Benodigde apparatuur astrofotografie

Uit Astrowiki
Ga naar: navigatie, zoeken

Er bestaan diverse vormen van astrofotografie. Afhankelijk van het interessegebied (meteoren, planeten, deepsky etc.) moet er specifieke apparatuur worden aangewend. In het woud van camera’s en telescopen kan je snel verdwalen. In dit artikel is gepoogd de diverse apparatuur op een rij te zetten en te vermelden welke onderwerpen binnen het bereik van die apparatuur liggen.


De digitale spiegelreflex camera[bewerken]

Voor astrofotografie is niet per sé een telescoop noodzakelijk. Wie in het bezit is van een digitale spiegelreflexcamera (DSLR), kan al mooie sfeerplaten schieten van maan- en planeetsamenstanden en sterrenbeelden. De DSLR moet daarbij op een statief worden geplaatst en ter voorkoming van trillingen worden bediend met een afstandsbediening. Doordat de aarde draait, is de belichtingstijd voor scherpe foto’s beperkt tot enige seconden. Zodra er een minuut of langer wordt belicht, treedt versmering van het beeld op. Hoe snel die versmering optreedt, is afhankelijk van de brandpuntsafstand van het objectief. Het laten versmeren van de sterrenhemel kan juist ook mooie beelden opleveren. Door de sluiter minutenlang open te zetten, tekenen de sterren en planeten sporen langs de hemel. We noemen dat dan ook sterspoorfotografie. Het diafragma van het objectief moet daarbij flink dichtgeknepen worden om overbelichting te voorkomen. Bij sterspoorfotografie is het interessant om een voorgrondobject in beeld te brengen, zoals een boom, een brug of de skyline van een grote stad (wees creatief en durf te experimenteren!).


Geschikte onderwerpen voor astrofotografie vanaf een statief

  • maan- en planeetsamenstanden
  • sequence van een maans- of zonsverduistering
  • sterrenbeelden
  • stersporen
  • poollicht
  • meteoren
  • heldere kometen met een lange staart
  • een analemma (uitdaging!)


Om te compenseren voor de draaiing van de aarde, kan de DSLR op een zogenaamd volgplankje worden gemonteerd. Een handbediend volgplankje is eenvoudig zelf te maken en op het internet zijn tal van bouwbeschrijvingen te vinden (tip: zoek ook naar de Engelse benamingen ‘barndoor tracker’ en ‘Scotch mount’). In plaats van een DSLR op een volgplankje te monteren, kan de DSLR op een parallactische (volg)montering worden geplaatst. Als dit autonoom gebeurt, volstaat een lichte montering, zoals een EQ-1 of EQ-2. Hoewel de montering bij gebruik van groothoekobjectieven met de hand kan worden bediend, loont het om een volgmotor op de uuras van de montering te plaatsen. Bij het gebruik van een volgplankje of montering is het van belang dat de installatie op de pool wordt uitgelijnd. Dat wil zeggen dat de as waarover de installatie beweegt, evenwijdig moet worden opgesteld aan de draaiingsas van de aarde. Voor wie al een telescoop op montering heeft of van plan is aan te schaffen, kan de DSLR bovenop de telescoop monteren of aan de contragewichtstang bevestigen. We spreken dan over piggyback-fotografie.


Geschikte onderwerpen voor astrofotografie vanaf een volgplankje/montering

  • de melkweg
  • maans- en zonsverduisteringen
  • uitgestrekte nevels en grote sterrensterrenhopen
  • meteoren
  • kometen


Voor velen zal het uiteindelijke doel zijn om de DSLR in het brandpunt (primair focus) van een telescoop te plaatsen. Hiervoor wordt over het algemeen gebruik gemaakt van een T-ring en een T-adapter. De T-ring verloopt van de merkspecifieke camerabajonet naar inwendig T-draad (M42x0,75). De T-adapter verloopt van uitwendig T-draad naar een bus (2” of 1,25”) die in de focusseerinrichting van de telescoop past. Er bestaan ook T-adapters die verlopen naar inwendig SCT-draad (2”x24 tpi) voor Schmidt-Cassegrains van Meade en Celestron. Geadviseerd wordt om bij de dealer of op het astroforum na te vragen of voor een juiste combinatie van ringen en adapters is gekozen.

Wie een DSLR wil inzetten voor astrofotografie, moet rekening houden met de volgende aspecten. In een DSLR is af-fabriek een IR-filter ingebouwd dat slechts een beperkt deel van licht met een golflengte van 656 nm (H-alpha) doorlaat. Dit is een golflengte waarin we zijn geïnteresseerd, omdat emissienevels op die golflengte licht uitstralen. Het IR-filter kan, ten koste van de fabrieksgarantie op de camera en optimale kleurinstellingen voor daglichtfotografie, worden verwijderd. Indien geen ander filter wordt teruggeplaatst, wordt de autofocusfunctie van de DSLR onbruikbaar. Bij diverse firma’s kan je het filter tegen betaling laten verwijderen en/of vervangen door een filter dat voorbij 656 nm licht doorlaat (tip: zoek op internet naar ‘DSLR modificatie’). Door omgevingswarmte en warmte die de DSLR zelf genereert, treedt donkerstroom op en ontstaat thermische ruis. Hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de donkerstroom, hoe meer ruis. Het gevecht tegen ruis is met een DSLR groter dan met een astronomische camera in de vorm van een gekoelde CCD-camera.


Geschikte onderwerpen voor astrofotografie door een telescoop met een korte brandpuntsafstand

  • open sterrenhopen
  • grote sterrenstelsels of clusters van kleine sterrenstelsels
  • uitgestrekte reflectienevels
  • uitgestrekte emissienevels (mits het IR-filter is verwijderd)
  • de zon en maan als geheel/beeldvullend (let op gebruik van zonnefilter!)


Geschikte onderwerpen voor astrofotografie door een telescoop met een lange brandpuntsafstand

  • bolvormige sterrenhopen
  • kleine sterrenstelsels
  • compacte reflectienevels
  • compacte emissienevels (mits het IR-filter is verwijderd)
  • grote planetaire nevels


Volgen met een gemotoriseerde montering[bewerken]

Wie lang (meer dan enkele minuten) gaat belichten door een telescoop of telelens, ontkomt er niet aan om de omwentelsnelheid van de uuras regelmatig te corrigeren. Wanneer de montering niet zuiver is uitgelijnd op de pool, dient bovendien ook de declinatieas gecorrigeerd te worden. Het controleren en corrigeren van de volgbeweging van de montering wordt in het Engelse taalgebied aangeduid met ‘guiding’. In Nederland wordt de enigszins verwarrende term volgen gebruikt en in Vlaanderen soms het werkwoord gidsen. De meeste monteringen hebben een periodieke fout die inherent is aan het aandrijfmechanisme van de uuras. Daarnaast kunnen er willekeurige volgfouten optreden door minuscule oneffenheden in het mechaniek of volgfouten door externe factoren als wind en luchtonrust.

De montering kan op twee manieren worden gecontroleerd op een correcte volgbeweging, namelijk door middel van een volgkijker of een ‘off axis guider’ (OAG). Voor beide hulpmiddelen geldt dat er een volgster moet worden gezocht waarop moet worden gevolgd.

Een volgkijker is een tweede, lichte telescoop (meestal een kleine refractor) die op of naast de hoofdtelescoop wordt gemonteerd. Een volgkijker wordt vaak in beugels voorzien van stelschroeven geplaatst, zodat de volgkijker ten opzichte van de hoofdkijker kan worden gemanoeuvreerd om geschikte (d.w.z. heldere) volgster te centreren.

Een OAG wordt tussen camera en telescoop aangebracht. In een OAG wordt aan de rand van het beeldveld het licht met behulp van een klein prisma onder een hoek van 90 graden afgebogen. In het daar verkregen beeld moet een volgster worden gecentreerd.

De gecentreerde volgster kan op verschillende manieren worden gevolgd:

  • door een (verlicht) kruisdraadoculair in de volgkijker of OAG te plaatsen, kan de volgster visueel worden gevolgd. Indien de volgster van de kruisdraad afwijkt, moet de volgbeweging van de montering met een handbedieningskastje worden gecorrigeerd. Hoewel het in principe zou moeten volstaan om alleen de omwentelsnelheid van de uuras te corrigeren, zal in de praktijk vaak ook de declinatieas moeten worden gecorrigeerd vanwege een onzuivere pooluitlijning;
  • in plaats van een kruisdraadoculair, kan een volgcamera in de volgkijker of OAG worden geplaatst om de volgster elektronisch te volgen. De volgcamera kan gekoppeld worden aan een ‘stand-alone autoguider’ (autonome volgautomaat) of aan een computer. In dat laatste geval geschiedt het volgen met ‘guidingsoftware’ (bijvoorbeeld het gratis programma ‘Push Here, Dummy’).

Visueel volgen is evenals analoog fotograferen niet meer van deze tijd. Sinds de millenniumwisseling wordt praktisch alleen nog maar elektronisch gevolgd.


De gekoelde (CCD-)camera[bewerken]

Het verbeteren van de signaalruis-verhouding is waar het bij astrofotografie om draait. Ruis is niets anders dan ongewenst signaal. Thermische ruis vormt bij ongekoelde camera’s (DSLR’s) het grootste aandeel van het totale ruisaanbod. Er zijn diverse effectieve methoden om een DSLR te koelen, uiteenlopend van een coldpack met postelastieken aan de camerabehuizing bevestigen tot het aanbrengen van een peltierelement achter de sensor.

Door een DSLR met een peltier te koelen, is in feite een gekoelde astronomische kleuren CCD-camera gecreëerd. Met een gekoelde kleuren CCD-camera liggen dan ook dezelfde astronomische onderwerpen binnen het bereik.

Naast een kleuren CCD-camera, bestaat er ook een monochrome CCD-camera. Met een monochrome CCD-camera kan een kleurenafbeelding worden gecreëerd door afzonderlijk door een rood, groen en blauw filter te belichten. Daarnaast wordt vaak ook door een kleurloos filter belicht voor een luminantieopname. De luminantieopname is voor de contrasten en details en de rood-, groen- en blauwopnamen zijn voor de kleur. Een dergelijk samengestelde opname wordt een LRGB-opname genoemd. Een andere mogelijkheid van een monochrome CCD-camera is dat er door lijnfilters specifiek op de golflengten van H-alpha, OIII en SII licht kan worden belicht. We noemen dat smalbandfotografie. Ook het licht van deze drie golflengten kan worden samengevoegd tot een kleurenafbeelding. De meeste gekozen samenstelling is het HST-palet (Hubble Space Telescope).


Geschikte onderwerpen voor astrofotografie met een monochrome camera voorzien van lijnfilter

  • emissienevel
  • planetaire nevels


De filters worden opgenomen in een filtercarrousel dat manueel of elektronisch (via de computer) kan worden bediend. In sommige CCD-camera’s is het filtercarrousel geïntegreerd in de camerabehuizing.

Een CCD-camera kan niet zoals een DSLR vanaf de behuizing of met een afstandbediening worden bediend. Een CCD-camera heeft evenmin een stroomvoorziening (accu) aan boord. Het is daarom noodzakelijk om de CCD-camera op een computer aan te sluiten en van een externe stroomvoorziening te voorzien. De CCD-camera moet worden bediend met ‘capturingsoftware’ De beelden worden weggeschreven naar de harde schijf. Vaak wordt er eenvoudige of “uitgeklede” capturingsoftware meegeleverd bij de aanschaf van een CCD-camera. Uitgebreide software met geavanceerde functies is apart verkrijgbaar.


De CCD-webcam[bewerken]

De CCD-webcam (ook wel planeetcamera genoemd), onderscheidt zich van de DSLR en de gekoelde CCD-camera vanwege het feit dat er video-opnamen mee kunnen worden gemaakt. Het doel is hogeresolutieopnamen te maken van de maan, planeten of de (gefilterde) zon. Met de CCD-webcam wordt op een hoge framerate (30 tot 60 fps) een filmpje gemaakt van enkele seconden tot minuten. Om een optimale openingsverhouding van f/20 tot f/30 en tegelijk voldoende vergroting te bereiken, wordt de telescoop vaak voorzien van een 2x tot 5x Barlowlens. Door de afzonderlijke frames van de verkregen video-opname (softwarematig) te beoordelen, kunnen de scherpe frames geselecteerd en gecombineerd worden. Hoe beter de seeing, hoe scherper en detailrijker het eindresultaat. Hogeresolutiefotografie volgens deze methode wordt ook wel ‘lucky imaging’ genoemd.

De webcamrevolutie werd eind jaren ‘90 ontketend door de Philips ToUcam en kent zijn weerga niet. Tegenwoordig zijn met name de DMK en DBK camera’s van ‘The Imaging Source’ erg in trek.


Geschikte onderwerpen voor astrofotografie met een CCD-webcam

  • de zon en maan op hoge resolutie (let op gebruik van zonnefilter!)
  • planeten
  • dubbelsterren
  • heldere planetaire nevels


Kleur versus monochroom[bewerken]

Ervaren astrofotografen stellen over het algemeen dat zowel op het gebied van deepsky- als planeetfotografie betere resultaten te behalen zijn met een monochrome sensor dan met een kleurensensor. Vooral omdat een monochrome sensor meer vrijheden biedt ten aanzien van belichten op golflengten anders dan rood, groen of blauw licht. Het maken van een kleurenopname met een monochrome camera kost echter wel meer moeite en tijd vanwege het moeten wisselen van de filters.


Telescopen[bewerken]

Elders op de Astrowiki is informatie te vinden over de diversiteit aan telescopen. In principe kan achter elke telescoop een camera worden bevestigd. Voor deepsky-fotografie met een DSLR of CCD-camera moeten vaak speciale lenzen tussen camera en telescoop worden aangebracht om het beeldveld te corrigeren, zoals een field flattener (bij een lenzenkijker) of coma corrector (bij een Newtonkijker). Verder bestaan er tele-extenders en -compressors om de brandpuntstand van de telescoop respectievelijk te verlengen of verkorten. Een ander woord voor telecompressor is reducer.


Hulpmiddelen en randapparatuur nader beschouwd[bewerken]

Poolzoeker: hulpmiddel om de montering op de pool uit te lijnen. Een poolzoeker wordt in (of evenwijdig aan) de uuras van de montering geplaatst. Als er geen poolzoeker beschikbaar is of de poolster niet zichtbaar is vanaf de waarneemlocatie, zijn er andere technieken voorhanden om de montering op de pool uit te lijnen: een klassieke methode is de Scheinermethode (Engels: ‘stardrift align method’); daarnaast bestaat er software om met behulp van een (volg)camera een correcte pooluitlijning te bewerkstellingen.

Volgcamera: hulpmiddel om de montering voor deepsky-fotografie elektronisch te volgen. Diverse kleine (CCD-)camera’s kunnen als volgcamera worden aangewend. Van CCD-webcam tot specifiek voor volgdoeleinden ontwikkelde camera. Kenmerkend voor volgcamera’s is de relatief kleine beeldsensor en lichte gewicht van de camera. De meeste moderne monteringen zijn voorzien van een zogenaamde ST-4/autoguider ingang waarop de volgcamera via een stand-alone autoguider of via een computer met volgsoftware wordt aangesloten.

Capturingsoftware: software om camera’s vanaf een computer te bedienen. Noodzakelijk voor CCD- en planeetcamera’s, optioneel voor DSLR’s. Vaak wordt capturingsoftware meegeleverd. Populaire softwarepakketten zijn Nebulosity, MaximDL, AstroArt, ImagesPlus, BackyardEOS en, specifiek voor videocapture IC Capture, Craterlet, AstroSnap en wxAsroCapture.

Processingsoftware: software om beelden voor- en na te bewerken. Voorbewerkingen (datareductie, combineren van beelden) is vaak mogelijk met de capturingsoftware. Krachtige softwarepakketten om de beelden na te bewerken zijn Adobe Photoshop en PixInsight. Als gratis alternatief op Photoshop wordt het programma GIMP aanbevolen. Video-opnamen gemaakt met CCD-webcams kunnen het best verwerkt worden met RegiStax of Autostakkert (beide van Nederlandse bodem).