Astrofotografie :: Grundlagen - Die klassische Okularprojektion

Grundlagen - Die klassische Okularprojektion

Bei dieser Art der Projektion wird an Stelle des Kameraobjektivs ein sogenanntes Projektionsokular verwendet, das die Abbildung des "virtuellen" Bildes in der Brennebene des Objektivs auf den Kamerachip fokussiert. Hauptvorteil dieser Projektion ist eine stufenlos variierbare Äquivalentbrennweite und damit eine stufenlos einstellbare Vergrößerung.

Voraussetzung ist eine Kamera mit abnehmbaren Objektiv, an dessen Stelle nun das Projektionsokular befestigt wird. Dieses Projektionsokular wird im allgemeinen ein handelsübliches Okular sein, das, um eine Vignettierung zu vermeiden, eine möglichst lange Brennweite so ab 25mm und eine möglichst große Eintrittsöffnung haben sollte.

 

Der optische Strahlengang:

Die folgende, sehr stark vereinfachte Skizze soll das Prinzip der klassischen 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 g, der Gegenstandsweite davon ist das Projektionsokular mit der tatsächlichen Brennweite f_ok angebracht, das das Bild direkt auf den Kamerachip fokussiert, der sich im Abstand a, der Bildweite, dahinter befindet.

Der Clou dabei ist, daß g stets geringfügig größer ist, als die tatsächliche Brennweite f_ok des Projektionsokulars und darüber hinaus auch in engen Grenzen variiert werden kann, was dann allerdings auf die Bildweite a einen sehr großen Einfluß hat. Im Extremfall - wenn g gegen f_ok geht, das Projektionsokular also praktisch wie ein "visuelles" Okular verwendet wird (gestrichelte Linien), geht die Bildweite a gegen unendlich und damit auch die effektive Brennweite des Gesamtsystems. Auf diese Weise läßt sich die Vergrößerung des Gesamtsystems stufenlos variieren, solange noch keine Vignettierung (Randabdunkelung) stattfindet. Damit ergibt sich für die effektive Brennweite f_eff (Äquivalentbrennweite) des Gesamtsystems folgender Zusammenhang:

f_eff = f_O × (a/f_ok - 1)
oder
f_eff = f_O × (a/g)

 

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]
oder
V_b = 0,58×f_eff [mm]/P_w [μm]

 

Die Praxis:

Auf die Kamera wird erst mal ein T-Ring aufgeschraubt. An diesem T-Ring können beliebig viele T2-Verlängerungshülsen aufgesteckt werden, die dann den für die Vergrößerung maßgebenden Abstand a definieren. Am Ende der letzten Verlängerungshülse wird ein Konterring mit Schiebefokussierung aufgeschraubt, der dann das Projektionsokular aufnimmt. Am anderen Ende dieses Konterrings wird der Steckanschluss aufgeschraubt, und dieser wird in den Okularauszug des Teleskops gesteckt. Damit ist die Kamera mechanisch stabil mit dem Teleskop verbunden. Die Fokussierung wird direkt am Hauptspiegel bzw. mit einer vorgeschalteten Feinfokussierung vorgenommen.