Aparat cyfrowy w astrofotografii - projekcja okularowa

Aparat cyfrowy w astrofotografii
II. Projekcja okularowa

Najbardziej istotne ograniczenia kompaktowych aparatów cyfrowych to brak możliwości wykonywania wielu ekspozycji o dowolnie długim czasie oraz fakt, iż obiektyw jest zintegrowaną częścią korpusu aparatu. Oznacza to, że obiektywy w cyfrowych kompaktach są niewymienne. Większość obiektywów to zoomy o zakresie zmian ogniskowych 7–21 mm (). Użycie tych aparatów do fotografowania kraterów na Księżycu lub tarcz planet przyniesie niezadowalające rezultaty. Prezentowane ostatnio zdjęcia Księżyca wykonane przy ogniskowej 19,5 mm stanowią doskonałą ilustrację tego problemu. Użycie dodatkowego cyfrowego powiększenia (efektywnego wzrostu ogniskowej) nie przyniesie rozwiązania, gdyż zarejestrowany na matrycy CCD obraz jest powiększany cyfrowo. Procedura ta nie wnosi żadnych nowych szczegółów do obrazu, wręcz przeciwnie — zmniejsza jego wyrazistość.

Jeśli chcemy uzyskać zdjęcia, na których będą widoczne np. kratery na Księżycu, to powinniśmy utworzyć na matrycy CCD jak największy obraz tarczy Księżyca. Jak to zrobić, skoro nie możemy usunąć obiektywu? Rozwiązaniem jest projekcja okularowa, która polega na umieszczeniu detektora (kliszy, matrycy CCD) za okularem teleskopu. Istnieją jej dwie odmiany.

Najbardziej popularna wśród wielu miłośników astrofotografii jest metoda polegająca na umieszczeniu za okularem teleskopu aparatu fotograficznego, z którego usunięto obiektyw. W takim przypadku na kliszy tworzony jest znacznie większy obraz niż w ognisku głównym teleskopu. To, o ile będzie większy, zależy od ogniskowej okularu i odległości pomiędzy okularem a kliszą fotograficzną (im większa odległość tym większy obraz). Dzięki tej metodzie można „powiększyć” ogniskową bez znacznych strat jakości obrazu, nawet dziesięciokrotnie. Wiele osób fotografuje za pomocą obiektywu MTO-1000 (f = 1000 mm) kratery na Księżycu, wykorzystując efektywną ogniskową 6000–12 000 mm. Metody tej nie możemy użyć w przypadku kompaktów cyfrowych, gdyż nie mamy możliwości usunięcia obiektywu.

Druga metoda polega na umieszczeniu za okularem teleskopu aparatu fotograficznego z zamocowanym obiektywem (metoda pozaogniskowa). Metoda ta jest rozpowszechniona wśród osób filmujących za pomocą kamer wideo, gdyż — podobnie jak w przypadku cyfrowych kompaktów — ich obiektywy są na stałe zintegrowane z korpusem. Fakt, iż obraz jest dodatkowo powiększany przez obiektyw aparatu/kamery umożliwia uzyskiwanie bardzo dużych powiększeń. Dzięki temu rezultaty filmowania np. powierzchni Księżyca przy pomocy nawet niewielkich teleskopów są imponujące. Właśnie ten sposób zwiększania efektywnej ogniskowej (Fef = Pteleskopu × Fobiektywu) doskonale nadaje się do zastosowania w przypadku kompaktowych aparatów cyfrowych.

Rys.2
Fot.2 9.XII.2002, F = 780 mm, D = 100 mm, Texp = 1/25 s, 400 ASA. Zdjęcie zostało wykonane za pomocą projekcji okularowej opisanej w tekście aparatem cyfrowym Olympus Camedia C-4000 ZOOM. Fot. W. Skórzyński

Skoro wiemy, jak zwiększyć skalę obrazu (teoretycznie), to zastanówmy się, jak praktycznie zrealizować opisaną metodę. Problem sprowadza się do wykonania uchwytu aparatu cyfrowego tak, aby oś optyczna obiektywu pokrywała się z osią optyczną okularu teleskopu. Pamiętajmy, że aparat powinien być zamocowany tak, by jego obiektyw był jak najbliżej soczewki okularu (2–5 mm). Rodzaj okularu i jakość jego optyki ma zasadnicze znaczenie. Godne polecenia są okulary symetryczne (Plössl), natomiast zdecydowanie odradzam użycie okularu typu Kellnera lub Ramsdena. Ogniskowa okularu powinna wynosić co najmniej 20 mm. W celu uniknięcia znacznego winietowania soczewki okularu powinny mieć możliwe dużą średnicę. Im większe pole widzenia ma obiektyw aparatu (przy najdłuższej ogniskowej), tym większą średnicę powinny mieć soczewki okularu. Jeśli obiektyw naszego aparatu jest zoomem o ogniskowych 7–21 mm, to średnica soczewek okularu powinna wynosić około 30 mm.

Jak wykonać uchwyt aparatu cyfrowego?

Rozwiązania mogą być różne, od prostych i tanich po bardziej finezyjne i zdecydowanie droższe. Poniżej przedstawię sposób wykonania takiego uchwytu, którego stopień skomplikowania umożliwia wykonanie go średnio zdolnemu majsterkowiczowi.

Konstrukcja uchwytu oparta jest na bazie popularnego mieszka fotograficznego produkcji ZSRR. Główne jego zalety to niska cena (100–120 zł), możliwość wymiany mocowań gwintowych oraz ruchoma stopka mocowania statywowego. Jest ona bardzo istotnym elementem, gdyż to do niej przymocowany jest cały uchwyt i poprzez jej przesuwanie będziemy mogli zmieniać odległość pomiędzy okularem a aparatem. Zintegrowanie uchwytu z mieszkiem, będącym częstym wyciągiem okularowym wielu amatorskich teleskopów, ma dodatkową zaletę polegającą na możliwości mocowania w mieszku wielu obiektywów fotograficznych mających połączenie gwintowe M 42×1.

Poza mieszkiem będziemy potrzebować prostokątnej płytki o rozmiarach około 60×130 mm (a) oraz dwóch kątowników o rozmiarach 60×60×40 mm (b) i 60×30×40 mm (c). Gotowe elementy można kupić za około 5 zł. Sposób połączenia wymienionych elementów z mieszkiem przedstawiony jest na zdjęciu, a czas potrzebny do wykonania uchwytu nie przekracza 2 godzin.

Aparat cyfrowy mocowany jest na metalowej płytce, w której wycięte są 3 szczeliny (d), przez które przechodzi śruba mocowania statywowego (można ją wyjąć ze statywu lub dokupić w sklepie fotograficznym). Wycięcie otworów prostokątnych ma tę zaletę nad okrągłymi, że umożliwia przesuwanie aparatu prostopadle do osi optycznej okularu, co pozwala na bardzo dokładne zgranie osi optycznych. Natomiast wycięcie kilku takich otworów umożliwia dodatkową, skokową zmianę odległości aparat-okular. Tak zmontowany uchwyt pozwala na wykorzystanie projekcji okularowej do zwiększenia efektywnej ogniskowej cyfrowych kompaktów, czego przykładem są prezentowane zdjęcia Księżyca. Średnica jego tarczy na matrycy CCD wynosiła około 8–9 mm. Oznacza to, że maksymalna ogniskowa aparatu (19,5 mm) została zwiększona około 50 razy!

Rolę teleskopu spełniał obiektyw MTO-1000, a zastosowany okular miał ogniskową 25 mm (f = 30 mm). Prezentowane zdjęcia zostały wykonane za pomocą aparatu cyfrowego Olympus Camedia C-4000 ZOOM.

Wiesław Skórzyński
(Źródło: „Urania — PA” nr 2/2003)