Servus Alexander
1.) Je größer die Blendenzahl desto größer wird also das Beugungsscheibchen ?
2.) Bei gleichem Sensor und einer größeren Brennweite (größere Blendenzahl bei gleicher Öffnung) bekommt man somit weniger Details bei höherer Vergrößerung ?
Die Öffnung ist für die Auflösung verantwortlich. Nimm nochmal die erste Formel:
Der Winkel, der aufgelöst werden kann (Größe des Beugungsscheibchen als Winkel verstanden) ist so klein, dass man den Sinus durch Kleinwinkelnäherung weglassen kann. Also gilt:
[ins (alpha) =] alpha = 1,22 * Lamda / D
Lamda ist die Lichtwellenlänge (nehmen wir mal "gelb") und D ist die einzige Variable. Betrachtet man die Winkel, dann ist der Maßstab auf dem Chip egal (ob er weiter vorne liegt und alles kleiner ist oder er weiter hinten liegt und alles größer erscheint, vereinfacht gesagt).
Je größer die Öffnung, umso kleinere Winkel können aufgelöst werden. Sterne, die nur wenige Bogensekunden Abstand haben können mit einer sehr kleinen Linse nicht getrennt dargestellt werden, weil ihre Scheibchen dann verschmelzen würden, da sie zu nah beieinander liegen würden.
Größere Brennweite bedeutet größeres Beugungsscheibchen, aber auch vergrößerte Abbildung. Das hebt sich also auf. Dass man also bei gleicher Öffnung mit größerer Brennweite weniger Details auflöst, stimmt nicht.
Dein Sensor ist 24x36mm groß und dein RC hat eine Blendenzahl von 8.
Mein G15 Sensor ist 5,7x7,6mm groß bei einer Blendenzahl von 2.
Die Chipgröße ist um Faktor 4,4 kleiner aber der die Blendenzahl und damit die Größe des Beugungsscheibchens ist auch um Faktor 4 kleiner.
Ich müsste mal ausmessen (lassen), wie viele Bogenminuten das Bild auf meinem Chip groß ist. Ich denke, dass es ca. 60 Bogenminuten sind. Wie groß ist der Bildausschnitt des Himmels auf deinem Chip? Um wieviel müsste ich also mein Bild vom RC verkleinern, bis es den gleichen Maßstab wie das Bild auf deinem Chip hat? Dadurch werden auch die Beugungsscheibchen mit verkleinert und erscheinen dann im gleichen Maßstab kleiner als die auf deinem Bild / Chip.
Mal konkret: du hast 22 mm Öffnung, ich habe 203 mm Öffnung.
RC: alpha = 1,22 * Lamda / 203 mm
G15: beta = 1,22 * Lamda / 22 mm
alpha / beta = 22 mm / 203 mm = 1/10 (gerundet)
Ich habe also mit dem RC eine 10mal höhere Winkelauflösung. Die Mittelpunkte zweier Sterne sind auf dem Chip also 10 mal weiter voneinander entfernt als bei deiner G15. Du müsstest also um den faktor 10 nachvergrößern, um den gleichen Abbildungsmaßstab zu erreichen. Dabei würden deine Sterne statt minimal 2 µm nun 20 µm Durchmesser haben, meine immer noch 8 µm. Ist also "nur" etwas mehr als doppelt so groß. Klingt nach wenig.
Aber: helle Sterne (die man meist anschaut) sind stärker ausbelichtet. Ihr Lichtfleck auf dem Chip ist größer als das Beugungsscheibchen (v.a. nach dem Stacken). Du müsstest die schwächsten Sternabbildungen vergleichen, die nur wenige Pixel (bei dir je ein Pixel) belichtet haben. Wenn du auf die beiden Fotos vom RC und meinem 200 mm Tele schaust, sind die feinsten Sterne nicht sooo unterschiedlich klein.
Mein RC hat eine Auflösung von 0,57 Bogensekunden (laut Katalog). Schaue ich mir aber Fotos heller Sterne an, dann sind die Sterne viel größer. Beispiel hier:
Sirius B ist 10,7 Bogensekunden von Sirius A entfernt. Sirius A ist hier also auf dem Foto ca. 7 bis 8 Bogensekunden im Radius, also im Durchmesser um die 14 bis 16 Bogensekunden groß. Es ist ein Einzelbild, das nur 2 Sekunden belichtet wurde. Es wurde nicht gestackt. Du siehst also, wie groß hier Sirius A erscheint, sicher größer als 0,57", eher 30x so groß wie das Beugungsscheibchen wäre. Sirius B hingegen ist sehr klein (passt).
Das Seeing wird die Scheibchen eh immer vergrößern, sodass ich fotografisch die 0,57" sicherlich auch bei nicht überbelichteten Sternen ausreizen kann. Bei deiner Kamera kommt das eben auch dazu. Man muss also die schwächsten Sterne vergleichen, nicht die hellsten. Und wenn du 2 µm Pixel hast, dann wird ein 2 µm großes Scheibchen bei längerem Belichten auch die Nachbarpixel mit belichten (das Scheibchen wird grlößer, dann kleiner, es wird oval verzogen, es "pumpt" usw.". Aus den 2 µm bei dir werden also schnell 4 µm. Aus meinen 8 µm werden dadurch eher "nur" 12 µm, wenn die Nachbarpixel betroffen sind. Bei dir sofort Vergrößerung um Faktor 2, bei mir nur um 1,5.
Es kommen also weitere Effekte dazu, die die Sterne größer erscheien lassen. Wie schnell die sich auswirken, hat wieder mit der Pixelgröße zu tun, weshalb man kleinere Pixel als theoretisch nötig haben sollte.
Bei der G15 haben wir eine Pixelgröße von 1,9 µm, bei einem Beugungsscheibchen von 2 µm.
4.) Somit ist die Pixelgrößen zu groß um alle Details auflösen zu können ?
5.) Wenn die G15 eine Pixelgröße von 1 µm hätte, müsste es aber genau so sein wie bei der RC-Kombi ?
Zu 4.) Siehe oben (habe es erst erklärt, bevor ich die Frage hier zitiert habe). Es ist besser, wenn man kleinere Pixel hat, als nötig wären, um das Signal abzubilden, damit keine quadratischen Sterne entstehen (wenn ein Pixel ein Scheibchen darstellen würde). Insofern sind die Pixel der G15 zu groß für ihr Objektiv, wenn man mit ihr Astrofotos machen will.
Zu 5.) Nein, kann ich mir nicht vorstellen. Wie gesagt: die Winkelauflösung ist von der Öffnung abhängig. Wenn zwei Sterne mit je 2 µm großen Scheibchen auf deinem Chip nur 0,5 µm Abstand haben, weil eben ein viel größerer Ausschnitt auf kleinere Fläche abgebildet wird, bei meinem RC aber z. B. 4 µm Abstand hätten (nur als Hausnummer gesagt), dann wären auf meinem Chip zwei Sterne mit klarem Abstand abgebildet, auf deinem Chip nicht. Verkleinere ich nun mein Bild auf den Maßstab deines Chips, sind wiederum die Sterne kleiner, da auch verkleinert im gleichen Maßstab und bleiben getrennt. Oder wenn man dein Foto auf den Maßstab meines hochvergrößert, werden die Scheibchen wiederum größer. Du hast mit deiner kleinen Öffnung eben eine kleine Winkelauflösung.
Ich habe einen 8-Zöller f/8, andere f/4. Letzterer hat eine kleinere Brennweite, daher passt mehr Himmel (größerer Winkel) auf den Chip. Die Beugungsscheibchen sind auch kleiner (im gleichen Maßstab), die Auflösung aber nicht, die ist bei beiden gleich. Hat der f/4-8-Zöller nun einen Kamerachip, der halb so große Pixel als meine Kamera hat, dann kann man das Foto des f/4-8-Zöllers nachträglich auf 200% vergrößern. Dann sind die halb so großen Beugungsscheibchen wieder genauso groß wie bei meinem Foto.
Man kann also mit 800 mm Brennweite bei gleicher Öffnung die gleichen Details auflösen, wie mit 1600 mm Brennweite, wenn der Chip entsprechend kleine Pixel hat. Das ist hier immer wieder mal Thema bei den Fotos, wenn Bilder mit 800 mm Brennweite mit denen von 1600 mm Brennweite verglichen werden. Manche meinen, die Brennweite sei entscheidend und man könne kleine Objekte nicht mit zu kleiner Brennweite auflösen. Bei gleicher Öffnung stimmt das aber eben nicht. Die Winkelauflösung ist durch die Öffnung definiert, die reale Größe auf dem Chip von beidem, Öffnung und Brennweite. Das ist aber nur der Abbildungsmaßstab.
Mein 8-Zöller schlägt deine kleine Optik in Sachen Auflösung also sehr deutlich. Wenn du nachträglich einen Ausschnitt hochvergrößerst, sind deine Sterne dann viel größer als auf meinen Bildern, auch wenn sie real auf deinem Chip im Durchmesser kleiner sind. Sie liegen nur viel viel enger beinander, was zur geringeren Auflösung führt.
6.) Wenn Ich auf Blende 4 gehen, erzeuge ich zwar ein Beugungsscheibchen von 4 µm, sollte aber keinen Unterschied im Bild erkennen können da die Pixelgröße der G15 eh zu groß ist ?
Blende 4 müsste passen. Dann hast du doppelt so große Scheibchen wie Pixel. Das wird dir im Foto nicht auffallen (nur können sehr feine Sternchen nicht plötzlich quadratisch werden – das hat man hier im Forum auch ein paar mal sehen können, wie das aussieht). Du verringerst so also Abbildungsfehler, verlierst aber nicht sehr an Auflösung, weil deine Pixel eh relativ zu den Beugungsscheibchen zu groß waren (bei Offenblende).
7.) Und genau deswegen werden meine Sterne etwas größer sein als mit deiner RC-Kombi ?
Auf deinem Chip sogar immer noch kleiner als auf meinem Chip. Die Absolutgröße ist aber eben nur in Bezug auf die Auswahl der passenden Pixelgröße des Sensors wichtig. Die Winkelauflösung ist beim RC immer noch um Faktor 10 besser.
Eine größere Blende probiere ich garantiert aus !
Wahrscheinlich werde ich mir eine Serie anlegen müssen mit Blende 2,8 , 3,6 und 4.0, um zu sehen bis zu welchem Punkt es eine Verbesserung bei den Farbfehlern geben wird.
Eine Blende vorne an die G15 montieren könnte gehen, wenn es eine Blende mit einem 58mm Gewinde gibt.
Da bin ich gespannt. Eine Serie schadet nie, um die Optik auszutesten. Mach sie aber direkt nacheinander, damit sie alle bei ungefähr gleichem Himmel aufgenommen werden und vergleichbar bleiben. Der Nachteil werden die sechs (oder mehr) Spikes sein, die die Blende bildet.
So, ich hoffe, ich habe beim Runterschreiben nicht irgendwas falsch strukturiert oder war zu verwirrend. Daher nur nochmal die beiden wichtigsten Dinge zusammengefasst:
Die (Winkel-)Auflösung (Details) hängt mit der Öffnung zusammen. Je größer die Öffnung, umso besser die Detailauflösung.
Die reale Größe der Scheibchen auf dem Chip hängt aber von der Blendenzahl ab. Sie ist nur wichtig, um die passende Pixelgröße des Chips zu wählen.
Liebe Grüße,
Christoph
