Brennweiten und Objektgrößen

Brennweiten vs Bildwinkel

Jeder kennt natürlich die Brennweite aus der Fotografie. Früher hatte man normalerweise eine „Sensorgröße“ nämlich den des Filmes: 35mm KB (Kleinbildformat). Mit Einführung der Digitalen Sensoren, die verschiedene Größen haben konnten war dann plötzlich sehen, dass z.b. ein Normalobjektiv (50mm KB) nicht mehr die selbe Objektivbrennweite bedurfte.
Ein kleinerer Sensor nimmt ja praktisch nur einen Ausschnitt aus dem Bild heraus, daher ist es wie mehr Brennweite.

Die heutigen „Vollformat“ KB Großen Sensoren gibt es natürlich noch, aber werden immer mehr ein Nischendasein fristen ;-). Olympus hat mit seinem Sensorformat FT ( 4/3 oder eben „Four Thirds„) einen offenen Standard geschaffen den auch Panasonic benützt. Dessen Sensor misst gerade mal 1/4 des KB Formates  Daraus ergibt sich ein Faktor von 2, um Objektivbrennweiten zu vergleichen.
Ein 50mm (KB -Normalobjektivbrennweite) ist beim Olympus System dann mit einem 25mm erreicht.
Um Objektive besser vergleichen zu können wäre natürlich der Bildwinkel den sie abbilden das bessere Maß.

Hier ein paar Brennweiten/Bildwinkel (in Grad) von Objektiven am FT Sensor:

800mm: 1,55°  280mm: 4,42°  200mm: 6,2° 100mm: 12,35°
75mm: 16,4°  60mm: 20,44°  50mm: 24,4°  30mm: 39.65°
14mm: 75.38° 12mm: 84.06° 7mm: 114,18°

Umgekehrt: Um den Bildwinkel meines 800mm Teleskops an einem Kleinbild großen Sensors zu bekommen bräuchte es 1600mm Brennweite. Das ist schon recht unhandlich. Wer sich jetzt noch überlegt, dass es auch noch möglichst Lichtstark sein soll, was einfach Öffnungsweite betrifft nicht nur unhandlich, sondern auch groß und schwer. Wenn es dann auch noch um  höchste Qualität geht, um vieles  teurer.  Wie bei den Fotolinsen: Lichtstärke (große Öffnung) bei extrem guter Abbildung wird extrem teuer.

Abschätzung der Bildwinkel

Zunächst mal wie kann man mit einfachen Mittel die Ausdehnung eines Objektes messen. Da gibt es verschieden Tricks mit der Hand am ausgestreckten Arm:
1° = Dicke des kleine Fingers 2° Daumenbreite 3 Finger: 5° Faust: 10° etc.

Einfach mal hier der Bilderlink auf Googel zum Thema

Wie große erscheinen uns jetzt die Objekte am Himmel ?

Mond und Sonne 0,5 Grad oder 30 Winkelminuten
1 Grad sind ja 60 Winkelminuten und 1 Winkelminute sind 60 Winkelsekunden (arc sec)
Bei ca. 2200mm Brennweite am Kleinbildsensor ist also Mond und Sonne formatfüllend. Bei FT Chipgröße sind das dann eben 1,1m. Bei mir mit dem 800mm Teleskop + einen 1,4x Telekonverter ist das nahezu erreicht. Ein 1,4x Telekonverter kostet eine Blende, also benötigt man doppelt soviel  Belichtungszeit also ohne oder doppelte ISO.

Venus (wenn sie uns am nächsten ist) nimmt in etwas 1 Bogenminute ein, das entspricht auch in etwa das Auflösungsvermögen unserer Augen, Jupiter ist mit max. 47 Bogensekunden nicht sehr viel kleiner.  Saturn mitsamt dem Ring auch in etwa.  Saturn und Mars messen zwischen 25 bezw, 20 Bogenminuten, Neptun nur noch 2,3.

Albiro, der Kopfstern des Sternbild Schwan, ist wohl  mit seiner Orangen und Blauen Komponente als einer der schönsten Doppelsternsysteme. Sie sind 0,5 min oder eben 30 Winkelsekunden voneinander entfernt. Also mit einem Teleobjektiv auch schon leicht zu trennen.  Ebenso schön, aber nur mehr mit 10 Winkelsekunden Abstand ist Almach (Almaak) im Sternbild Andromeda leicht zu finden.
Neben dem hellen Stern Wega im Sternbild Leier findet man das Epsilon-Lyr system. Wer wirklich scharfe Augen hat, kann e1 und e2 trennen. Aber beide Sterne sind in sich auch noch Doppelsterne, und die sind nur ca. 2,5 Winkelsekunden voneinander getrennt. Nur in größeren Teleskopen kann man das trennen.

Im Winkelsekundenbereich liegt aber auch das, was unser Erdatmosphäre erlaubt. Bei mir laut den Seeingvorhersagen liegt es zwischen 1,5-3 Winkelsekunden. Wer mal den Mond bei großen Vergrößerungen betrachten konnte sieht das Flimmern.
Durch Auswahl der besten Bilder und stacken vieler Bilder kann man aber hier die Auflösung erhöhen.

Bei Teleobjektiven komme ich so auf ca 5-7 Winkel(Bogen) Sekunden beim Teleskop auf 0,6-0,8 Bogensekunden pro Pixel.

Die größten der nahen Sterne, die mit heutiger Technik aufgelöst werden können, Beteigeuze und Antares sind in etwa 0,04 Winkelsekunden groß.

Einige der bekannten Objekte am Himmel sind um vieles größer als uns der Mond am Himmel erscheint. Da ist oft der Einsatz einer guten Fotolinse schon ausreichend.
Bei Planeten benötigt man aber generell sehr hohe Brennweiten. Zum Glück sind sie aber recht hell. Aber Digitalkameras sind bei diesen Objekten sowieso nicht mehr optimal, weil man hier eher sehr viele Bilder, die nachher gemittelt werden benötigt. Das geht mit anderen günstigeren dafür ausgelegten Kameraköpfe besser. Und wir sprechen hier von 50-70 Bilder pro Sekunde und das ganze über eine Minute lang….

Das derzeitige Arbeitstier der ambitionierten Hobby Astrophotografen bildet noch immer der Kodak CAF8300 CCD Chip. Der wurde damals von Olympus in den Konsumer E-300 und E-500 DSLR Kameras verbaut. Er zeigt also das selbe Bildfeld wie unsere FT-Kameras.
Immer mehr kommen jetzt die CMOS Chips von Sony zum Einsatz. Der Panasonic CMOS Chip der in der E-M1 zum Einsatz kommt ist z.b. in den ZWO ASI1600 Kameras verbaut. Gekühlt sind diese Sensoren sehr gut, ungekühlt würde ich weder meine E-300 noch die E-M1 einsetzen wollen. Aber nur weil ich mit meinen anderen Kameras mit dem SONY CMOS bessere Alternativen habe….