Berechnung der Leitrohr-Brennweite

    Hallo Gemeinde,


    Ich versuche seit einiger Zeit, schicke Astrofotos mit der Spiegelreflexkamera im Fokus meines 10" Newtons bzw. meines 8" SC zu machen. Dazu verwende ich eine ToUCam und das Programm Startrack. Leider bekomme ich immer noch kein vernünftiges Autoguiding hin. Mit dem Teleobjektiv (F=300) sieht's prima aus, mit dem Newton geht's noch so und mit dem SC wird's ganz schlimm. (Ich weiß - SC mit Leitrohr tut man nicht, wegen Shifting.... - ich will aber nu doch!)
    Ein Bekannter mit wesentlich mehr Erfahrung als ich, hat mich jetzt darauf gestossen, dass mein Leitrohr einfach zu kurz ist. Bevor ich mir aber ein längeres kaufe, wüßte ich gerne, wie lang es denn nun sein muß.


    Ich habe jetzt einfach mal versucht, mich der Sache rechnerisch zu nähern, um herauszufinden, welches Leitrohr ich wirklich brauche. Wenn ihr mal ein wenig Zeit habt, lest es Euch durch und sagt mir Eure Meinung. Dabei sind natürlich nur die Nachführfehler berücksichtigt, die durch die Brennweite des Leitrohrs bedingt sind. Nicht durch dessen Befestigung, Spiegelshifting o.ä.




    1. Annahme
    Wenn ich zwei Fernrohre mit identischer Brennweite und identischen CCD-Kameras habe, bekomme ich an beiden Kameras das gleiche Bild. Wenn Fernrohr A das Hauptrohr und Fernrohr B das Leitrohr ist und meine Autoguider-Software erst bei einem Fehler von 1 Pixel anspricht, d.h. korrigiert, bekomme ich auf dem Bild vom Hauptrohr einen maximalen Fehler von 1 Pixel. D.h. ein Stern, der eigentlich 1 Pixel wäre, besteht aus zwei Pixeln und ist somit Strichförmig.
    Von einer perfekten Nachführung würde ich sprechen, wenn die Nachführoptik die doppelte Genauigkeit der Fotooptik hat. Wenn der (sofort korrigierte) Fehler von 1 Pixel im Leitrohr also zu einem 1/2 Pixel Fehler im Hauptrohr führt.
    Das erreicht man wenn


    - entweder die Brennweite des Leitrohrs doppelt so hoch, wie die Brennweite des Hauptrohrs ist (ich will aber keinen 4m langen Refraktor - will ich einfach nicht[:o)])
    - oder die Kamera des Leitrohrs die doppelte Auflösung (in X-Achse, insgesamt natürlich die 4-fache) in Pixeln bei gleicher Größe des CCD-Chips hat
    - oder die Kamera des Leitrohrs die gleiche Auflösung in Pixeln bei halber Chipgrösse hat.


    Man sieht schon, worauf das hinausläuft:



    2. Annahme
    Die Chipgrösse (bei gleicher Auflösung) wirkt sich bei dem Fernrohr CCD-Kamera auf die Vergrößerung genauso aus, wie es die Okularbrennweite tun würde. Halbe Chipgröße->Doppelte Vergrößerung.


    3. Annahme
    Bisher habe ich von zwei CCD-Kameras gesprochen. Mich interessiert aber eigentlich eine CCD am Leitrohr und eine analoge SLR am Hauptrohr. Zwar hat der Film auch irgendeine Körnung - ich will da aber nicht von Auflösung sprechen. Allerdings wird das Bild ja mit einer bestimmten Auflösung gescannt und mit dieser Auflösung kann man ja durchaus rechnen. Bzw. man kann die Sinnvolle Auflösung für den Scan in Abhängigkeit von der Nachführgenauigkeit berechnen.



    Berechnung:


    A1=Auflösung der Hauptoptik
    A2=Auflösung der Leitoptik


    1. Annahme => A1*2=A2



    F1=Brennweite der Hauptoptik
    F2=Brennweite der Leitoptik
    d1=Größe des Hauptchips (bei jew. gleicher Pixelzahl)
    d2=Größe des Leitchips (bei jew. gleicher Pixelzahl)


    2. Annahme => A1=F1/d1; A2=F2/d2



    p1=max. Sinnvolle x-Auflösung (in Pixeln) der Hauptkamera bzw. des Scans
    p2=x-Auflösung der Leitkamera (bekannt)


    3. Annahme =>


    F1/d1=2*F2/d2


    und


    (2*F1*p1)/d1=(F2*p2)/d2


    p1=(F2*p2*d1)/(F1*d2*2)


    Plausibilitätsprüfung:


    - wird F2 (Brennweite des Leitrohrs) größer, kann auch p1 größer werden
    - wird p2 (Auflösung der Leitkamera) größer, kann auch p1 größer werden
    - wird d1 (Fläche des Hauptchips) größer, kann auch p1 größer werden
    - wird F1 (Brennweite des Hauptrohrs) größer, muß p1 geringer werden
    - wird d2 (Fläche des Leitchips) größer, muß p1 geringer werden
    - wird der Sicherheitsfaktor (hier 2 aus Annahme 1) größer, muß p1 geringer werden


    => für:


    F1=2000mm
    F2=350mm
    d1=35mm
    d2=4mm
    p2=640


    ist p1=(350mm*640Pixel*35mm)/(2000mm*4mm*2)=490 pixel


    Daraus folgt, mein Leitrohr ist zu klein, um aus den damit gewonnenen Aufnahmen (am C-8) Bilder in einer vernünftigen Auflösung zu gewinnen. Mit dem Teleobjektiv von 300mm sieht's schon besser aus:


    p1=(350mm*640Pixel*35mm)/(300mm*4mm*2)= 3266 pixel


    Um Bilder mit einer "vernünftigen Auflösung" von z.B. 4 Megapixeln (2272*1704) mit dem SC zu bekommen, müßte mein Leitrohr folgende Brennweite haben:


    F2=(2*F1*p1*d2)/(d1*p2)=(2*2000mm*2272Pixel*4mm)/(35mm*640Pixel)=1623mm


    Ich würde mich also trauen, einen 70/700-Refraktor zu benutzen und vor die Kamera noch eine Barlow-Linse zu hängen. Damit käme ich dann auf 1400mm Brennweite. Das ist etwas zu wenig für's C-8 und etwas zuviel für den Newton (F=1150) - wobei, zuviel kann's ja wohl nicht sein.....


    Sehe ich das jetzt richtig oder kaufe ich wieder irgendwelchen Mist, den ich nachher doch nicht gebrauchen kann?


    Gruß
    Klaus

    Guten Morgen Klaus [:)]


    Interessantes hast Du da entwickelt. Früher (ohne Autoguider und sowas) hieß es, das die Leitrohr sollte die doppelte Brennweite der Aufnahmebrennweite haben.
    Im Zeitalter der CCD-Technik ist das etwas anders: hier kann gute Software den Schwerpunkt der PSF auf 0,2 oder gar 0,1 Pixel bestimmen. Selbst Billig-Guider wie der Pictor 201 können auf 0,5 Pixel genau nachführen. Mit dem ST4 war man ja auch in der Lage, auf 1" genau nachzuführen, selbst wenn die Leitrohrbrennweite 1000 mm betrug.
    Da das Seeing meistens 2" oder schlechter ist (zumindest im Langzeitbereich), ist das allemal ausreichend. Ich mach mal folgende Rechnung auf:
    Leitrohr (f)=700mm, Pixelgröße der Nachführcam (s): 5,6µm
    Abbildungsmassstab:arctan (s/f)=arctan (0,0056/700)=1,65"/Pixel. Selbst bei einer Nachführungsgenauigkeit auf 1/2 Pixel bist Du immer auf der richtigen Seite. Ganz abgesehen davon, daß analoge Aufnahmen selten besser aufgelöst sind als 2". Das Problem ist eher die Empfindlichkeit einer Webcam - einen Leitstern zu finden ist da nicht immer ganz einfach.


    Gruß


    ullrich

    Hallo Ullrich,


    wie recht Du hast - genau da liegt mein Problem. Beim Finden eines Leitsterns.
    Ich könnte das Leitrohr ja jetzt einfach so groß wir möglich wählen, um auf der sicheren Seite zu sein. Das bedeutet dann aber u.U. das die Sache zu lichtschwach wird. Deshalb die Rechnung....


    Gruß
    Klaus

    Hallo Klaus -
    nochmal ich...
    Ich hab mir mal angeschaut welches Programm Du verwendest. Jetzt mal eine Frage: wie empfindlich reagiert denn das Programm bei Positionsänderungen? Also die Mindestabweichung, wo ein Korrekturbefehl erts generiert wird.
    Dann würde ja die Korrektur erst zu spät gemacht, d.h. wenn der Stern schon zu weit weg gewandert ist.
    Schau mal nach, ob es da irgend eine Einstellmöglichkeit ist. Ich konnte das Prog nicht installieren, mache ich aber zu hause mal.


    Gruß


    ullrich

    Hi,


    also das Programm registriert wohl Abweichungen ab einem halben Pixel. Ich habe noch nicht versucht, Werte unter einem Pixel als Korrekturschwelle einzugeben, da sowas an der Auflösungsgrenze meistens keinen Sinn macht.


    Gruß
    Klaus

    Hi Klaus -
    probiers doch einfach aus :)
    Bei Astroart - da gibts auch einen Autoguider implementiert in die CCD-Cam Steuerung - kann man Werte bis 0,1 Pixel einstellen. Auch 0 ist möglich, aber evtl nicht sinnvoll.
    Probieren mit den Einstellungen und beobachten, wann und wie oft korrgiert wird kann Dich schneller zum Ziel bringen als alle Theorie. Die Einstellungen (falls vorhanden) für Abbildungsmasstab und Verfahrgeschwindigkeit müssen schon stimmen, die können entweder über eine automat. Kalibrierung oder durch Handeingabe vorgenommen werden.

    Hi Ullrich,


    jetzt hab' ich mal versucht, mir vor dem Ausprobieren ein paar Gedanken zu machen und lande wieder beim Ausprobieren[:D].
    Ich meinte auch nur, die Korrektur in halbe Pixeln würde nicht viel Sinn machen, da die Anzeige der Fehler in beiden Achsen nur bis zum halben Pixel geht. Ich denke, das ist wie bei Digital-Messgeräten. Da ist die letzte Stelle bzw. das letzte Digit auch meistens Blödsinn.


    Aber am ausprobieren komme ich ohnehin nicht vorbei[?]


    Gruß
    Klaus

    Hi! Warum Brennweite des teleskopes?!?!??!
    Also cih habe mich jetzt tagelang mit der Frage beschäftigt und ich komme zu keinem rechten Schluss. Wenn ich doch ein gerät mit 2m Brennweite habe.. Dann ein 4 Meter teleskop als Leitrohr?!
    Warum nehme ich nihct einfach eine Barlowlinse und vergrößere?
    Ich muss ja auch nihct Aufnahmeteleskop exakt parallel aufstellen. Der Leitstern kann ja wo ganz anders liegen. Und wie matschig das Bild des Sterns auch sit. Darauf kommt es doch nihct an. Nur, dass cih Abweichungen schneller als der Film im "großen" Rohr bemerke oder nicht?
    mfG Michael

    Hi Michael,


    ob Du jetzt ein Leitrohr mit einer großen Brennweite, oder zus. eine Barlowlinse benutzt, bleibt sich eigentlich gleich - ausser, dass Du mit einer 2-fach Barlow natürlich auch das Öffnungsverhältnis halbierst.
    Die Geräte, die sich als Leitrohr eignen, haben halt meistens schon f/10 (z.B. 70/700) - mit Barlow ist es dann f/20. Damit wird die Suche eines Leitsterns nicht gerade leichter.


    Mit der Einschätzung, der Leitstern könne irgendwo abseits stehen, liegst Du leider falsch. Jeder Fehler in der Poljustage wirkt sich - selbst bei perfekter Nachführung - als Bilddrehung um den Leitstern aus. Je weiter der Leitstern also vom eigentlichen Bild entfernt ist, umso mehr bekommst Du wieder Striche, statt Sterne.


    Auch mit einem "matschigen" Stern nachführen, ist so eine Sache. Bei einem "matschigen" Stern kann der AutoGuider kaum exakt die Mitte feststellen, so dass Du schon sehr viele Fehler nur durch die Bildauswertung bekommst.


    Gruß
    Klaus

    Hi! Ja mit dem nihct richtig justierten Leitrohr meint eich eigentlich, dass das Aufnahmegerät nihct mit dem Nachführgerät in ein und dieselbe richtung zeigen muss. Also die Montierung muss perfekt ausgerichtet sein. Das ist mir schon klar. Aber die beiden Fernrohre auf der einen montierung müssen doch nihct in ein und dieselbe richtung gucken. In einem anderen fernrohr ist die bewegung der Sterne ja auch immer gleich. Ob jetzt zwei grad höher als das Aufnahmegerät oder südlicher oder was weiß ich. Mit dem matschigen Stren war das eigentlich auf das manuelle NAchführen gedacht.
    Und nachwas mal speziell zu meiner geräteanordnunvg. Ich habe auf der MOntierung später dann mal zwei fototaugliche Rohre(f/5 und f/4) und jetz will ich mit dem einen fotografieren und dem andren mit dem Auge nachführen.
    geht das wenn das aufnahmegerät 1000mm Brennweite hat und das nachführrohr 500? Wenn ich dann die Barlow einsetze, kommts doch beim gleichen raus. Und ich denke, dass oich es schaffen werde einen atschigen Stren(wenn er nihct zuvile wackelt) nachzuführen...
    mfG Michael

    Moin!


    Klar - wenn Du von ein paar Grad Abweichung zwischen Bild und Leitstern sprichst, ist es kein Problem. Er sollte aber nicht zu sehr abweichen. Ich habe z.B. Probleme bei M27 - das ist nichts wirklich helles in der Nähe.
    Bei manueller Nachführung hast Du natürlich auch mit dem Matsch-Stern recht...


    Gruß
    Klaus

    Hi!
    Also kann man Astrofotografie nicht so betreiben?

    Es ist doch die gleiche bewegung des Himmels. Im ersten oder im zweiten Rohr. Die Montierung muss sich um die Rektazensionsachse drehen, damit die Sterne stillstehen. Mit dem leitrohr gucke ich nur, das die Montierung immer gleichschnell bleibt. Ind diesem falle (ich würde durch den imaginären 150mm APO fotografieren[:p]) würde das Bild sogar noch genauer, weil das "Leitrohr"(ein 300mm LOMO Sonderfabrikat) auf den Himmelsäquator zeigt, weil da die Bewegung der Sterne am größten ist und sich geschwindigkeitsunterschiede am ehesten an diesen Sternen bemerkbar machen.


    P.S: Ich bin keine Geldscheißer. Die Teleskope sind rein erfunden![:)]
    mfG Michael

    Hallo Geldscheisser[:D]


    ...aber die Wahnsinnsmontierung hast Du schon - was?


    Nee - mal im Ernst - ich glaube, mit soviel Differenz zwischen Bild und Leitstern gibt das nichts. Jedenfalls habe ich mir das sagen lassen. Ausprobiert hab' ich's noch nicht.
    Das Argument, dass der Leitstern am Himmelsäquator die größte Bewegung macht und somit der beste Fehleranzeiger ist, hört sich plausibel an. Aber es kommt - glaube ich - nicht nur auf die Himmelsgeometrie, sondern auch auf die der Montierung und der Teleskope an. Wenn die Röhrchen in die gleiche Richtung blicken, biegen sie sich auch gleich durch usw....


    Nur nochmal zur Klarstellung: Es ist nicht so, als wenn ich die Riesen-Ahnung oder Erfahrung damit hätte. Ich fange gerade erst damit an und die Ergebnisse sind größtenteils noch sehr bescheiden.
    Ich habe mich lediglich mit ein paar Leuten unterhalten, die wirklich viel Erfahrung damit haben (...teilweise haben die schon Bücher darüber geschrieben...) und ein paar eigene Erfahrungen (meistens niederschmetternde...) habe ich auch gesammelt.
    Wenn ich am Montag in die Firma komme, habe ich da ein sehr gutes Buch zur Astrofotografie. Dann schaue ich nochmal nach, ob Haupt- und Leitrohr parallel stehen müssen - und warum.


    Gruß
    Klaus

    Hallo Klaus
    Es ist ein wenig einfacher als du denkst :)
    Die Nachführung muss auf ca 1-2" genau sein, am besten im Bereich de Seeings. Mehr ist makulatur, denn das zittern des Leitsterns ansich hat schon eine gewisse zufällige Positionsänderung bei Belichtugszeiten von 250ms.
    Zweitens musst du auch rechnen: 30 min Belichtungszeit mit dem Hauptrohr , Regelzeit ca. alle 4 sek, macht einen Fehler bei einem Patzer der Nachführung von nur 1/450 Helligkeit auf dem Bild. Ein absichtliches Verschieben um 4" bei einer 30 Min Aufnahme und anschließender korrektur durch den Pictor Guider war absolut nicht auf der Aufnahme zu sehn.
    ( Ich bin mir sicher das die RA Achse durch die Regelung der Gleichstrommotoren auch etliche Patzer hat, viele haben das schon mit absichtlich verstellter Polachse demonstriert, das die Strichspur eines sehr hellen Sterns hässliche ausreisser hatte. Diese wurden aber mit dem Autoguider ausgeglichen )
    Also wichtiger als eine lange Brennweite des Leitrohres ist eine gescheite Montierung.


    Gruß Bernd

    Hallo Michael,


    ich hab nochmal in meinem schlauen Buch nachgelesen. Da steht nur: "Wenn das Leitrohr nicht parallel zum Aufnahmeinstrument ist, macht sich Bildfelddrehung stärker bemerkbar" (Quelle: Bernd Koch u.a. Handbuch der Astrofotografie, Springer Verlag).
    Eine genaue Begründung habe ich nicht gefunden.


    Gruß
    Klaus

    Hi Klaus!
    Also das verstehe ich nicht!
    Bildfeldrotation gibt es doch nur bei Teleskopen mit azimutaler montierung. Ich meine dann wäre das klar. Das Bild dreht sich ja bei einem azimutal montierten scope. Naja. Und wenn dann der leitstern sagen wir mitten im Bild liegt, dann scheinen sich alle Sterne um diesen zu drehen. Das macht sich dann als Strichspur bemerkbar, Wenn man nun nihct in der MItte des Bildes den Stern sondern einen gaan anderen nimmt ist die Bildfeldrotation natürlich viel größer...
    Aber bei parallaktisch montierten?
    hmmm...
    entweder jetzt weiß jemand eine zutreffende Antwort oder ich eröffne einen neuen Thread... [8)]
    naja
    mfG Michael

    Nu mal langsam....


    Klar - die Bildfeld-Drehung hat man ganz massiv bei azimutalen Montierungen. Man könnte auch sagen, eine azimutale Montierung ist eine parallaktische mit einem gewaltigen Fehler in der Poljustage.
    Je genauer die Poljustage wird - je mehr man sich also der perfekten parallaktischen Montierung nähert, um so geringer wird die Bildfeld-Drehung. Je näher der Leitstern der Mitte des Bildfeldes kommt, umso geringer werden die sichtbaren Auswirkungen der Bildfeld-Drehung.


    Ergo - da es keine perfekte parallaktische Montierung gibt, bleiben Reste von Bildfeld-Drehung. Diese wirken sich stärker aus, je weiter der Leitstern vom Bildzentrum entfernt ist. Spätestens wenn die Poljustage sich dem Optimum nähert, wird die Bildfeld-Drehung so winzig, dass auch ein weit entfernter Leitstern nicht mehr allzuviel versauen kann.


    Gruß
    Klaus

    hmm ja....
    Also ich denke aber, dass es Leute gibt, die Astrofotografie nur über eine Achse machen. Wenn die das können, dann muss die montierung schon gut eingescheinert sein. Vielleicht reden wir auch von verschiedenen Arten der Astronomie. Du von der mobilen ich von der stationären. Ich denke, dass wenn ich meine Montierung sehr genau einschreinere, dass es dann doch möglich ist über eine Achse nachzuführen oder nicht?!?!
    Dann muss ich da aber was falsch verstanden haben...
    Nix für Ungut!
    mfG Michael

    Hi Michael,


    das kann schon sein. Ich mache das nicht stationär, weil mein Garten das nicht hergibt. Wenn Du absolut genau eingescheinert hast, tut es auch eine Achse. Über das Leitrohr drosselst bzw. beschleunigst Du dann auch nur diesen Motor. Dabei sollte es natürlich keine Bildfeld-Drehung geben. Höchstens Striche - wenn der Autoguider den Schneckenfehler nicht ausgeglichen bekommt.


    Gruß
    Klaus

    Hey was soll hier heißen "wen der Autoguider das nihct schafft"?
    Der Autoguider schreibt hier gerade[:)] [:D] [8D] [:I] [:o)] [;)] [:p]


    ICh wrde es erst mal mit dem altgedienten auge tun....
    Auch wenn es darauf hinausläuft, dass ich wahrscheinlich jetzt nicht sooo die Hammerbilder machen werde...[:p]
    naja


    werde auf jeden Fall die ersten Bilder posten(also so im Januar oder noch später
    mfG Michael

    Hui - na dann viel Spass! Auto - im Sinne von "selbst". Das habe ich noch nicht probiert - wäre mir vermutlich zu stressig. In dem Fall besorg Dir einen guten, stufenlos höhenverstellbaren Stuhl und überprüfe, bevor Du den Auslöser drückst, ob die Sitzposition angenehm ist. Sonst gibt's Haltungs-Schäden!


    Gruß
    Klaus

    Hi!
    ja das ist ganz schön doof mit meiner festen Säule....[:p]
    Aber ich habe einen höhenverstellbaren Stuhl(von mamas Bügelbrett [:)])
    Der tuts auch!
    Naja udn anderseits ist es für mich der reitz so lange den Stern im Auge zu behalten, dass er nicht abhaut und dann zu sehen was rauskommt. Das ist danmeißtens nihct so toll, aber ich habe es mit der neuen Montierung auch noch nihct ausprobieren können...


    mfG Michael

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
    Bildfeldrotation gibt es doch nur bei Teleskopen mit azimutaler montierung. Ich meine dann wäre das klar. Das Bild dreht sich ja bei einem azimutal montierten scope. Naja. Und wenn dann der leitstern sagen wir mitten im Bild liegt, dann scheinen sich alle Sterne um diesen zu drehen. Das macht sich dann als Strichspur bemerkbar, Wenn man nun nihct in der MItte des Bildes den Stern sondern einen gaan anderen nimmt ist die Bildfeldrotation natürlich viel größer...
    Aber bei parallaktisch montierten?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Michael,


    Bildfeldrotation ist nur dann ausgeschlossen, wenn man eine parallaktische Montierung 100% genau auf den Nordpol gerichtet hat. Und wer hat das schon [:D]


    Wenn man die Montierung ortsfest in der Hütte hat, dann kann man sich in 1 oder 2 Nächten zu praktisch 0% Rotation hinarbeiten. Bei transportablen Montierungen gelingt mir das nicht so gut. Dann belichte ich so kurz, dass noch keine Rotation auftritt und addiere die vielen Bildchen mit vorheriger De-Rotation in AstroArt. Ist bei CCD brauchbar, kann bei Film natürlich schwierig werden...

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