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CCD e lunghezza focale...

La nuova frontiera. Parliamo di questi sofisticati strumenti e di come hanno cambiato il mondo dell'astrofotografia.

Messaggioda Paolo » 30 gen 2006, 15:51

Mi e' venuto in mente questo argomento al seguito di un test per l'autoguida, con cui ho ottenuto questa immagine del Trapezio di Orione, il noto ammasso Theta Orionis al centro di M42, con la Starlight Xpress SXV-H9 al fuoco diretto del C9.25 (2350 mm):

Immagine

La foto, ripresa in luce H-Alfa (e in presenza di luna piena poco distante), rappresenta l'elaborazione di 4 immagini da 120 secondi l'una, mediate per aumentare il rapporto segnale/rumore. La turbolenza della serata era purtroppo elevata.

La lunga focale (2350 mm) che ho utilizzato dovrebbe implicare, con un sensore come quello della SXV-H9, un deciso sovracampionamento, rimanendo in ambito di foto a lunga posa.

Ho letto infatti di due differenti situazioni. Una, piu' teorica ed applicabile alle riprese ad alta risoluzione, dove si considera un dettaglio piu' fine pari alla risoluzione del telescopio, l'altra invece considera l'effetto della turbolenza atmosferica che "espande" inevitabilmente i dischetti stellari. In questo caso ho letto che si adotta un valore medio pari a circa 2.5" d'arco.

Secondo il criterio di Nyquist, con cui la dimensione del pixel del CCD dovrebbe essere la meta' della dimensione della stella sul piano focale (per un corretto campionamento dell'immagine), viene fuori che 2.5" d'arco ed una dimensione del pixel di 6.45 micron (SXV-H9), necessitano di una focale di circa 1065 mm per un campionamento ottimale. Quindi la focale che ho usato per questa foto, 2350 mm, e' di gran lunga esagerata, ovvero una situazione in cui il maggior ingrandimento non porta ad alcun guadagno di dettagli (e le stelle non sono abbastanza puntiformi).

Ma il seeing e' una delle cose piu' imprevedibili e variabili... Per allargare la casistica ho fatto due semplici calcoli ad uso delle camere CCD SXV-H9 e SBIG ST8 (con sensore KAF 1600) come quella di cui e' in possesso il nostro amico Marco di Pescara. Ho considerato variazioni del diametro stellare apparente dovute alla turbolenza con valori che vanno da 0.5" d'arco (se fotografiamo dal Pic Du Midi oppure da Mauna Kea...) a 4" d'arco (purtroppo come spesso lo troviamo dalle parti dell'Aquila):

Starlight Xpress SXV-H9
(dim. pixel 6.45 x 6.45 micron)

" -> Focale mm
0,5 -> 5.322
1,0 -> 2.661
1,5 -> 1.774
2,0 -> 1.330
2,5 -> 1.064 <- standard
3,0 -> 887
3,5 -> 760
4,0 -> 665


SBIG ST8 (KAF 1600)
(dim. pixel 9 x 9 micron)

" -> Focale mm
0,5 -> 7.426
1,0 -> 3.713
1,5 -> 2.475
2,0 -> 1.856
2,5 -> 1.485 <- standard
3,0 -> 1.238
3,5 -> 1.061
4,0 -> 928

Questa e' la teoria. Ma sappiamo anche che a volte tra la teoria e la pratica ne passa... Inoltre come facciamo a sapere con esattezza quanto il seeing sparpaglia la luce delle stelle? Credo che per azzeccare avremo bisogno anche di un pizzico di fortuna...

Ciao
Paolo
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Messaggioda andreabelli » 30 gen 2006, 18:54

Credo tu abbia ragione: anche se ho poca esperienza nel settore ccd (anch'io sono da poco possessore della SXV-H9 e finora non sono riuscito a fare se non qualche prova preliminare), penso che sia più rischioso sottocampionare che l'opposto.

Vista come tu dici giustamente l'imprevedibilità del seeing (ma di solito l'ago della bilancia pende per un seeing mediocre rispetto a uno buono od ottimo, che non si verifica purtroppo quasi mai) è meglio scegliere una focale che comunque soddisfi il criterio di Nyquist adottando un valore di seeing medio senza essere troppo ottimisti (pari cioè a 2-2,5" o superiore), così da evitare sottocampionamenti e cioè focali di ripresa troppo corte, che fra l'altro restituirebbero immagini troopo "scalettate" e quindi esteticamente brutte.

Se proprio il seeing fa schifo ma l'atmosfera è tersa e pulita, meglio allora rispolverare la buona vecchia fotografia su pellicola per eseguire riprese a largo - medio campo...
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