Maschera di Bahtinov e altre tecniche di messa a fuoco precisa

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

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

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 è facile da fare, costa
tubo con un foglio poco o nulla ed è utile per
le riprese webcam
semitrasparente ad
una estremità
● Ci mostra il più
grande campo visivo
possibile
● Può aiutarci ad
avvicinarci
grossolanamente al
fuoco del sensore

Avvicinarci al fuoco del sensore:
l'oculare parfocale
Solo la prima volta:
qualcuno preferisce usare
1. Metto a fuoco il sensore oculari a lunga focale (più
facile inquadrare), qualcun
altro preferisce usare
2. lo sostituisco con un oculare oculari a corta focale (più
precisione nel fuoco)
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!

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
● ottimizzata per stelle di mag 0
● la dipendenza dalla focale non è
critica (i raggi si inspessiscono)

● Utilizzabile anche sui
satelliti di Giove!!!
● È facile ottenere
bassi valori di FWHM

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,
Per “passo” intendiamo larghezza tra 150 e 200 (in base alla
fessura + larghezza “pieno”
L'unica cosa importante è che i bordi comodità di taglio)
delle fessure siano netti e regolari
Se le fessure sono troppo sottili per il
● L'angolo delle fessure
taglio, moltiplica il passo per 3 inclinate è di +/- 40°
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


Domande?
Domande?


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/)


Contatti e Licenza
Visita il mio sito web:
http://gerlos.altervista.org

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commerciale-Condividi allo stesso modo 3.0 Italia. Per leggere una copia della
licenza visita il sito web http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0 o
spedisci una lettera a Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford,
California 94305, USA.


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