(Aquí hablaré de los problemas extremos al enfocar, el intra-foco y el extra-foco, pasando por los correctores de coma o las utilísimas máscaras de Bathinov)
Para empezar, aunque me centro en los telescopios reflectores, muchas de las cosas que voy a contar (excepto algunas imágenes como la siguiente) valen para todo tipo de tubos. Comencemos.
La distancia focal de un telescopio es la distancia que recorre la luz a lo largo de su plano focal desde que empieza a pasar por espejos o lentes hasta hacer foco. En la imagen siguiente, en un telescopio reflector la distancia focal es la distancia marcada en línea discontinua verde, esto es, desde que la luz incide en el espejo primario (de ahí el nombre de primario, porque es el primer lugar donde incide), pasa por el secundario y hace foco.
Los telescopios reflectores son unos tubos de focal intermedia, alrededor de $1000\; mm$. En los reflectores, a mayor focal, el foco se produce más lejos del espejo secundario, y a menor focal más cerca. Lo habitual es que el foco se produzca dentro del portaocular o carril de enfocado a no mucha distancia de la salida del mismo, ya que éste es el que ha de sujetar el ocular o el sensor de la cámara de fotos y dicha pieza debe de quedar sujeta, por lo que el punto de foco ha de quedar dentro de dicho portaocular o no podríamos sujetar el ocular...
El punto de foco siempre se produce (que puede ser mejor o peor según el colimado del sistema), y en el portaocular tendremos una rueda que tiene por misión mover el mismo y todo lo que esté sujeto por éste más lejos o cerca del espejo primario, para que el ocular o el sensor de la cámara de fotos coincidan con el punto de foco y todo vaya bien.
En la siguiente imagen muestro dicho sistema; por ejemplo una cámara de fotos con un sensor fotográfico donde ha de producirse el enfoque se fija a dicho carril de enfocado mediante un par de tornillos. Al moverse dicho carril lo que se busca es que el sensor de la cámara coincida con el foco del telescopio, esa es la posición óptima para fotografiar. Es importante decir que el carril de enfocado no tiene un recorrido infinito; tal como se sugiere en la imagen siguiente se mueve entre dos posiciones extremas, una posición más cercana y otra más lejana al espejo secundario.
Pues bien, normalmente con el recorrido del portaocular debería vale valer para poder enfocar adecuadamente, pero según las condiciones, podríamos encontrarnos con dos problemas extremos que no se deben a que no sepamos hacerlo, sino a que el tren óptico no nos deje; los problema de INTRA-FOCO y del EXTRA-FOCO.
En el caso de EXTRA-FOCO no hemos podido hacer foco porque el portaocular no puede subir más, por lo que el sensor/ocular se queda entre el espejo primario y el punto de foco.
En el caso de un problema de INTRA-FOCO, tampoco hemos podido hacer foco, pero ahora el problema es que no podemos acercar más el sensor al espejo primario ya que el recorrido del portaocular se ha terminado y el foco se ha quedado entre el sensor y el espejo primario. El punto de foco siempre está, y es el riel de enfoque el que no se puede mover más ya que es una pieza mecánica con un engranaje que tiene un recorrido finito. Si el punto foco se queda necesariamente antes o después del sensor y no coinciden, tendríamos estos dos problemas extremos.
Solucionando el EXTRA-FOCO
Los problema de EXTRA-FOCO son los más fáciles de tratar; si el problema es que el riel de enfocado se queda corto, basta con prolongar dicho riel, por ejemplo mediante tubos extensores que se acoplen a nuestra cámara.
Estos tubos se acoplan perfectamente a nuestra cámara (ojo que son característicos de cada marca) y a su vez se adaptan al anillo T que comenzaba a sujetar nuestra cámara al telescopio. Son bastante económicos (sobre 20 euros), y además si a su cámara reflex le pone uno de estos tubos entre el cuerpo y un objetivo como el de $50\,mm$, podrá hacer estupendas fotos macro, como estos estambres de una flor de fresa. Al hacer foto macro las imágenes serán oscuras pero nada que no pueda solucionarse.
Es más, yo tengo un telescopio refractor apocromático de $8\,cm$ que también viene con cierto extrafoco, y utilizo estos tubos para hacer la puesta a punto inicial.
Otra opción para solucionar el extrafoco consiste en disminuir la distancia focal, esto es, no subir la cámara sino bajar el foco mediante lentes como las correctoras de coma. Esta opción es claramente más cara que la del tubo extensor, aunque no necesariamente peor. Si tiene este problema de extra-foco y quiere decidirse por esta opción, pregunte a un profesional antes de comprar nada. En la foto siguiente obsérvese cómo el añadir ese reductor de focal hacemos que los rayos converjan más cerca del espejo secundario que en la situación inicial, esto es, acortando el foco.
Eso sí, como su nombre dice, al usar reductores de focal estamos variando las propiedades iniciales del telescopio, pero esto no es necesariamente malo. Le doy un ejemplo. Tengo un telescopio reflector con una focal de $1000\,mm$, es mi tubo favorito, y hace unos dos años saqué esta fofo de M42, la gran Nebulosa de Orión.
Para ser de mis primeras fotos no está mal, aunque posee un claro problema de encuadre. Pero no sólo eso, si se fija bien, las estrellas del centro son redondas, pero las de los extremos no; a medida que nos alejamos del centro las estrellas se alargan (se combinan los reflejos en un espejo curvo con uno plano), y a esto se le llama un defecto de coma. Veámoslo más detallado.
Para corregir este defecto están los correctores de coma, de nuevo característicos de cada telescopio, que además de corregir la coma van a disminuir la focal (en mi caso me pasan la focal de $1000\,mm$ a $850\,mm$, ganando más campo de visión para objetos extensos, como se puede ver en la siguiente imagen, e incluso haciendo el tubo algo más luminoso (después explicaré porqué).
Aunque no se aprecia fácilmente que efectivamente la segunda foto abarca más campo de visión, sólo un $15\,\%$, sí se ve que las estrellas alejadas del centro ahora sí son puntuales. Esta segunda foto es en muchos aspectos mejor que la primera.
Aunque es obligado decir que yo no tengo el corrector de coma porque tenga problemas de extra-foco, sino porque quería corregir esa coma que hacía imperfectas las imágenes. Pero lo cierto es que al disminuir la distancia focal conseguí aumentar algo el campo de fotografía, me entra más cielo en mis fotos y estoy encantado por ello. Esta sería la segunda forma que conozco de corregir el extrafoco, aunque como digo cambiando la focal de nuestro telescopio.
Se me ocurre una tercera forma. Los espejos primarios de los reflectores no están fijos, sino que tienen unos tornillos para su colimación (véase la siguiente entrada). Al apretar/aflojar esos tres tornillos el espejo primario se acerca/aleja al secundario respectivamente. Así, si apretamos los tornillos el espejo secundario se irá hacia atrás, y todo el recorrido de la luz se irá hacia atrás, también el foco. No tendremos mucho margen de movimiento, pero es otra opción.
Solucionando el INTRA-FOCO
Los problema de INTRA-FOCO son los más difíciles de tratar; ya que el problema es que el foco se encuentra demasiado dentro del riel de enfocado a pesar de que éste está lo más cerca posible del espejo secundario, y aún así el sensor de la cámara no llega.
En este caso no podemos poner un anillo extensor, ya que el foco no está fuera sino dentro, y tampoco me planteo acortar el riel de enfocado por ejemplo usando una sierra 😜.
Una primera solución sería con la que acabé el problema de extrafoco, moviendo el espejo primario todo lo que pueda y la colimación me permita cerca del espejo secundario. Así moveremos el foco algún centímetro hacia fuera, pero seguramente no sea suficiente.
En efecto, yo tenía un reflector de $13\,cm$ y una focal de $650\,mm$ y no había forma de conectar la cámara de fotos a foco primario y ésta enfocase adecuadamente. Con esa distancia focal tan baja el foco quedaba muy dentro del tubo y no llegaba al sensor por más que moviese el espejo primario. Es más, si sigue sin hacer foco moviendo el espejo se arriesga a que uno de los tornillos de sujeción se le suelte (a diferencia del extra-foco no estamos apretando tornillos sino soltándolos, al menos en mi 200 PDS). No es nada grave, el espejo secundario no está sujeto por esos tornillos, pero le dará un buen salto el corazón. Cuidado con ello.
Una solución aceptable es parecida a lo que describía en el apartado anterior, pero ahora no un reductor focal, sino todo lo contrario, una lente que aumente la focal. Las más usadas son las lentes Barlows. Es cierto que en general son más económicas que los correctores de coma, aunque seguramente una buena lente de Barlow sea cara (mejores materiales y fabricación comenzando por la lente), y tenemos que tener en cuenta por lo pronto cuatro cosas.
- A mayor $\times$, mayor alejamiento; una lente de Barlow $3\times$ aleja más el foco que una lente $2\times$.
- El alejamiento se corresponde con tamaños de objetos más grandes y menos campo de visión (FOV); una lente de Barlow $5\times$ hace ver los objetos más grandes que una lente $2\times$, pero mucho cuidado, si trabajamos a más aumentos de los recomendados por un telescopio no solo no vamos a ver mejor sino peor, más grande sí, pero peor.
Por ejemplo, tomo una foto de esta entrada, fragmento de M42, en la que cada vez voy a multiplicar por 2 los aumentos pero sin mejorar la resolución. La foto original y los dos primeros aumentos podrían pasar, ya que puede que los dos primeros aumentos me ofrezcan más detalles, pero los tres últimos no me aportan nada. Cada vez estoy con más aumentos, pero lo que me aportan las últimas imágenes sólo es ruido. Olvídese del Barlow $5\times$ o del $10\times$ si lo hubiera. Lo de los aumentos es como tener delante un libro. Puede acercar el libro lo que quiera a sus ojos, pero a partir de cierto momento ve las letras más grandes, sí, pero lo que ve es ruido.
- Al usar una lente de Barlow y aumentar la focal el telescopio se hace más oscuro, ya que la razón focal o $f/$ del telescopio se calcula mediante la fórmula:
$$f/=\frac{Distancia\;focal}{Apertura\;del\;telescopio}$$
Por ello, al aumentar la distancia focal y no cambiar la apertura del tubo, $f/$ crece y necesitamos más tiempo para captar imágenes (es algo parecido a cerrar el diafragma de un objetivo fotográfico).
- Al poner una lente de Barlow vamos a poder hacer foco, pero el foco sólo será perfecto en el centro de la fotografía, esto es, vamos a tener una coma bastante notable. Este problema no es importante si sólo vamos a mirar por un ocular pero no fotografiar o si queremos fotografiar objetos pequeños como cúmulos globulares.
Como comentario extra, desconfíe de reflectores con una focal desmesurada, lo lógico es que los reflectores tengan una focal de $5\times$ la apertura, por ejemplo, apertura de $200\,mm$ distancia focal de 1000, para apertura de $130\,mm$, distancia focal de $650$. Si un telescopio reflector tiene una distancia focal mayor seguramente ya tenga insertada una lente Barlow que le de super super aumentos (es lo que prometen los vendedores de telescopios), pero a costa de perder luminosidad.
Como digo, los problemas de intra-foco son bastante difíciles de solucionar. Tenga en cuenta cuando compre/regale un telescopio para qué lo quiere. Si es un reflector y para fotografiar, que posea una focal no muy inferior a $1000\,mm$ o sí tendrá que tirar de una Barlow.
Una cosa más; mucho cuidado al usar a la vez un clicklock y un corrector de coma (que reduce la focal) al menos con el Skywatcher 200 PDS; generan un problema de intrafoco.
Para acabar, las utilísimas máscaras de Bathivov
Entre ambos defectos extremos que no nos deja enfocar, está el foco perfecto.
Lo primero que ha de hacer para enfocar es buscar con su cámara alguna estrella brillante e intentar que quede lo más puntual posible, pero no estará seguro de si lo ha conseguido o no, ya que deberá encontrar un punto medio entre lo más pequeña posible y lo más brillante posible, lo cual a veces no es lo mismo. Una vez tenga enfocada una estrella brillante, sin alejarse mucho del punto de enfocado anterior intente localizar y hacer lo propio con estrellas cercanas menos brillantes. Es más fiable que pueda ver y enfocar estrellas menos brillantes que una estrella muy brillante. El buen enfocado debe abrirle paso a más estrellas.
Yo enfocaba de esta forma, o si tenía suerte de que hubiera luna (en general tener luna no es lo mejor para fotografía de espacio profundo) la usaba para enfocar, y es cierto que los mejores enfocados los hacía usando el terminal lunar.
Ya no lo hago así. No necesito ni pelearme con estrellas débiles ni usar la luna para enfocar, uso de una Máscara de Bathinov, inventadas por el astrónomo aficionado ruso Pavel Bathinov, pero que compartió su descubrimiento de forma gratuita con el resto de aficionados. Por cierto:
¡¡¡ MUCHA FUERZA
UCRANIA!!!!
Sin duda ,usar esta máscara es lo que le va a dar el enfoque más rápido y óptimo. Dicha máscara es un disco perforado siguiendo cierto patrón de líneas (que depende del diámetro de la apertura, distancia focal, obstrucción principal...) que se sitúa en la boca del tubo por ejemplo con velcro (como ya he dicho alguna vez, no sé qué harían los fabricantes de velcro sin los astrofotógrafos).
Al situar la máscara sobre la boca del tubo y mirar por la cámara en el modo Liveview, veremos que aparentemente todo se ha estropeado y donde están las estrellas aparecen algunas líneas de difracción., pero que al tocar el enfoque estas líneas se mueven. Pues cuando al enfocar estas líneas sean completamente simétricas, como se ve en la parte de la derecha de la imagen inferior, bloquee el enfoque y quite la máscara que no va a encontrar un enfoque mejor.
Esto es, en cuestión de medio minuto encontrará el enfoque óptimo olvidándose del tedioso procedimiento de si se ven mejor o peor las estrellas pequeñas. Eso sí, tiene que tener el tubo mirando a alguna estrella brillante, ya que cuanto más brillante sea la estrella observada bajo la máscara, las líneas de difracción serán más largas y visibles siendo más fácil ver el patrón de líneas. De otra forma, la máscara de Bathinov se come a las estrellas menos brillantes.
Muestro a continuación una imagen gif en el que se ven diferentes momentos del enfocado usando para ello a Sirius, y el fotograma de mayor duración es el del enfoque óptimo (no se aprecia el colorido de la imagen anterior porque en esta ocasión no usé el filtro UHC que sí usé en la imagen anterior, sólo el adaptador para el portaocular). Se ve que efectivamente es muy fácil ver en qué momento el enfoque es óptimo.
Ciertamente este es un gasto que merece la pena hacer. Algunas casas de astrofotografía las venden, pero mucho cuidado, dependen de cada telescopio y no son iguales las máscaras de dos telescopios que tengan la misma abertura. Una máscara que no sea la adecuada de un telescopio no funcionará bien, por lo que desconfíe de las gangas por internet, y eso por no decir que las de plástico o madera acaban rajándose o doblándose.
Aunque en mi blog intento no hacer publicidad (todo mi material lo he pagado religiosamente y nadie me ha regalado nada), es cierto que estoy en deuda con los excelentes vídeos de Javier Molina, de Astrocity, por lo que voy a saldar esta deuda aquí. En este enlace puede encontrar diferentes tipos de máscaras de Bathinov específicas de algunos tubos, además hechas para esta empresa en aluminio, por lo que son muy resistentes.
Igualmente, en este enlace puede acceder aun generador de máscaras de Bathinov. Usted marca el diámetro de abertura, la distancia focal de su tubo y la obstrucción central, y el sistema le genera uno. Si usted ya cuenta con un amigo manitas en recorte por láser o construcción 3D, puede tener solucionado el tema.
Insisto en que este gasto sí merece la pena, y feliz PI-day!!!!
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