Astrofotografie :: Grundlagen - Die afokale Okularprojektion

Grundlagen - Die afokale Okularprojektion

Bei der afokalen Okularprojektion wird mit der Kamera "durch das Okular" fotografiert. Das bringt einige Probleme mit sich, der Lichtverlust durch das Okular und die Kameraoptik, aber auch die zwingende Notwendigkeit, die Kamera sehr genau am Okular auszurichten und zu fixieren.

Wer eine preisgünstige digitale Kleinbildkamera zur Astrofotografie einsetzen will - oder aus Budgetgründen muß, der kommt um die afokale Okularprojektion nicht herum. Sehr nachteilig ist die Tatsache, daß das Licht erst das Linsensystem des Okulars und anschließend das des Kameraobjektivs passieren muß. Dabei geht unweigerlich Licht verloren, und auf die Schärfe wirkt sich diese Art der Projektion ebenfalls nachteilig aus.

Einziger Vorteil ist die Möglichkeit, durch die Wahl eines geeigneten Okulars die Vergrößerung wie gewünscht einzustellen. Um bei der Okularprojektion gute Ergebnisse zu erzielen, empfehlen sich folgende Maßnahmen:

• Es sollte ein langbrennweitiges Okular mit einem guten Einblickverhalten und einer großen Augenlinse verwendet werden. Sollte die Vergrößerung nicht ausreichen, eignen sich auch kurzbrennweitige LV-Okulare (eingebaute Barlowlinse!!!), die auf einen großen Augenabstand hin optimiert sind. LV steht übrigens für Long View.
• Die Kamera sollte zum Okular passen. Günstig sind Kameras mit kleinen Objektivdurchmessern, da bei diesen die Vignettierung (Randabdunkelung) der Aufnahme kleiner ist.
• Die Kamera muß sehr stabil und möglichst nah am Okular befestigt werden.
• Vollen Zoom einstellen, das verringert die Vignettierung der Aufnahme. Dafür kann ein Okular mit größerer Brennweite verwendet werden, was wiederum die Austrittspupille vergrößert und damit die Vignettierung weiter verkleinert.
• Nicht manuell auslösen, denn dann verwackelt die Aufnahme. Besser mit Fernauslöser oder verzögerter Auslösung arbeiten.

 

Der optische Strahlengang:

Die folgende, sehr stark vereinfachte Skizze soll das Prinzip der afokalen Okularprojektion verdeutlichen:

Die parallelen Lichtstrahlen vom entfernten Gestirn gelangen von links in das Objektiv mit der Brennweite f_O des Teleskops und werden in dessen Brennebene fokussiert. Im Abstand von der Okularbrennweite f_ok davon ist das Okular angebracht, wobei die Lichtstrahlen dieses Okular wieder parallel verlassen. Das Kameraobjektiv mit der Brennweite f_{Kameraobjektiv} fokussiert das Bild schließlich auf dem Kamerachip. Damit ergibt sich für die effektive Brennweite f_eff (Äquivalentbrennweite) des Gesamtsystems folgender Zusammenhang:

f_eff = (f_O × f_{Kameraobjektiv}) / f_ok

 

Hier sieht man schon deutlich, daß durch die Multiplikation mit der Objektivbrennweite der Kamera schnell sehr üppige Äquivalentbrennweiten entstehen. Schon alleine deshalb empfiehlt es sich, bei der afokalen Okularprojektion ein langbrennweitiges Okular zu verwenden, dessen Brennweite aus dem Gesamtsystem etwa eine f/25 - Optik macht, was für die Planetenfotografie ideal wäre.

Ist der Pixelabstand P_w des Kamerachips bekannt, ergibt sich daraus die Vergrößerung V_b des Gesamtsystems:

V_b=2×f_eff*tan(120"/2)/P_w

 
wobei unterstellt wird, daß das Auge einen visuellen Abstand von 120" so gerade noch trennen kann. Da der Pixelabstand gewöhnlich in μm angegeben wird und die Objektivbrennweite in mm, kann man mit tan(120"/2)=0,00029088821687 etwas runden und vereinfachen zu:

V_b=2×f_eff [mm]*0,29/P_w [μm]

 

Die Praxis:

		Kamera-Adaption mit Hilfe der "Digiklemme": Für eine stabile, präzise Befestigung und Ausrichtung der Kamera an das Teleskop ist aus oben genannten Gründen eine solche (oder ähnliche) Vorrichtung unverzichtbar. Diese Abbildung ist "mausaktiv", das heißt, mit dem Mauszeiger über den Details auf dieser Abbildung werden diese näher erklärt. 1. Schritt: Okularklammer Mit der Stellschraube oben wird das Okular stabil mit der Digiklemme verbunden. Dies sollte der erste Arbeitsschritt sein. 2. Schritt: Fotoschraube Mit dieser Schraube wird die Kamera auf dem Schlitten befestigt, in dem diese einfach in das (in der Regel vorhandene) Stativgewinde der Kamera eingeschraubt wird. Mit Hilfe dieser Stellschraube wird das Kameraobjektiv präzise an die Höhe des Okulars angepaßt. Auf diesem Schlitten kann die Kamera dank der Längsbohrung sehr nah und präzise an das Okular herangefahren werden. Aufpassen: Viele Kameras fahren nach dem Einschalten ihre Objektive heraus! Diese Einstellung sollte in diesem Falle bei vollem Zoom vorgenommen werden.
		Bezugsquelle: Teleskop-Service - Digiklemme