Valovoimaiset kameraoptiikat ja niiden vaativuus tähtikuvauksessa

[Timpe]

Tästä ei ole tainnut olla vielä juttua, joten pykäisen ketjun tälle alueelle. Joku mainitsi toisaalla, että "valovoiman valjastaminen tähtikuvaukseen on vaikeaa", minkä allekirjoitan itsekin. Omasta kuvauskalustosta löytyisi nyt Canonin pari valovoimaista F2.0...F2.8 telekakkulaa tähtikuvaukseen, mutta mitä ongelmia tällaisen kokoonpanon kanssa tulee? Olen lukenut foorumilta muiden juttuja tällaisten kalliiden valoämpärien hankinnasta ja osin myös käytöstä loppukuvissa, mutta onko näiden käyttöönotto sujunut niin kivuttomasti ettei mitään kysymistä ole tullut kenellekään mieleen? Enpä usko, joten kertokaapa kokemuksia myös yleiseksi hyödyksi, kiitos!

J-P ja muutama muukin on sanonut tarkentamisen olevan vaikeaa ja terävyysalueen olevan aivan mitätön täydellä aukolla. Saako tuollaista tarkennettua käsin vai pitääkö näille aina virittää jokin kiinteä moottorifokus? Entä kuinka esim. optiikan jäähtyminen ja ympäristön lämpötilavaihtelut vaikuttavat asiaan? Tiedän omasta kokemuksesta, että se muuttaa fokusta radikaalisti, mutta miten tämän kanssa toimitaan käytännössä (tarkennetaan 30min välein uusiksi)? Entä vinjetointi ja reuna-alueiden kuvavirheet? Himmennättekö objektiivia esim. vajaan aukon tai croppaatteko loppukuvaa reunoilta, mikä hukkaa samalla osan valovoimaisen laaja-alaisen objektiivin eduista? Seuranta on sentään helpompaa, kun kuvauspolttovälit pysyvät maltillisina.

[Lauri Kangas]

Seuraavia canonin kakkuloita on tullut osoiteltua tähtiä kohti: 85/1.8, 135/2 L, 200/2.8 L ja 300/4 L IS.

Alkuun käytin autofokusta kirkkaaseen tähteen ja vasta myöhemmin ymmärsin miksi kaikki kuvani ovat niin suttuisia. AF ei siis kelpaa. Käsin tarkennus on hieman nysväämistä, mutta kyllä silläkin fokuksen on aina saanut aikaan. Toisaalta viimeiset tarkennusliikkeet on pitänyt tehdä hellästi renkaaseen nojaamalla ja ne olivat niin pieniä, ettei renkaan liikettä näe enää paljain silmin. Rakentelin aikoinaan puukapuloista ja kierretangosta yksinkertaisen hienotarkentimen joka helpotti hommaa aika paljon. Kuviakin oli jossain täällä foorumilla.

135:lle ja 300:lle olen tehnyt seurantamoottorista ja hammashihnasta moottoritarkentimen ja sen käyttö FocusMaxin kanssa on ihanaa. Lämpötilakompensointiin asti en ole vielä päässyt, mutta se on ihan mahdollista kun käyttää tarkennusmoottorin ohjaamiseen esim. Seletek Armadilloa tai sitten JP-tyyliin TCF-S:llä. Silloin kun automaattinen moottoritarkennus toimii hyvin, voi fokuksen hyvillä mielin nopeasti tehdä uudelleen muutaman ruudun välein. Käsin en ole juuri koskaan jaksanut korjata fokusta kesken kaiken ja tyytynyt vain kärsimään muuttuvasta lämpötilasta.

Vinjetointi ei haittaa mitään koska flättikorjaus on itsestäänselvyys eikä monella telellä vinjetointi ole kovin suurta. Samoin nuo kaikki käyttämäni L:t ovat hyvinkin teräviä reunoilla asti täydellä aukolla. Tuolla 85-millisellä tuli kuvattua 2.8:lla lähinnä siksi että täysin avonaisena tähdet saavat melkoisia sinisiä rinkuloita ympärilleen.

Pahin ongelma kameraoptiikassa on sen naittaminen CCD-kameraan. Riittävän tukevia adaptereita ei ole ja itse tekeminen on hankalaa, joten lopputulos on melkein aina vino kenttä. Lähinnä sen takia on tullut viime aikoina kuvattua pienillä ja keskikokoisilla jämäköillä linssiputkilla.

Sitten on vielä yksi kiusallinen pulma nimittäin filttereiden laittaminen optiikan ja kameran väliin. Esim. Canonin järkkäreillä Clip-filttereiden käyttäminen vaikuttaa kauhean hyvältä idealta mutta karu totuus on se että tasaisen lasin laittaminen jyrkkään valokartioon aiheuttaa palloaberraatiota ja siirtää tarkennusetäisyyttä ja vieläpä eri väreillä eri määrän. Mustavalkokameralla ja RGB-filttereillä tai kapeakaistoilla ongelma ei ole ollut kovin suuri (paitsi että joutuu tarkentamaan kullekin filtterille erikseen), mutta värikameralla ja UHC/CLS-tyyppisellä suodattimella, jossa on kaksi erillistä aallonpituuskaistaa, kuvasta tulee melkoisen ruma jos valovoimaa on paljon.

Esimerkkejä: Canon EF 50/1.4 @ 2.5, Astronomik UHC, tarkennettu punaisen mukaan: http://www.ursa.fi/~lkangas/kuvat/081121_fuengirola/cygnus_iso.jpg
135/2 L, (Ha)(Ha+R)GB jossa Ha kuvattu Astronomik Ha:lla ja muut värit UHC:lla, kummatkin tarkennettu punaisen mukaan http://www.ursa.fi/~lkangas/kuvat/090415_metsahovi/na_ha-hargb.jpg (huomaa turkoosit tähdet).

Laskeskelin joskus matlabilla miten täydellisen (tähdet kaikkialle pistemäisenä piirtävän) optiikan taakse laitettu tasainen lasilevy vaikuttaa kuvaan. Tässä simuloitu tilanne 8300-kennon nurkassa, kun aukko on f/1.0. http://www.ursa.fi/~lkangas/teoria/kaf8300_nurkka_f1.png Esim. f/1.8:lla tulee samankaltainen muttei ihan yhtä villi kuvio. Johtopäätös on siis että joko laskuni ovat pielessä tai JP on oikeasti velho.

[jaffons]

Johtopäätös on siis että joko laskuni ovat pielessä tai JP on oikeasti velho.

Tuhat euroa tälle. Kuka on vedonvälittäjä?

[Meade-mad]

Karu totuus on se että tasaisen lasin laittaminen jyrkkään valokartioon ... siirtää tarkennusetäisyyttä

Kumpaan suuntaan tarkennuspiste siirtyy?

Tämä siksi että minulla on Canon FL600mm objektiivi modattu vaihtamalla tilalle EF bajonetti. Tarkennus äärettömään on ihan hilkulla. Putkea pitäisi hieman lyhentää, tai uusiobajonettia ohentaa. Nyt valon kulkutiellä, kennon ja takimmaisen linssiryhmän välissä, on objektiivin mukana tullut vakiosuodin (vaikuttaa pelkälle lasin palalle). Miten fokus muuttuu, jos jätän suodinpidikkeen tyhjäksi? Entä miten fokus muuttuu jos ruuvaan pitimeen toisen suotimen tai teetän uuden paksusta tasolasista?

jk

[Lauri Kangas]

Kuvataso siirtyy kauemmaksi linssistä, eli jos äärettömään tarkennettuun systeemiin lisätään väliin suodatin, täytyy kennoa siirtää ulospäin.
Siirtymän etäisyys riippuu taitekertoimesta: jos suodattimen paksuus on d ja taitekerroin (tietyllä aallonpituudella) n, siirtyy kuvataso ulospäin matkan d(1-1/n). Aika hyvä nyrkkisääntö tähän on n=1.5 jolloin siirtymä on d(1-1/1.5) = d/3 eli kolmasosa suodattimen paksuudesta.

[Jyrki]

Laitetaan muutama oma kokemus Velocen kanssa tarkentamisesta. Valovoima F/3 ei ole ihan nopeimpien kameralinssien luokkaa, mutta opettanut silti jotain tarkentamisen haasteista.

Autopilotin laskimen mukaan F/3 syväterävyysalue vaihtelee 6.5 - 9.4 mikronin välillä, sen mukaan mitä suodinta käyttää (punaisella alue suurin, sinisellä pienin). Omassa kokoonpanossa yhden "askeleen" pituus on 0.22 mikronia, joten tarkentaminen onnistuu ihan mukavasti esim. FocusMax:n avulla. Lämpötilamuutokset eivät vaikuta Velocessa kovin paljoa, mutta silti ihan riittävästi jotta tarkennusta joutuu korjaamaan illan/yön aikana jonkin verran. Luulen, että monella muulla putkella/linsillä muutokset ovat vielä paljon suurempia joten tarkennusta joutuu korjaamaan aika usein. Helpoimmalla pääsee kun kytkee tarkennuslaitteeseen jonkinlaisen lämpötilaa nuuskivan anturin ja antaa sen hoitaa tarkennuksen korjaukset. Itsellä tehtävää hoitaa Seletek (+ anturi), johon on hyvin helppo ohjelmoida lämpötilamuutoksista aiheutuvat tarkennuskorjaukset.

Valovoimaisista kameralinsseistä ei ole kokemusta, mutta esim. F/1.8 linssin syväterävyysalue on ainoastaan 2.3 - 3.4 mikronia. Kun tietää kuinka vaikeaa on saada kenno suoraan jopa kunnon säätömekanismilla ...ja valovoimaisilla linsseillä kennon on parasta olla suorassa, niin ei ole mikään kiire päästä kokeilemaan nopeita kameralinssejä 

P.S. ja parikymppiä sille, että J-P on velho...

[JussiR]

Kokemusta on 200/1.8 ja 400/2.8 malleista. Ovat melkoisen kranttuja tarkennettavia. Varsinkin tuo lyhyempi.
Itse tarkennus ei varsinaisesti ole hankala,sillä kummassakin on kolmeen eri nopeuteen säädettävä käsitarkennus. Hitaimmalla nopeudella tuntuma on melko hyvä.
Varsinainen ongelma onkin lämpötilan vaihteluissa ja siinä, miten nopeasti (tai hitaasti) objektiivin sisältämä muutaman kilon lasimassa muuttaa muotoaan sen mukana.
Käytännössä optiikan jäähtymiseen täytyy varata reilusti aikaa ja sittenkin aina välillä kokeiltava, että tarkennus on kohdallaan.

[JVO]

Mitenkäs live view af:n käyttö, tarkennusdata tulee suoraan sensorilta joten voisi kuvitella tarkennuksen olevan aina kohdillaan ellei aberraatiot sotke tarkennusalgoritmeja.

Nikonin 300mm f2.8 VR:llä pääsin kerran kuvaamaan, siinäpä kallis objektiivi jossa tunnoton tarkennusrengas, komeettojakin näkyi tulevan kuva-alan reunoihin. Sigman 100-300mm f4:n tarkennusrengas taas on jopa liiankin jäykkä, ainakin pakkaskeleillä, mutta kuvanlaatu kyllä yllättää aina kun ottaa huomioon että kyseessä on reilun kuudensadan euron telezoomi. Harmi vaan että live view -automaattitarkennus ei toimi tuon jälkimmäisen kanssa, pitää käsin nysvätä kohdilleen. Kun on putken tuonut ulos, niin tarkennus on pitänyt laittaa uudelleen kohdilleen noin viiden minuutin välein, ihan selvästi huomaa kun alkaa tähdet pikku hiljaa pyöristymään kuvassa objektiivin lämpötilan muuttuessa. Olen tässä odotellut hyviä kuvauskelejä että pääsisi kokeilemaan miten antiikkinen Nikon 50mm f1.2 näyttää tähtitaivaan, mummokuvauksen perusteella komaa on ainakin ihan julmetusti.

croppaatteko loppukuvaa reunoilta

Pakko, 300mm ei ole mikään pitkä tuubi DS-kuvaamisessa. Kameran 36 megapikkelsistä liki 30MP menee harakoille. Tähdistökuvat sitten asia erikseen. Harmi muuten ettei kukaan tee noita kapeakaistasuotimia objektiivin eteen laitettavaksi, neodyymifilsut on olleet ainoita joita olen nähnyt esim. 82mm koossa.

[Timpe]

Hyviä juttuja kaikki ylläolevat. Olen tiennyt valovoimaisella kameraoptiikalla kuvaamisen haasteelliseksi, mutten sentään ihan noin haasteelliseksi käytännön tasolla

Kuvataso siirtyy kauemmaksi linssistä, eli jos äärettömään tarkennettuun systeemiin lisätään väliin suodatin, täytyy kennoa siirtää ulospäin.
Siirtymän etäisyys riippuu taitekertoimesta: jos suodattimen paksuus on d ja taitekerroin (tietyllä aallonpituudella) n, siirtyy kuvataso ulospäin matkan d(1-1/n). Aika hyvä nyrkkisääntö tähän on n=1.5 jolloin siirtymä on d(1-1/1.5) = d/3 eli kolmasosa suodattimen paksuudesta.

Omasta valikoimasta löytyvät nyt EF135/2.0L ja EF300/2.8L, joita olen ajatellut kytkeä QSI 583 CCD-kameran eteen. Olen tätä varten tehnyt QSI/Canon EF-bajonettisovittimen väliin millin korotusrenkaan lasikuitulevystä, kun käytän Astrodonin 3 mm paksuja LRGBHa-filttereitä kamerassa. Tämä siirtää objektiivin tarkennuspistettä millin kauemmaksi kennosta ja kameran sisältä löytyvät 3mm paksut suotimet "palauttavat" sen takaisin kohdalleen. Toimiiko tuo käytännössä myös näin? (Ainakin tällainen kennon ja objektiivin etäisyyssiirto on helppo tehdä näin, ks. liitekuva #1.)

Kokemusta on 200/1.8 ja 400/2.8 malleista. Ovat melkoisen kranttuja tarkennettavia. Varsinkin tuo lyhyempi.
Itse tarkennus ei varsinaisesti ole hankala,sillä kummassakin on kolmeen eri nopeuteen säädettävä käsitarkennus. Hitaimmalla nopeudella tuntuma on melko hyvä.
Varsinainen ongelma onkin lämpötilan vaihteluissa ja siinä, miten nopeasti (tai hitaasti) objektiivin sisältämä muutaman kilon lasimassa muuttaa muotoaan sen mukana.
Käytännössä optiikan jäähtymiseen täytyy varata reilusti aikaa ja sittenkin aina välillä kokeiltava, että tarkennus on kohdallaan.

Canonin EF300/2.8L USM IS objektiivin käsintarkentaminen äärettömään on sangen viheliäistä puuhaa, kun jo pienen pieni liike riittää siirtämään fokuksen oikean tarkennuspisteen ylitse. Erottelukykyä tarkennusrenkaassa riittäisi lähitarkennukseen, mutta liki äärettömässä tuo säätö on todella nopea.

Pahin ongelma kameraoptiikassa on sen naittaminen CCD-kameraan. Riittävän tukevia adaptereita ei ole ja itse tekeminen on hankalaa, joten lopputulos on melkein aina vino kenttä.

QSI:n Canon kamerabajonetti-adapterin laatua en ole vielä päässyt testaamaan kuin kertaalleen tuolla 300-millisellä, jolloin optiikan jäähtyminen kuvauksen aikana siirsi kuvan fokuksen selvästi pieleen. Lisään siis tähän linkit kahdesta fokuksen ääripäästä tuolta kuvauskerralta: (kuvausaukko taisi olla F3.2, mutta kuvissa on eri screen stretch MaxIm:n JPG-tallennuksessa)
http://astrokuva.galleria.fi/kuvat/Kuvauslaitteistot/Temp/M31_300mm_22102011_-018L_1x1_120s_good.jpg/_full.jpg (paras fokus)
http://astrokuva.galleria.fi/kuvat/Kuvauslaitteistot/Temp/M31_300mm_22102011_-009L_1x1_120_bad.jpg/_full.jpg (heikoin fokus)
Miltä nuo näyttävät kennon kaltevuuden suhteen?

[Lauri Kangas]

Omasta valikoimasta löytyvät nyt EF135/2.0L ja EF300/2.8L, joita olen ajatellut kytkeä QSI 583 CCD-kameran eteen. Olen tätä varten tehnyt QSI/Canon EF-bajonettisovittimen väliin millin korotusrenkaan lasikuitulevystä, kun käytän Astrodonin 3 mm paksuja LRGBHa-filttereitä kamerassa. Tämä siirtää objektiivin tarkennuspistettä millin kauemmaksi kennosta ja kameran sisältä löytyvät 3mm paksut suotimet "palauttavat" sen takaisin kohdalleen. Toimiiko tuo käytännössä myös näin? (Ainakin tällainen kennon ja objektiivin etäisyyssiirto on helppo tehdä näin, ks. liitekuva #1.)

Juuri samanlaista systeemiä olen itsekin käyttänyt (adapterikin näyttää hyvin samanlaiselta kuin SRB Griturnilta tilaamani), mutta ei ollut tarvetta noin isoille prikoille.

Joka tapauksessa kaikenlainen millien laskeminen kannattaa unohtaa, koska kaikki kapineet ovat aina oikeasti eri pituisia kuin ilmoitetaan. Ei auta muu kuin kokeilla. Jostain ohuesta jäykästä muovikalvosta on hyvä leikkailla itse sopivia hienosäätöprikkoja tuohon väliin.

Minä tein etäisyyden säädön lisäämällä ja poistamalla prikkoja kunnes tähdet näkyivät tarkkana silloin kun tarkennusrengas osoittaa myös ääretöntä (jos luottaa siihen renkaaseen). Kaikkein tunnollisinta olisi ehkä käyttää CCD Inspectoria ja tarkentaa kukin kuva huolellisesti. Oikea määrä prikkoja lienee sitten se joka tuottaa kaikkein tasaisimman kentän, tai jotain.

Jos tekee tarkennusskaalan avulla, niin kannattaa valita mahdollisimman lyhytpolttovälinen ja valovoimainen kakkula. Sellaisella pieni muutos kuva-avaruudessa (kennon paikassa) johtaa suurempaan muutokseen kohdeavaruudessa (oikeassa maailmassa linssin etupuolella). Toisin sanoen esim. 0.2mm muovikalvon lisääminen adapterien väliin aiheuttaa silloin suuremman tarkennusrenkaan kääntämisen tarpeen, jolloin prikkojen määrän/paksuuden voi haarukoida tarkemmin. Itse käytin 4.5mm f/2.8 kalansilmää.

QSI:n Canon kamerabajonetti-adapterin laatua en ole vielä päässyt testaamaan kuin kertaalleen tuolla 300-millisellä, jolloin optiikan jäähtyminen kuvauksen aikana siirsi kuvan fokuksen selvästi pieleen. Lisään siis tähän linkit kahdesta fokuksen ääripäästä tuolta kuvauskerralta: (kuvausaukko taisi olla F3.2, mutta kuvissa on eri screen stretch MaxIm:n JPG-tallennuksessa)
http://astrokuva.galleria.fi/kuvat/Kuvauslaitteistot/Temp/M31_300mm_22102011_-018L_1x1_120s_good.jpg/_full.jpg (paras fokus)
http://astrokuva.galleria.fi/kuvat/Kuvauslaitteistot/Temp/M31_300mm_22102011_-009L_1x1_120_bad.jpg/_full.jpg (heikoin fokus)
Miltä nuo näyttävät kennon kaltevuuden suhteen?

CCD Inspector antoi liitteen mukaisia tuloksia (en kyllä tottapuhuen ymmärrä noista numeroista mitään). Tuo parempi ruutu on varsin hyvä, mutta huonompaa ottaessa on tarkennuksen lisäksi valunut kamerakin vinoon (kohde mennyt eri puolelle taivasta?).

Hyvin tutun näköistä tavaraa. Nikkaroin joskus Espanjassa sellaisen puukiilan jonka avulla sain hienosäädettyä ja tukevoitettua kameran asentoa lohenpyrstökiskon suhteen. Kolmen tunnin kuluttua jalustan käännyttyä painovoima tuli eri suunnasta ja pilasi hienosäädön.

[Timpe]

CCD Inspector antoi liitteen mukaisia tuloksia (en kyllä tottapuhuen ymmärrä noista numeroista mitään). Tuo parempi ruutu on varsin hyvä, mutta huonompaa ottaessa on tarkennuksen lisäksi valunut kamerakin vinoon (kohde mennyt eri puolelle taivasta?).

Kiitos analyysistä, Lauri! 
Jaahas, vai on siellä taipumiakin... Toisaalta tuokaan ei yllätä, koska kyseessä on tuore kuvaussysteemi (kuva tässä). Pitänee tutkia lisää.

Ai niin, onko sillä oikealla kennon etäisyydellä niin millin kymmenyksien tasolla tarkkaa, JOS se oikea fokus löytyy jostain kohtaa läheltä sitä ääretön-merkkiä? Luulisi tuollaisen L-putken piirtävän ihan hyvin hiukan äärettömän tällä puolellakin (tai yli sen, kun tarkennuksen säätöaluetta riittää sinnekin)?

[Lauri Kangas]

Ai niin, onko sillä oikealla kennon etäisyydellä niin millin kymmenyksien tasolla tarkkaa, JOS se oikea fokus löytyy jostain kohtaa läheltä sitä ääretön-merkkiä? Luulisi tuollaisen L-putken piirtävän ihan hyvin hiukan äärettömän tällä puolellakin (tai yli sen, kun tarkennuksen säätöaluetta riittää sinnekin)?

Kysehän ei ole siitä millä tarkennusetäisyyksillä linssi piirtää hyvin ja millä ei, vaan millä kuvatason ja linssin välisillä etäisyyksillä piirto on hyvä. Jos linssi on hyvä sekä makro- että maisemakuvaukseen niin sehän tarkottaa ainoastaan että siellä 44mm päässä bajonetista kuvatasolle piirtyvä kuva on tarkka aina silloin kun haluttu kohde on fokusrenkaan osoittamalla etäisyydellä linssistä.

Linssihän piirtää edessään avautuvasta maailmankaikkeudesta kolmiulotteisen näkymättömän kuvan sinne kameran sisään ja kennon paikalla valitaan sitten sitä oikean maailman etäisyyttä vastaava kuvataso jonka halutaan piirtyvän tarkkana. Eli jos oletkin tarkentanut linssin 10m päähän etkä äärettömään, voit kompensoida sitä työntämällä kennoa lähemmäs linssiä, jolloin kennolle piirtyvä kuva saadaan kuin saadaankin sittenkin tarkentumaan äärettömään.

Siihen, tuottaako tällaisella filungilla aikaan saatu äärettömään tarkennus sitten kauniita vai rumia tähden kuvia on yksinkertainen vastaus: ei voi tietää.

Parhaimmillaan kaikki nämä murheet ovat turhia, pahimmillaan millin kymmenyksien heitot aiheuttavat katastrofaalisia kuvavirheitä. Päätellen siitä montako monokkelia L-tötteröihin on jemmattu peräkkäin, veikkaan todellisuuden sijoittuvan johonkin jälkimmäisen vaihtoehdon lähettyville. 

[Timpe]

Ok, tattis oikaisusta. Laho pää teettää näemmä virhetulkintoja eli sotkin kaksi eri asiaa

[Timpe]

Joka tapauksessa kaikenlainen millien laskeminen kannattaa unohtaa, koska kaikki kapineet ovat aina oikeasti eri pituisia kuin ilmoitetaan. Ei auta muu kuin kokeilla. Jostain ohuesta jäykästä muovikalvosta on hyvä leikkailla itse sopivia hienosäätöprikkoja tuohon väliin.

Mietin tätä ja päähän pälkähti kokeilla tuota QSI-Canon adapteria ja sitä nykyistä noin millin välirengasta keinotähdellä ja EF16-35/2.8L + EF50/1.4 optiikoilla. Tässä siis pari kuvaa keinotähdistä + LED-lampun maskiheijastumista 
Etäisyyttä keinotähteen oli kolmisen metriä ja QSI on kuulapään varassa jalustalla. En tiedä opinko tuosta mitään, mutta miltä nämä 100% cropit näyttävät? (16-35mm oli 35mm zoom-asennossa ja kummatkin täydellä aukolla.) Epäilys on, ettei tällaista säätöä pysty tekemään muutoin kuin oikeiden tähtien alla...

[Lauri Kangas]

Käytin kolme vuotta sitten katulamppuja joihin oli etäisyyttä ehkä reilun kilometrin verran. Päättelin että ovat riittävän äärettömässä, ja hyvän oloisia tuloksia (siis vain tuon kennon etäisyyden suhteen) tuli. Samat säämurheet siis silloinkin riesana.

Noista kuvista itsessään on vielä vähän vaikea sanoa mitään.