Teleskop-Service

Gute digitale Spiegelreflexkameras (DSLR), bei denen sich die Objektive auswechseln lassen, kann man ganz hervorragend als ´Astrokamera´ einsetzen. Und mit dem Teleskop als Objektiv fotografieren, das ist die sogenannte fokale Projektion. DSLR haben in der Regel große Chips, üppige Auflösungen um 8-10 Megapixel und bieten dadurch ein großes reales Bildfeld. Durch die Massenfertigung sind die Preise hierfür in den letzten Jahren stark gefallen und befinden sich heute in einem durchaus erschwinglichen Bereich.

Unter den zahlreichen DSLR hat sich die Kamerareihe EOS der Firma Canon durch ihre besonders hohe Qualität und Preis-Leistungsverhältnis einen besonderen Ruf erworben. Diese Kameras sind auch in der ´Astroversion´ mit speziell für die Astrofotografie ausgelegten Sperrfiltern erhältlich. Ein besonders günstiges Beispiel ist die Canon EOS 1000 D Astro (Abbildung rechts) mit 10 Megapixel Auflösung.

Hauptvorteil ist die Unabhängigkeit von einem Rechner, denn die Kamera speichert die Bilder direkt auf ihrem Speicherchip und kann dann später in der warmen Stube bequem in den Rechner zwecks Weiterverarbeitung geladen werden. Aber es gibt auch Nachteile...

Nachteil 1 - der Sperrfilter (Standardmodelle - nicht ´Astro´):
Naturgemäß sind handelsübliche Kameras für die Ablichtung irdischer Motive ausgelegt. Sie zeigen also beim Fotografieren ´außerirdischer´ Motive einige typische Schwächen, die wir an dieser Stelle nicht verschweigen möchten. Da wäre einmal der in ihnen verbaute Sperrfilter zu nennen. Dieser läßt nur das relativ schmale Spektralband des sichtbaren Lichts passieren. An den ´Rändern´, also Tiefrot und Tiefviolett sperren diese Filter bereits, so daß dieser Filterung ausgerechnet die astronomisch so wichtige Spektrallinie des angeregten Wasserstoffs (Hα, 656,28 nm), wie wir sie in vielen Emissionsnebeln finden, zum Opfer fällt.

Diesen Hauptnachteil kann man dadurch beseitigen, in dem der in diesen Kameras verbaute Sperrfilter durch einen geeigneten Filter (Abbildung rechts) ersetzt wird, der diese Spektrallinie ungehindert durchläßt. Hierzu gibt es unseren Umbau-Service für EOS-Kameras als Komplettpaket. Die Funktion der Kamera für die ´irdische´ Fotografie wird durch den Umbau nicht beeinträchtigt.

Weitere Nachteile:
• Normalerweise dient in handelsüblichen Kameras ein etwas weniger empfindlicher CMOS-Chip als Photonensammler. Das hat Kostengründe, denn die immer noch deutlich empfindlicheren CCD-Chips bewegen sich preislich in ganz anderen Regionen. Bei der Astrofotografie muß dies mit etwas längeren Belichtungszeiten ´bezahlt´ werden.

• Außerdem sind diese Kameras nicht in einer Schwarz / Weiß-Version erhältlich. Dadurch sind Aufnahmen mit schmalbandigen Linienfiltern nur sehr eingeschränkt möglich.

• Die Abstufung der Helligkeitswerte in maximal 256 Stufen (8 Bit) ist für die ´normale´ Fotografie völlig ausreichend. Bei der Fotografie von Galaxien und Gasnebel ist diese Abstufung einfach zu grob und führt in den dunklen Bildanteilen zu unschönen Artefakten, die durch die Speicherung im verlustbehafteten JPG-Format noch verstärkt werden. Einige Modelle haben jedoch die Möglichkeit, die Bilder zusätzlich im sogenannten ´Raw-Format´ abzuspeichern, darunter selbstverständlich auch die Kameras der EOS-Reihe. Doch dazu später mehr.

Wie bringe ich die Kamera ans Teleskop?
Wenn´s nicht so furchtbar einfach wäre, könnte man an dieser Stelle einen richtig langen Beitrag bringen. Aber dem ist nicht so. Man nehme einen einfachen Adapterring, den T2-Ring für CANON EOS Kameras (Abbildung rechts) und befestige diesen kameraseitig anstelle des Objektivs mit dem Bajonett-Anschluss. Teleskopseitig steht ein T2-Innengewinde zur Verfügung, das sehr weit verbreitet ist und daher einfach an das Teleskop angeschraubt wird. Noch Fragen?

Weit eleganter ist die Adaption der Kamera an das Teleskop mit dem TS-Rotationssystem (Abbildung links), denn damit schlägt man gleich 2 Fliegen mit einer Klappe:

1. Läßt sich die Kamera damit ´einnorden´. Die Aufnahme behält die natürliche Orientierung Norden oben, Osten links.
2. Es läßt sich zur Reduzierung des Streulichts unseres aufgehellten Nachthimmels ein geeigneter 2"-UHC-S-Filter einbauen.

Durch die variable teleskopseitige Adaption (T-2 / SC) bringt man die Kamera leicht an so gut wie jedes Teleskop.

Die Fotografie
Nach Optimierung und Adaption an das Teleskop wollen wir nun endlich auch mal ein tolles Astrofoto machen, so wie das Paradeobjekt unter den Galaxien, der Andromada´nebel´ Messier 31 (Abbildung), unser galaktischer Nachbar im All. Doch nun beginnen die Tücken der Astrofotografie.

1. Scharf stellen (fokussieren)
Dazu muß das Himmelsobjekt erst mal scharf gestellt werden. Eine sehr gute Idee ist der Einsatz einer Scheinerblende zur präzisen Fokussierung, mit der der Fokus normalerweise sehr genau getroffen werden kann. Das ist äußerst wichtig für scharfe, kontrastreiche Bilder, die ´irdische´ Fotografie läßt grüßen, allerdings übernimmt diese schwierige Aufgabe die eingebaute Autofokuseinrichtung, die hier nicht verwendet werden kann. Wenn man das Livebild auf der Rückseite der Kamera stark vergrößern kann, wird man die bestmögliche Scharfstellung an einem hellen Stern sehr schön hinbekommen.

2. Belichtungszeit einstellen
Nun wird es knifflig! Denn die Einstellung der bestmöglichen Belichtungszeit ist die schwierigste ´Übung´ bei der Astrofotografie ganz allgemein. Belichtet man zu kurz, dann werden wichtige, lichtschwache Einzelheiten kaum zu erkennen sein, sie ´versumpfen´ im Kamerarauschen, sind aber rein informationstechnisch vorhanden und können durch Aufaddieren mehrerer Ablichtungen wiedergewonnen werden! Belichtet man zu lange, dann brennen helle Bildanteile aus, das heißt, die beteiligten Pixel werden gesättigt. Diese Bildanteile sind auch informationstechnisch tot, spätere Restaurierung ist damit unmöglich. Die bestmögliche Belichtungszeit hängt also sehr stark von der Helligkeit der hellsten Bildteile ab, die noch sauber dargestellt werden sollen.

3. Mehrere Aufnahmen machen!
Die Helligkeitsunterschiede bei astronomischen Objekten sind meist extrem! Ein heller Galaxienkern ist meist so um 10.000-mal heller als die lichtschwachen Außenbereiche. Mit nur einer einzigen Aufnahme bekommt man hier ein derbes Problem, man steht vor der schwierigen Entscheidung: Entweder den Galaxienkern hoffnungslos ausbrennen, so wie in der Fotografie oben (die noch mit chemischem Film aufgenommen wurde!) schön zu sehen ist, dafür die lichtschwachen Außenbereiche zu zeigen. Oder auf letztere verzichten und dafür den Galaxienkern sauber darstellen. Also versuchen wir, es allen Lichtverhältnissen recht zu machen. Einige, so ca. 10 Aufnahmen werden so belichtet, daß die hellen Bildteile nicht ausbrennen. Dann wird die Belichtungszeit sukzessive gesteigert und jeweils so um die 4 Aufnahmen damit gemacht. Die Aufnahmen werden anschließend (oder am nächsten Tag / Wochenende) am Rechner auf eine geeignete Weise miteinander kombiniert. Wie geht, vermitteln unsere Workshops zum Thema astronomische Bildbearbeitung. Nebenbei verringert sich das Kamerarauschen durch das Kombinieren erheblich, so daß sich die lichtschwachen Bildanteile auf wundersame Weise aus dem Rauschen herausschälen.

Das Raw-Format
Einige DSLR bieten den Komfort, die Bilder zusätzlich im sogenannten RAW-Format abzuspeichern. Bei diesem Format handelt es sich um ein proprietäres Format, das aber mit geeigneten Programmen wie z.B. das freie Fitswork, dekodiert und dargestellt werden kann. Dieses Raw-Format besitzt gegenüber dem JPG-Format zwei unschätzbare Vorteile:
1. Es speichert das Bild mit 4096 Helligkeitsstufen (12 Bit) und zeigt dadurch eine 16-mal höhere Bilddynamik.
2. Es verhindert die bei JPG üblichen Verluste beim Komprimieren.

Damit wird die Kamera fit für das Anfertigen anspruchsvoller Astrofotografien, wie wir im folgenden sehen werden.

Betrachten wir dazu mal die im folgenden gezeigten Dunkelaufnahmen (Canon EOS 400, 1 Minute @ ISO 100) etwas genauer:

JPG-Format (*.jpg)

Hier wurde ein Dunkelbild aufgenommen, im JPG-Format abgespeichert und ein typischer Ausschnitt stark aufgehellt.

Das Kamerarauschen verschwindet völlig unter die "Nullinie". Informationen, die dort noch versteckt sein könnten, gehen unwiederbringlich verloren. Auch wenn man noch so viele Bilder addiert.

RAW-Format (*.cr2)

Das selbe Dunkelbild wurde zusätzlich im RAW-Format abgespeichert, es ist also die exakt gleiche Ablichtung. Wieder wurde das Bild sehr stark aufgehellt, zeigt aber keinerlei Ähnlichkeiten mehr mit dem verunstalteten JPG.

Nun ist das Kamerarauschen und damit die Informationen, die in diesem noch enthalten sein könnten, noch vollständig erhalten. Schon nach wenigen Bildadditionen tauchen hier lichtschwache Bildanteile auf.