Maschera di Bahtinov e altre tecniche di messa a fuoco precisa

Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo IX Star Party delle Madonie 20/06/2009

Di cosa parliamo?

● tecniche di messa a fuoco

● maschere per la messa a fuoco

● collimare il telescopio con una maschera

● l'invenzione di un russo

● alcuni risultati


Concetti: fuoco

● Giusto per chiarirci le idee: che vuol dire “mettere a fuoco”?


Concetti: collimazione

● Giusto per chiarirci le idee: che vuol dire “collimare”?


Perciò...

● ci servono dei modi per portare il sensore a coincidere con il piano focale nel miglior modo possibile

● perché questo sia possibile è necessario che le ottiche siano collimate nel miglior modo possibile

● Al fuoco: stelle più piccole e luminose possibile:


«Però quando metto la webcam/CCD non si vede nulla!»

● Sicuro di aver “centrato l'obiettivo”? ;-) Prova a inquadrare meglio il tuo soggetto, assicurandoti che sia al centro.

● Se sei troppo lontano dal fuoco la luce potrebbe essere “spalmata” su tutto il sensore, per questo non vedi nulla.Prova ad avvicinarti al fuoco del sensore...

«Facile a dirsi... come si fa?»


Centrare l'obiettivo: l'”oculare fantoccio”

● È semplicemente un tubo con un foglio semitrasparente ad una estremità

● Ci mostra il più grande campo visivo possibile

● Può aiutarci ad avvicinarci grossolanamente al fuoco del sensore

è facile da fare, costa poco o nulla ed è utile per

le riprese webcam


Avvicinarci al fuoco del sensore: l'oculare parfocale

Solo la prima volta:

1. Metto a fuoco il sensore

2. lo sostituisco con un oculare

3. faccio scorrere l'oculare nel focheggiatore fino a vedere l'immagine nitida

4. creo una nuova battuta bloccando un anello nella posizione trovata

5. se l'oculare non sta a posto, aggiungo un tubo di prolunga

La prossima volta basterà mettere l'oculare, mettere a fuoco visualmente su di esso, e sostituirlo con il sensore!

qualcuno preferisce usare oculari a lunga focale (più facile inquadrare), qualcun

altro preferisce usare oculari a corta focale (più

precisione nel fuoco)


Fuoco preciso: maschera di Hartman


Hartman: come funziona?

● I due o tre coni di luce coincidono solo sul piano focale :-)

● raccogliamo meno luce :-(


Più preciso: Raggi di diffrazione

● Introducendo degli ostacoli lineari, si formano dei raggi attorno alle stelle

● molti newton lo fanno “di serie”


Raggi di diffrazione: come funziona?

● Miglior fuoco quando i raggi sono i più luminosi e sottili possibile

● La luce si distribuisce anche sui raggi => disco di airy più piccolo :-)

● Il sensore potrebbe non riuscire a “vedere” i raggi :-(


Una variazione: hartman+diffrazione

● Si formano raggi di diffrazione anche quando i fori sono poligonali

● L'effetto è molto evidente con tre fori triangolari


hartman+diffrazione: come funziona?

● La direzione dei triangoli ci indica la direzione di messa a fuoco (intra/extra-focale) :-)

● la luce si distribuisce anche sui raggi :-)● Al fuoco si formano delle frange di interferenza

nel disco di Airy :-)● Raccogliamo ancora meno luce :-(


FWHM: misurare la messa a fuoco

● Il disco di Airy di una stella si può approssimare con una curva a campana

● Più stretta (e alta) è la campana, più siamo vicini al fuoco

FWHM = Full Width at Half Maximum= larghezza a mezza altezza


FWHM: come funziona?

● Va valutata su immagini di stelle non sature● È una metrica quantitativa, per valutare in

modo riproducibile la messa a fuoco :-)● Dipende anche da altri parametri (seeing, ...), a

parità di condizioni dipende solo dal fuoco :-)● È laboriosa da valutare per ogni scatto,

soprattutto se il software di acquisizione non ha funzioni apposite :-(


Divaghiamo un po': collimare

● Se il sistema telescopio+sensore è collimato e a fuoco, il piano focale e la superficie del sensore coincidono

● Per identificare un piano nello spazio sono necessari e sufficienti tre punti

● Se è scollimato, non riesco a far coincidere i tre fasci della maschera di Hartman

● Possiamo usare la maschera di Hartman a tre fori per aiutarci a collimare e mettere a fuoco simultaneamente!


Collimare con la maschera di Hartman

● si fanno corrispondere i fori con le viti di collimazione

● è un metodo iterativo e converge rapidamente

● Si può usare direttamente osservando con la camera


È possibile fare ancora meglio?

● Nel 2005 astrofili del forum www.astronomy.ru cominciano a sperimentare con maschere di forme insolite per cercare soluzioni migliori a quelle attuali, basate sull'interferenza

● Pavel Bahtinov, moderatore del forum propone la sagoma 1, osservando che la figura risultante ha proprietà interessanti


Pavel Bahtinov? Chi era costui?



“Il miglior sistema di messa a fuoco mai inventato”?

La macchia luminosa al primo ordine è più piccola della figura di diffrazione!


Maschera di Bahtinov: come funziona?● Il raggio di luce centrale ci indica la direzione in cui va

corretto il fuoco :-)● Immagine molto luminosa (usabile anche con stelle di

mag 2 o 3) :-)● Più preciso della risoluzione del sensore :-D● Indipendente dal seeing :-D● costruzione laboriosa che richiede precisione (ma va

fatta una sola volta!) :-/● Il passo delle fessure dipende dalla focale :-/


Bahtinov: come funziona 2

● Utilizzabile anche sui satelliti di Giove!!!

● È facile ottenere bassi valori di FWHM

● ottimizzata per stelle di mag 0● la dipendenza dalla focale non è

critica (i raggi si inspessiscono)


La VOGLIO! Come si fa?● Armati di pazienza

● Prendi un disco di un materiale qualsiasi

● Taglia fessure con questo passo:

S = Focale / BF

● BF = Fattore di Bahtinov, tra 150 e 200 (in base alla comodità di taglio)

● L'angolo delle fessure inclinate è di +/- 40°

Per “passo” intendiamo larghezza fessura + larghezza “pieno”L'unica cosa importante è che i bordi delle fessure siano netti e regolariSe le fessure sono troppo sottili per il taglio, moltiplica il passo per 3

Per i pigri: Esistono siti web che dai dati del telescopio creano modelli pronti da stampare e tagliare!Per i pigri: Esistono siti web che dai dati del telescopio creano modelli pronti da stampare e tagliare!


Risultati

NON TI CREDO!

DICI COSÌ SOLO PERCHÉ È UNA COSA NUOVA!

FAMMI VEDERE I RISULTATI!


Risultati 1: Giove

Giove alle 1:45 TU del 26/05/09, compositazione di 700 frame


Risultati 2: Giove

Giove alle 1:41 TU del 17/06/09, compositazione di 700 frame


Risultati 3: Luna


Dom

ande

? Dom

ande?


Fonti, riferimenti e strumenti usati● http://astrophoto.chat.ru/ (home page di Pavel Bahtinov)

● http://tinyurl.com/ncxqwd (discussione originale su astronomy.ru)

● http://tinyurl.com/5sq4s6 (discussione iniziale su cloudy nights)

● http://astrojargon.net/MaskGen.aspx (generatore on line di maschere personalizzate)

● http://www.focus-mask.com/ (modelli già pronti per alcune ottiche)

● http://gerlos.altervista.org/messa-fuoco-nelle-riprese-astronomiche (prima parte della presentazione)

● http://gerlos.altervista.org/collimazione-telescopio-sc-maschera-hartmann (sulla collimazione)

● http://it.wikipedia.org/wiki/FWHM (sull'ampiezza a mezza altezza)

● Fotografie e illustrazioni riprese con un telescopio SC Celestron C8 e una webcam Philips SPC 900 NC, acquisite con wxastrocapture ed elaborate con Registax, Iris, Digikam, Gimp, Imagemagick e Hugin.

● Altri riferimenti, fotografie e illustrazioni da http://commons.wikimedia.org/, www.astronomy.ru e www.cloudynights.com

● Software usato per la presentazione

● Elaborazione immagini: Gimp (http://www.gimp.org/) e Inkscape per gli schemi (http://inkscape.org/).

● Realizzato con Openoffice.org (http://it.openoffice.org/) in KDE (http://kde.org/) sotto Mandriva Linux (http://mandriva.com/)

http://astrophoto.chat.ru/

http://tinyurl.com/ncxqwd

http://tinyurl.com/5sq4s6

http://astrojargon.net/MaskGen.aspx

http://www.focus-mask.com/

http://gerlos.altervista.org/messa-fuoco-nelle-riprese-astronomiche

http://gerlos.altervista.org/collimazione-telescopio-sc-maschera-hartmann

http://it.wikipedia.org/wiki/FWHM

http://commons.wikimedia.org/

http://www.astronomy.ru/

http://www.cloudynights.com/

http://www.gimp.org/

http://inkscape.org/

http://it.openoffice.org/

http://kde.org/

http://mandriva.com/


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