Фотоаппарат для астрофотографии

Для съемок объектов дальнего космоса (дипскай) любители астрономии используют специальные астрокамеры или зеркальные фотоаппараты. Выбор зеркального фотоаппарата обусловлен возможностью снять объектив и снимать в прямом фокусе телескопа, установив фотоаппарат на фокусер через переходник. Астрокамера вставляется в фокусер вместо окуляра и также снимает в прямом фокусе телескопа. Но прежде чем перейти к выбору астрокамеры или фотоаппарата необходимо определить какая матрица даст лучший результат при съемке с вашего телескопа.

Подбираем фотоаппарат к телескопу

Разберемся как подобрать фотоаппарат к конкретному телескопу-астрографу, используя для примера рефлектор Ньютона SW 2001 - апертура 200 мм, фокусное 1000 мм.

Прежде всего необходимо определить предельное разрешение телескопа, для астрофотографии его можно определить по критерию Релея 114/D, где D – апертура телескопа. Так 200 мм рефлектор будет иметь по формуле предельное разрешение 0,56’’( угловых секунд).

Однако здесь в дело вступает атмосфера и дифракция, атмосферное волнение (сиинг) размывает сигнал, а явление дифракции рассеивает точечный источник света в диск. Таким образом при съемке на длительных выдержках в среднем получается разрешение около 2’’ и больше, лучшие результаты можно получить в высокогорных районах или при отличной атмосфере, что бывает нечасто. Учитывая эти факторы при подборе матрицы приемника к телескопу можно принять 1’’ на пиксель матрицы как разумную расчетную величину, так как дипскай объекты снимаются на длительных выдержках, а чем больше выдержка, чем больше размытие.

Рассчитаем пример: Телескоп 200/1000 и зеркальный фотоаппарат Canon 1200d

Размер пикселя у матрицы данного фотоаппарата 4.3um.
Посчитаем разрешение на пиксель по формуле: Размер пикселя фотоаппарата / Фокусное расстояние телескопа * 206.265 = 0.89
Получили 0.89’’ что это значит на практике?

Хорошим результатом считается, если самые мелкие звезды укладываются в 3 пикселя на итоговом изображении. Почему 3 пикселя? Если звезда укладывается в 1 пиксель, то она превращается в точку, 2 пикселя не обеспечивает должного сглаживания звезды по краям, так что 3 пикселя лучший вариант (так же фигурируют значения 3.3 и 3.5 с запасом на последующую обработку изображения).

В астрофотографии используется такое понятие как FWHM. FWHM – полуширина, область рассеяния, где яркость пикселей превысила половину от значения самой яркой точки звезды. Этот параметр позволяет определить диаметр изображения звезды на фотографии без учета погрешностей, выбирается наименьшая звезда на астрофото и определяется количество пикселей, которые на неё приходятся. Можно загрузить астрофото в программу DeepSkyStackert, зарегистрировать изображение и получить результат FWHM наименьшей звезды.

В связке телескопа SW2001 и Сanon 1200D удалось получить минимальный FWHM на астрофото в 4 пикселя (вместо желаемых 3). Умножим 4 на 0,89’’ и получим 3,56’’ разрешения сетапа. Мы получили чуть большее значение чем хотелось бы, это означает что следует выбирать матрицу с более крупным размером пикселя, при котором угловое разрешение на пиксель будет равно 1’’.

По формуле делаем уравнение, принимаем размер пикселя за X.
X / 1000 * 206.265 = 1
X*206.265 = 1000
X=1000/206.265
X=4,85um
Ответ: Матрица с размером пикселя 4.85 – будет лучшим вариантом для этого телескопа. Можно подбирать фотоаппарат или астрокамеру с размером пикселя близким к этому значению, например это может быть зеркалка Canon 50D. При этом стоит помнить, что чем больше размер пикселя, тем больше его чувствительность, для съемки тусклых дипскай объектов это немаловажно.

Главное, чтобы количество угловых секунд на пиксель было не меньше разрешающей способности телескопа, при этом разрешающую способность меньше 1’’ мы принимаем за 1’’ из-за влияния атмосферы и дифракции. При планетной и лунной фотографии стоит выбирать камеру с меньшим размером пикселя, для расчета можно использовать предельное разрешение телескопа по критерию Релея. Этот вопрос мы обязательно обсудим в одной из статей.

Если ваша камера отличается от оптимальных параметров для вашего телескопа, то искать ей срочную замену не стоит – оптимизировать фотографию можно, уменьшив её масштаб до приемлимого FHWH. Однако при подборе оборудования для астросетапа размер пикселя должен являтся важным параметром выбора камеры.