Cassegrain.

Relatief nieuw op de markt zijn telescopen van Meade, die door de fabrikant worden aangeduid als 'Advanced Coma-Free'-telescopen. Vanwege deze vooruitgang heeft Meade geen Schmidt-Cassegrain telescopen meer in het assortiment. Afgebeeld is het model met 8 inch opening (200 millimeter). De brandpuntsafstand is 2000 millimeter (diafragma 1:10). Het is aan te raden om met een kleinere brandpuntsafstand te beginnen, aangezien het nauwkeurig volgen van zo'n telescoop bij lange belichtingstijden geen eenvoudige taak is. Voor de telescoop zonder montage moet ongeveer 1380 euro worden betaald.

Beeld van voren in de Advanced Coma-Free-telescoop. De coating van de frontlens is van zeer hoge kwaliteit, omdat bijna alle reflecties worden uitgeschakeld - de vangspiegel lijkt in de lucht te zweven. Ook zichtbaar zijn de justeerschroeven van de vangspiegel en de hoofdspiegel verder achterin de telescoop. De lineaire diameter van de vangspiegel bedraagt maar liefst 38% van de opening. Hij houdt 14% van het oppervlak van de pupil tegen - beide zijn acceptabel bij fotografisch gebruik.

De voor- en nadelen van katadioptrische telescopen in het kort:

• Gesloten systeem, dus weinig risico op vervuiling van de hoofdspiegel
• Praktisch geen chromatische aberratie
• Bouwlengte aanzienlijk korter dan de effectieve brandpuntsafstand (behalve Schmidt-Newton en Maksutov-Newton)
• Geen straling rond heldere sterren, omdat er geen vangspiegelstutten zijn
• Hoge beeldkwaliteit bij zorgvuldige fabricage
• Lange afkoeltijden (bijv. na het transport vanuit de verwarmde woning naar buiten)
• Afstelling van de spiegels (collimatie) van tijd tot tijd noodzakelijk
• Licht- en contrastverlies door de secundaire spiegel in de lichtbaan
• Lichtverlies door de beperkte reflectiegraad van de spiegels
• Beperkt gebruik voor zonneobservaties
• Beperkt te gebruiken voor aardobservaties overdag (bijv. vogels)
• Grote frontlens vatbaar voor dauwvorming
• Zwaar gewicht (vooral de Maksutov-apparaten)
  
  
  
  In de onderstaande tabel worden de belangrijkste systemen en hun geschiktheid voor astrofotografie opgesomd, twee refractoren, reflectoren en katadioptrische systemen. Omdat geen enkel type telescoop even geschikt is voor alle toepassingen, bevat de tabel een indeling naar de verschillende astronomische onderwerpen.

Aanbeveling

Feiten zijn één ding, meningen een ander. Daarom wil ik vanuit mijn subjectieve oogpunt geen concrete aanbeveling onthouden.

Voor beginners in de astrofotografie, uitgerust met een digitale spiegelreflexcamera die lang belichte opnamen van zwak verlichte hemellichamen willen maken, zou ik een kleine, apochromatische refractor aanraden met een brandpuntsafstand tussen 400 en 600 millimeter. Hiermee blijven de problemen van nauwkeurige tracking tijdens de belichting beperkt, terwijl toch een overvloed aan aantrekkelijke onderwerpen (sterrenhopen, nevels, sterrenstelsels) binnen bereik ligt. Zo'n apparaat is compact en uiterst eenvoudig te hanteren, mits de opening maximaal vier inch is. De benodigde montage (zie Tutorial Nummer 9 van de serie "Astro- en hemelfotografie") blijft ook qua gewicht en prijs binnen de perken. Mocht er een budgetprobleem ontstaan, dan kan een half-apochromaat of ED-refractor een bruikbaar alternatief zijn. In elk geval moet u voor de aanschaf verduidelijken of er voor het door u gekozen model een werkende veldafvlakker beschikbaar is.

Met behulp van een Barlow lens kan de effectieve brandpuntsafstand van zo'n refractor worden verlengd, wat gedetailleerde foto's van de maan mogelijk maakt. Bovendien opent dit de weg naar foto's van de zon in wit licht of H-alfa licht met een dergelijke telescoop (zie Tutorial Nummer 6 van de serie "Astro- en hemelfotografie").

Indien later, met de opgedane ervaring, langere brandpuntsafstanden (1000 tot 1500 millimeter) worden gebruikt, is het moeilijker om concrete aanbevelingen te doen. Voor deep-sky objecten met lange belichtingstijden kan een Newton-reflector met coma-corrector, een Schmidt-Newton of een Maksutov-Cassegrain telescoop geschikt zijn, tenzij u dieper in de buidel wilt tasten en voor de ultieme oplossing een grote apochromatische refractor (tot zes of zeven inch opening) of een Ritchey-Chrétien-reflector wilt aanschaffen.

Indien u voornamelijk geïnteresseerd bent in het fotograferen van planeten en gedetailleerde foto's van de maan, moet u langere brandpuntsafstanden hanteren, maar dan wellicht liever met een web- of videocamera (zie Tutorial Nummer 14 van de serie "Astro- en hemelfotografie") in plaats van een digitale spiegelreflexcamera willen werken. Dan vervalt de eis voor een groot, goed verlicht beeldveld en worden de keuzemogelijkheden ruimer. Dan kunt u overwegen een Schmidt-Cassegrain, Maksutov-Cassegrain, Maksutov-Newton of een langbrandpuntige Newton-reflector te gebruiken, elk met openingen van acht tot veertien inch.

Dankbetuiging

Mijn dank gaat uit naar Fernrohrland, Fellbach (www.fernrohrland.de). Daar mocht ik een groot aantal van de telescoopafbeeldingen in deze tutorial vastleggen en in lange gesprekken de actuele marktsituatie bespreken, zonder welke deze tutorial niet compleet zou zijn.

Alle genoemde prijzen zijn richtprijzen van april 2009.