Το πρόβλημα εστίασης σε φωτογραφικές εκθέσεις βαθέος ουρανού με τηλεσκόπια, είναι ένα κρίσιμο πρόβλημα το οποίο αντιμετωπίζουν οι αστροφωτογράφοι. Μία πολύ καλή λύση στο πρόβλημα αυτό είναι και η λεγόμενη μάσκα Bahtinov. Ας δούμε τι ακριβώς είναι.
Πρόκειται για μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την ακριβή εστίαση μικρών αστρονομικών τηλεσκοπίων. Αν και μάσκες έχουν χρησιμοποιηθεί από καιρό ως βοηθητικά μέσα εστίασης, το χαρακτηριστικό αυτό αντικείμενο επινοήθηκε από το Ρώσο ερασιτέχνη αστροφωτογράφο Pavel Bahtinov (στα Ρωσικά: Павел Бахтинов) το 2005. Η ακριβής εστίαση των τηλεσκοπίων και των αστρογραφημάτων είναι κρίσιμη για την αστροφωτογραφία.
Το τηλεσκόπιο είναι στραμμένο σε ένα φωτεινό αστέρι και μια μάσκα τοποθετείται μπροστά από το αντικειμενικό φακό του τηλεσκοπίου (ή στο πρωτεύον κάτοπτρο).
Η μάσκα αποτελείται από τρία ξεχωριστά πλέγματα, τοποθετημένα κατά τέτοιο τρόπο ώστε τα πλέγματα αυτά να παράγουν τρεις γωνιακές ακμές περίθλασης στο εστιακό επίπεδο του οργάνου για κάθε φωτεινό στοιχείο εικόνας. Καθώς η εστίαση του οργάνου αλλάζει, η κεντρική ακίδα φαίνεται να μετακινείται από τη μία πλευρά του άστρου στο άλλο. Στην πραγματικότητα, και οι τρεις ακίδες κινούνται, αλλά η κεντρική ακίδα κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση προς τις δύο αιχμές που σχηματίζουν το "Χ". Η βέλτιστη εστίαση επιτυγχάνεται όταν η μέση ακίδα είναι κεντραρισμένη ανάμεσα στις άλλες δύο ακίδες.
Παράδειγμα μάσκας Bahtinov
Μικρές αποκλίσεις από τη βέλτιστη εστίαση είναι εύκολα ορατές. Για την αστροφωτογραφία, μια ψηφιακή εικόνα μπορεί να αναλυθεί με λογισμικό για να εντοπίσει την ευθυγράμμιση των ακίδων με την ανάλυση του υπο-εικονοστοιχείου (sub-pixel resolution).
Η κατεύθυνση αυτής της μετατόπισης υποδεικνύει την κατεύθυνση της απαραίτητης διόρθωσης εστίασης. Η περιστροφή της μάσκας κατά 180 ° θα αντιστρέψει την κατεύθυνση της κίνησης της ακίδας, επομένως είναι πιο εύκολη η χρήση της, εάν τοποθετηθεί σε τηλεσκόπιο με σταθερό προσανατολισμό. Η μάσκα πρέπει να αφαιρεθεί αφού επιτευχθεί ακριβής εστίαση.
Η λειτουργία μίας μάσκας Bahtinov στη διοπτρική οπτική, δείχνει ότι η περιστροφή στις
180 ° αντιστρέφει την κατεύθυνση του μοτίβου
Η μάσκα λειτουργεί αντικαθιστώντας το στοπ του διαφράγματος (aperture stop) του οπτικού συστήματος (συνήθως το κυκλικό σχήμα του ίδιου του αντικειμενικού φακού) με ένα σταμάτημα που είναι ασύμμετρο και περιοδικό. Η προβολή μιας σημειακής πηγής (όπως ένα αστέρι) αποδίδει ένα πρότυπο περίθλασης στο εστιακό επίπεδο το οποίο αντιπροσωπεύει το μετασχηματισμό διάθλασης Fraunhofer του σχήματος στο διάφραγμα. Αυτό το σχέδιο κανονικά θα ήταν ένας δίσκος Airy (ή Περιθλαστικό σφάλμα) που προκύπτει από ένα κυκλικό άνοιγμα (διάφραγμα), αλλά με τη τοποθέτηση της μάσκας, το σχέδιο παρουσιάζει ασύμμετρες ακίδες οι οποίες αντιπροσωπεύουν το μετασχηματισμό της χωρικής συχνότητας και του προσανατολισμού στην δομή της μάσκας. Απαιτείται ένα πολύ φωτεινό αστέρι και ένας πολύ σκοτεινός ουρανός για την παραγωγή εξαιρετικά αντίθετων ακίδων που θα είναι σαφώς ορατές.
Το φαινόμενο περίθλασης είναι παρόμοιο με αυτό που βλέπουμε στον Ήλιο σε φωτογραφία τοπίου με συνηθισμένους φωτογραφικούς φακούς, όπου η μηχανική ίριδα του φακού ρυθμίζεται σε μικρό πολυγωνικό σχήμα με αιχμηρές γωνίες.
Εικόνα: https://www.wallpaperup.com/67205/mountains_sunset_sun_landscape_panorama.html
Στο παρακάτω παράδειγμα, το κεντρικό σχέδιο δείχνει μια καλή εστίαση. Η κεντρική ακίδα μετατοπίζεται αισθητά από την κεντρική θέση στην αριστερή και στη δεξιά εικόνα.
Παραδείγματα σχεδίων περίθλασης που παράγονται από μάσκα Bahtinov
(μεσαία εικόνα:εστιασμένο, αριστερή και δεξιά εικόνα: ελαφρώς εκτός εστίασης)
Προσομοίωση του σχεδίου περίθλασης της μάσκας Bahtinov, χρησιμοποιώντας το λογισμικό "Maskulator". Κάθε πλαίσιο παρουσιάζει διαφορά εστίασης 140,6 μm.
Κατασκευάστε την δικιά σας μάσκα Bahtinov χρησιμοποιώντας τον παρακάτω σύνδεσμο:
Πηγή: en.wikipedia.org