Del 11 - Bruke teleskopet som objektiv.

Når lange og lengste brennvidder er nødvendig, er det ofte bedre å koble et astronomisk teleskop til kameraet i stedet for et fotolinse.

Del 11: Bruke teleskop som linse

Astrofotografer er umettelige når det gjelder lengselen etter lange brennvidder. Grunnen til det er raskt funnet: Mange objekter på nattehimmelen virker veldig små eller til og med små på grunn av deres store avstand. For de som ønsker å ta detaljerte og formatfyllende bilder av dem, er det uunngåelig med lange brennvidder med tilsvarende små bildevinkler.

Alle produsenter av systemkameraer imøtekommer ønsket om lange brennvidder gjennom sitt utvalg av telelinser. Utvalget strekker seg delvis opp til 600 millimeter, og til og med 800-millimeter linser finnes som tilbehør til digitale speilreflekskameraer. Generelt sett kunne man gjøre mye med disse "super telefotoobjektivene" i astronomi, spesielt siden lysstyrkene på 1:4,0 og 1:5,6 for objektiver med slik brennvidde er nesten sensasjonelt gode. Men, ja, hvis det ikke var for den ekstremt høye anskaffelsesprisen, som i ekstreme tilfeller kan nå en høy fire- eller femsifret euro-beløp.

Naturlig nok er ikke disse telefotoobjektivene spesielt designet for astrofotografer, men er hovedsakelig populære innenfor områdene sport, dyre- og reportasjefotografering. Som kompensasjon for den høye prisen tilbys en utmerket bildekvalitet selv med fullt åpen blender.

Men det ville ikke være rettferdig å begrense et slikt super telefotoobjektiv til sitt linsesystem. For å tilfredsstille kundenes krav, er de utstyrt med et autofokussystem, en justerbar blender, en omfattende korreksjon for nærbilder og ofte også en bildestabilisator. Alle ting som er viktige og nyttige for klassisk fotografering, men som ikke har noen betydning i astrofotografering, selv om de selvfølgelig øker kostnadene.

Til den høye prisen bidrar også de mange linsene som er nødvendige for å konstruere et allsidig teleobjektiv: Ikke sjelden er opptil 18 linser samlet i et slikt objektiv.



Et telefotoobjektiv brukt i astrofotografering.



For de som uansett vil drive med astrofotografering og ta bilder med lange brennvidder, kan man bruke et astronomisk teleskop i stedet for de dyre telefotoobjektivene. Men allerede på dette stadiet vil jeg dempe forventningene: Selv et astronomisk teleskop med høy fotografisk avbildningsytelse er ikke tilgjengelig til lavpris.

Men et teleskop inneholder betydelig færre linser (eller speil i stedet for linser), tilbyr verken autofokus eller bildestabilisator, ja, har ikke engang en blender, og prisene er derfor betydelig lavere enn for et fullverdig fotoobjektiv. Og det er nesten ingen øvre grense for brennvidder; selv brennvidder over 800 millimeter kan dekkes av rimelige amatorteleskoper. "Vanlige" amatorteleskoper finnes med brennvidder opp til omtrent 4000 millimeter med en blender på 1:10.

La oss oppsummere forskjellene mellom teleobjektiver og teleskoper i en tabell:

Hva betyr tallene på teleskopene?

Karakteristikkene til fotolinser er brennvidde og blender, det vil si den største justerbare blenderåpningen. Alle som tar fotografering seriøst, er kjent med disse tallene.

Astronomer er mer interessert i åpningen, altså diameteren på inntruppupillen (frontlinse eller hovedspeil) og angir til forvirring for mange også dette i tommer (forkortelse "). Brennvidden er derimot ikke så viktig for dem.

Hvis for eksempel et teleskop tilbys som følger: 8" Schmidt-Cassegrain, F/10, betyr det i klartekst:

Teleskopet er et speilteleskop av designen "Schmidt-Cassegrain". Åpningen er 8 tommer. 8 tommer tilsvarer ca. 200 millimeter (1 tomme = 25,4 millimeter). Blenderforholdet (altså blenderen) er 1:10. Brennvidden må derfor beregnes: 10 * 200mm = 2000 millimeter!

Avv og til blir bare åpningen og brennvidden oppgitt. Så står det for eksempel på fatningen av et (gammelt) teleskop: D 75 mm F 1200 mm. Det betyr at den frie diameteren på frontlinse er 75 millimeter, brennvidden er 1200 millimeter. Blenderforholdet beregnes da til 1:16 (1200 :75).



Dette teleskopet er utstyrt på linsen med betegnelsene "D155mm" og "f 7" (piler). Diameteren er derfor 155 millimeter, blenderforholdet er 1:7. Ved multiplikasjon beregner brennvidden seg til 1085 millimeter.

Billedfeil

De fleste amatørteleskoper er primært beregnet for visuell observasjon. Når de brukes fotografisk, kan følgende problemer oppstå:

Vignettering – mørke hjørner på bildet som oppstår fordi bildefeltet som et teleskop belyser, er mindre enn diagonalen til sensoren. Ikke mange teleskoper er i stand til å belyse en fullformatsensor (24 x 36 millimeter) av høy kvalitet. Det er et mye større utvalg av brukbare teleskoper for mindre sensorer (APS-C-format).



Dette bildet av Pleiadene ble tatt etter at en fullformatkamera ble koblet til et teleskop. Tydeligvis klarer ikke teleskopet å belyse sensoren fullt ut, som den kraftige vignetteringen viser.



Bildefeltkrumning – hvis "skarphetplanet" ikke er en flat overflate, men en hul kule, lider teleskopet av bildefeltkrumning. Jo større bruktsensor er, desto mer vil denne svakheten vise seg som uskarpe stjernebilder i kanten av bildefeltet når fokuseringen er nøyaktig på bildets midtre del.

Løsningen er såkalte "bildeplanskorrektorer", et ofte todelt system, for å jevne ut det "krumme" bildefeltet og dermed skape skarphet over hele bildet. Bildeplanskorrektorer må være tilpasset det spesifikke teleskopets optikk, det vil si, strengt tatt burde det til ethvert teleskop med bildefeltkrumning finnes en skreddersydd bildeplanskorrektor, noe som i praksis ikke er tilfelle.



Stjernene blir uskarpe i kantene på grunn av bildefeltkrumning når fokuseringen er nøyaktig på bildets midtre del. Hvis man fokuserer på stjernene i kantene av bildefeltet, vil midten av bildet være uskarp.



Uskarphet i bildets hjørner – ved fokusering på bildets midtre del kan det oppstå uskarphet i de perifere bildeområdene, ikke bare på grunn av bildefeltkrumning (se over), men også andre alvorlige bildefeil kalt "aberrasjoner". Det er hovedsakelig "koma" som forverrer stjernebildene i bildets hjørner.

For eksempel lider Newton-speilteleskoper systematisk av koma utenfor den optiske aksen. I visse grenser kan bildekvaliteten mot kanten bli sterkt forbedret ved bruk av et linsesystem ("koma-korrektor").



Hvis stjernene ser ut som små kometer med haler i kantene, er bildefeilen "koma" i spill.



Plassering av skarphetplanet – med noen teleskoper kan det hende at man ikke får et skarpt bilde av et fjernt motiv med et tilkoblet speilreflekskamera. Dette gjelder spesielt Newton-teleskoper. I et slikt tilfelle kan det noen ganger bare hjelpe å bytte okularekstenderen med en flatere modell for å få kameraet inn i skarphetplanet.

Er teleskoper en erstatning for objektiver?

Når man leser om de potensielle bildefeilene nevnt ovenfor, kan dette spørsmålet stilles på nytt. Derfor en kort oppsummering:

1. Astronomiske teleskoper er ikke objektiver; de fleste er gode for visuell observasjon, men bare begrenset anbefalt for fotografering. En diskusjon om hvilke teleskoper som gjør seg bra i astrofotografi med kamera festet følger i opplæring nr. 13 i serien "Astro- og himmelfotografering" ("Hvilke teleskoper egner seg for astrofotografi").
   
   
2. Med mange teleskop møter man problemet med at det kan oppstå bildefeil i kantene av bildet, som ikke alltid kan korrigeres med et linsekorreksjonssystem. Noen teleskopoptikk har problemer med å belyse sensoren til et digitalt speilreflekskamera helt ut i bildekantene. Dette gjelder selv for Crop-kameraer med en sensor på rundt 14 x 22 millimeter, men enda mer for fullformatkameraer (sensorsize 24 x 36 millimeter). Hvis man vil bruke et fullformatkamera på et teleskop, må man derfor ty til de få teleskopmodellene som kan produsere et brukbart bilde over hele sensorens flate.
   
   
3. Ved brennvidder over 500 millimeter er det likevel ingen alternativ til teleskopet, i det minste når man vurderer kostnadene for super-teleobjektiver.
   
   

Brennviddeforlengelse

For å forlenge brennvidden til et teleskop tilbys såkalte "Barlow-linser". Disse fungerer som en telekonverter for fotolinser og monteres mellom teleskopet og kameralinsen. Avhengig av modell kan du oppnå forlengelsesfaktorer fra 1,5 til 5 ganger.

Typisk er den doble forlengelsesfaktoren, som dobler den effektive brennvidden til teleskopet, men reduserer blenderåpningen med to hele blendertrinn. Det betyr at fra et teleskop med en brennvidde på 800 millimeter og blender 1:4,0, blir det en optikk med 1600 millimeter brennvidde på blender 1:8. Eksponeringstiden må altså firedobles! En Barlow-linse med en forlengelsesfaktor på 1,5x ville fra det nevnte teleskopet resultere i et system med 1200 millimeter brennvidde og (cirka) blender 1:5,6, det vil si at eksponeringstiden må dobles sammenlignet med bruken uten telekonverter.

En positiv bieffekt av Barlow-linsen er at kameraet bare fanger opp bildets midtparti, og bildefeilene i kantene utenfor bildefeltet forsvinner.



Bilde av månen med et teleskop med lang brennvidde og en fullformatkamera. Teleskopet belyser ikke sensoren fullstendig; vignettering er resultatet.

Det samme kameraet på samme teleskop produserer et feilfritt bilde etter at brennvidden ble forlenget med en Barlow-linse. Brennviddeforlengelsen førte til en større avbildning av kratrene:

Brennviddereduksjon

Også det motsatte av Barlow-linsen eksisterer, nemlig et linsesystem for å redusere den effektive brennvidden. Det kalles "Shapley-linsen", "Focalreducer" eller bare "Reducer", og festes også mellom teleskopet og kameraet. Det finnes ulike modeller med faktorer mellom 0,8 og 0,33.

Blendeforholdet endres med samme faktor som brennvidden, det vil si at bruk av en Shapley-linse gir høyere lysstyrke og dermed forkorter nødvendig eksponeringstid.

Noen Shapley-linser fungerer samtidig som feltplanlinser, det vil si at de gjør en buet skarphet til et flatt område. Dette fungerer selvfølgelig bare med teleskoper som disse Shapley-linsene er utviklet for, og ikke universelt på alle kikkertene.

Problemene med å bruke Shapley-linser er at bildet som projiseres på sensoren må bli mindre, det vil si at randområder på bildet blir synlige, som tidligere lå utenfor bildefeltet. Eventuelle avbildningssvakheter utenfor bildesenteret vil derfor forsterkes.



Igjen et bilde av månen, tatt med et fullformatkamera på et teleskop med lang brennvidde. Sensoren er utilstrekkelig opplyst (svarte bildekantene).

Det samme kameraet på det samme teleskopet, etter at brennvidden er redusert med en Shapley-linse. Størrelsen på kraterne i avbildningen har blitt mindre, og vignetteringen også! Denne kombinasjonen er derfor ubrukelig:

Kameraanslutning

For å koble et digitalt speilreflekskamera (DSLR) til et teleskop, må teleskopet ha en okularuttrekk med en diameter på 2 tommer (= 5,08 centimeter). Mindre diametere som den fortsatt vanlige 1,25-tommers tilkoblingen på nybegynner-teleskoper egner seg ikke, fordi åpningen ikke er tilstrekkelig for å belyse en DSLR-sensor og ville forårsake kraftig vignettering. Bare med en Barlow-linse vil hele bildefeltet fortsatt kunne opplyses.

De fleste teleskop som er tilgjengelige i handelen har den nødvendige 2-tommers tilkoblingen, der et 2-tommers okular settes inn for visuell observasjon. Dette okularet brukes ikke til fotografering. I stedet settes kameraet inn i okularuttrekket. Dette innebærer at bildebrikken er plassert i brenneplanet på teleskopet, derav betegnelsen "fokalfotografering".

Det trengs to mekaniske deler uten optiske komponenter:

T2-adapter – Den har på den ene siden en bajonettkobling som passer til kameraet som brukes, og på den andre siden et standardisert "T-gjenge". T2-adaptere tilbys for alle vanlige kamerabajonetter, for eksempel Canon EOS, Nikon F, Pentax K osv. Ved anskaffelse er det viktig å kjøpe den riktige T2-adapteren for sitt eget kamera.

Lenke til en leverandør av T2-adaptere for ulike kamera-systemer:

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

2-tommers hylse – Denne hylsen har en diameter på 2 tomme...

Til venstre er T2-adapteren med Canon EOS-bajonett, i midten er 2-tommers hylsen:

Digitale speilreflekskamera med montert T2-adapter og innstukket 2-tommers hylse. Begge delene inneholder ingen linser:

2-tommers hylsen settes inn i okularuttrekket på teleskopet i stedet for et okular:





Forlengelseshylse – For linseteleskoper (refraktorer) kan det hende at okularuttrekket ikke kan forlenges nok til å nå skarphetseplanet. Da er det nødvendig å bruke en eller flere 2-tommers forlengelseshylser.

Fokus

Siden autofokusfunksjonen ikke er tilgjengelig på teleskoper, må det beste fokuspunktet finnes manuelt. Dette er ikke så lett som det kanskje høres ut, fordi de moderne speilreflekskameraene ikke er designet for dette. Det betyr at å se gjennom søkeren på kameraet og visuelt vurdere skarpheten i søkeren ikke er tilstrekkelig.

Generelt skjer fokuseringen ved hjelp av fokusknappen på teleskopet, som endrer lengden på okularuttrekket på noen teleskoper, og på andre forskyver hovedspeilet aksial inni teleskopet.

Jo lengre den effektive opptaksbrennvidden er, og jo lysere (det vil si jo mindre blenderverdi eller nevneren av blenderforholdet) optikken er, desto mindre spillerom er det for fokusering. På grunn av temperaturforandringer kan fokusposisjonen endre seg. En gang justert fokus må derfor sjekkes flere ganger i løpet av en observasjonsnatt og eventuelt justeres.

1. Kamera uten Live-View

Kameraer uten Live-View-funksjon er i ulempe. I enkleste tilfelle stiller du skarpt på en lys stjerne i søkeren så presist som mulig. Deretter tar du testbilder med relativt kort eksponeringstid der stjernen ikke skal være overeksponert. Kontroller resultatet av bildene dine ved å se tilbake på kameradisplayet, der maksimal forstørrelse alltid må brukes for å vise et bildeutsnitt.

Ved langsom justering av skarpheten ved gjentatt bildekontroll, vil du gradvis nærme deg den optimale fokuseringspunktet. Det har vist seg å være nyttig å overskride det beste skarphetpunktet flere ganger og deretter korrigere i motsatt retning for å få en følelse av hvor optimalen ligger; du sirkler inn den beste skarpheten så å si.

Hvis kameraet er tilkoblet en bærbar PC, anbefales det å bruke programvare for å lette arbeidet ditt. Spesielt innen astrofotografering er programvaren "ImagesPlus" til stor hjelp ved fokusering. Kameraets kontrollmodul fra ImagesPlus selges for ca. 70 amerikanske dollar på nettsiden http://www.mlunsold.com. En demoversjon kan anmodes fra programvarens forfatter.

Fokusere på en stjerne med "ImagesPlus":





Ikke spesifikt for astrofotografering, men likevel et godt fokuseringsverktøy er programvaren "DSLR Remote", som er i stand til å vise et bilde etter det andre i høy forstørrelse, noe som tillater pålitelig vurdering av skarpheten til en avbildet stjerne. Denne programvaren koster omtrent 95 amerikanske dollar og kan kjøpes via nettstedet http://www.breezesys.com/DSLRRemotePro/index.htm. En versjon som varer i 15 dager, kan lastes ned der. Begge programvarepakkene er på engelsk.

Fokusere på en stjerne med "DLSR Remote":

2. Kamera med Live-View

Med Live-View-funksjon blir fokusering nesten som en lek. En lys stjerne plasseres omtrent i midten av synsfeltet og fokuset justeres grovt i søkeren. Deretter aktiveres Live-View-funksjonen og stjernen sees med maksimal forstørrelse på kameradisplayet. Ved å trykke på fokusknappen på teleskopet blir optimal skarphet raskt og pålitelig funnet.

Enda mer praktisk blir det hvis det levende bildet kan vurderes på skjermen til en tilkoblet bærbar PC. På Canon EOS-kameraer med Live-View (fra Canon EOS 1000D, 450D, 40D, 5D Mark II, 1D Mark III, 1Ds Mark III) er nødvendig programvare og tilkoblingskabel inkludert i kameraets leveranse.

Dette fokuseringsmetoden fungerer utmerket på stjerner opp til omtrent tredje størrelsesklasse, på månen, solen (med beskyttelsesfilter!) samt på de lyse planetene.

Live-View på månen med en Canon EOS 450D. Live-View-funksjonen er en enorm hjelp for å stille skarpt på kameraet på teleskopet:

Live-View på skjermen til en bærbar PC: Enklere, raskere og mer nøyaktig fokusering kan ikke oppnås:

Fare for uskarphet!

Å bruke lange brennvidder innebærer en stor fare for uskarphet fra bevegelser. Selv med perfekt fokusering kan bilder bli uskarpe. Problematisk er speilbevegelsen og lukkerens bevegelser på kameraet like før eller under eksponeringen.

Afhengig av hvor stabil kombinasjonen av montering og stativ som bærer teleskopet er, kan selv de minste rystelsene av denne typen påvirke skarpheten.

• Speilvink - Konsekvensene av det raske oppsvingende speilet før lukkingen kan unngås ved å aktivere "Speilverrigelser" på kameraet. Det første trykket på utløseren får bare speilet til å klappe oppover. Deretter venter du et par sekunder til vibrasjonene har dødd ut, før du tar et nytt bilde for å starte eksponeringen.

Naturligvis brukes det en Kabel- eller Fjernutløser, ellers kan berøringen av utløserknappen på kameraet igjen føre til uskarphet.



Aktivert speilverrigler i menyen til en Canon EOS 40D.



• Lukkerbevegelser - Dette kan ikke unngås, da lukkeren styrer eksponeringen. Jeg har flere ganger kunnet påvise at bevegelsene til lukkeren faktisk kan føre til uskarpe bilder. I slike tilfeller er det egentlig bare en mer stabil montering som hjelper. Avhengig av kameramodell kan du alternativt prøve å ta bilder mens Live-View-funksjonen er aktivert. Da beveger lukkeren seg delvis mykere.

Eksempelbilder

Dette bildet av månen er nesten uredigert og ble tatt med 3700 millimeter brennvidde og en fullformat DSLR (Canon EOS 5D Mark II). Et speilteleskop av typen "Maksutov-Cassegrain" med et fokalforhold på 1:14,6 ble brukt. Eksponeringen måtte være 1/30 sekund ved ISO 400.

Utdrag fra det forrige bildet i full størrelse. Det gir en anelse om hvilken detaljrikdom på månen som kan fanges med en skarp optikk på lang brennvidde. Denne typen månefotografering er en av de sjeldne mulighetene innen astrofotografi for å dra nytte av et stort antall megapiksler.

Et noe forstørret bilde av solen, tatt med en spesiell H-Alpha-filter som gjør solens kromosfære synlig. Brennvidden for opptaket var 2270 millimeter.

Dobbeltstjerner er et takknemlig motiv for opptak gjennom teleskop uten sporingskontroll. Her ble det bare belyst i 30 sekunder med ISO 800 og en brennvidde på 2800 millimeter for å løse opp dobbelstjernen Mizar (rød pil) i bjørnevokterens håndtak. Den danner igjen et par med Alkor (til høyre) som med litt anstrengelse kan ses som en dobbeltstjerne med det blotte øye.

Et teleskop med ni meters brennvidde var nødvendig for å avbilde hjertet av Orions tåke. Forholdet mellom blendetall var 1:10, slik at takket være den store lysstyrken i tåken, måtte det bare belyst i 90 sekunder med ISO 1000 og man kunne unnlate å kontrollere sporingen.