Filterexperimente am M27

M27, Hantelnebel wie in unserem Sprachraum genannt wird, ist eines der großen Objekte am Sommersternhimmel. Daher habe ich ihn für weitergehende Experimente herangezogen:
Zunächst mal möglichst viele Einzelbilder zu sammeln in unterschiedlichen Nächten und mit einer Modifizierten und Unmodifizierten Kamera. Außerdem was herauskommt, wenn ich das Castell UHC Filter verwende und bei hellerem Mondlicht die Bilder mache.

Hier mal das vorläufige Ergebnis:

Unmodifizierte Kamera (E-M10 MarkII)

170925 M27 - Hantelnebel

[FN, E-M10.II ISO800 16x4min] – hohe Auflösung auf AstroBin

Klarglasmodifizierte Kamera (E-PL6 + UVIRCut Filter)

170714, 15 und 18.  M27 Hantelnebel

[FN,E-PL6 78x4min ISO800] – hohe Auflösung auf AstroBin

Klarglasmodifizierte Kamera (E-PL6 + Castell UHC + UVIRCut Filter)

180928 - 30 M27 mit Castell UHC Filter

[FN, E-PL6mod ISO800 91x4min Castell UHC Filter+UVIR Cut] bei Halbmond+3 Tage – hohe Auflösung auf AstroBin

Beim ersten Bild mit einer „normalen“ unmodifizierten Kamera habe ich leider nur relativ wenige brauchbare Bilder erhalten (16×4 Minuten), aber letztlich war das Ergebnis gar nicht so schlecht. Auch die roten H-alpha Anteile werden durch den in den Olympus Kameras verbauten Filter nicht ganz blockiert und so kann man durch selektive Erhöhung der Farbsättigung doch einiges hervorholen.

Das zweite Bild war mit meiner klarglasmodifizierten Kamera. Hier konnte ich über 3 Nächte 78×4 Minuten Belichtung sammeln. Da jetzt auch alles an H-alpha (rotes Leuchten des Wasserstoffs) durchgelassen wird, ist hier mehr zu sehen.

Beim 3. Bild, dass sogar bei hellerem Mondlicht aber mit UHC-Filter gemacht wurde erreichte ich schon in Summe 5,1 Stunden Gesamtbelichtungszeit (91×4 Minuten). Durch diese langen Belichtungszeit, und das selektive Filtern auf das blaue Sauerstofflicht und rote Wasserstofflicht beginnen sich auch die schwächeren Ausläufer etwas abzuzeichnen. Das Bild ist zu meiner Überraschung auch relativ farbneutral geworden. Aber das schreibe ich meiner zwischenzeitlich schon besseren Kenntnisse der Bildbearbeitung in PixInsight zu.

Da andere Astrofotografen gerade auch erste Schritte in Richtung „Schmalbandfotografie“ machten, dachte ich mir: Es wäre praktisch, ein Filter zu haben, dass gleichzeitig nur H-alpha und O-III (Sauerstoff – blau) vereinigt. Dann könnte man das bei unsere „normalen“ Kameras beides gleichzeitig nutzen. Als ich mir die Filtercharakteristiken genauer ansah, fand ich heraus, dass genau mein Castell UHC Filter eine solche Charakteristik zeigte. Ich kaufte es ganz  Anfang meine Astrophotokarriere (wie es viele glauben, dass Filter eine schnelle Lösung bei Lichtverschmutzung bringen). Bei den ersten Versuchen am Lagunennebel und meinen bescheidenen Möglichkeiten in der Bildbearbeitung brachte ich natürlich kein farbneutrales Bild zustande (fehlte doch der grüne Lichtanteil), weshalb ich es fortan nicht mehr verwendete. Auch ist es ein typische Filter für visuelle Anwendung, bei aufgehellten Himmel, wo es an solchen Objekten den Kontrast (daher UHC -ultra hight contrast) erhöht und sie sich besser abheben. Gut: Visuell sieht man da ja meist sowieso enttäuschend wenig….auch das Visuelle beobachten will gelernt sein, schnell mal rein sehen ist da nicht, selbst wenn es eines der hellsten Objekte ist.

Transmissionkurve des Castell – UHC

Castell UHC

(1)
Unser sehen (und das der Fotoapparate) spielt sich im Frequenzbereich zwischen 400 – 650nm ab. Darüber hinaus sieht unser Auge schon etwas, aber halt nur wenig, und die Kameras habe einen Filter vor dem Sensor verbaut, der eher nur diesen Bereich durchlässt.

(2) + (5 + 6)
Das Leuchten der Gasnebel, allen voran das rot des angeregten Wasserstoffs (=H-alpha,  H-α Linie) ist bei 656nm zu finden. Also schon oberhalb des Bereiches, wo die Filter der Kameras mehr oder weniger stark sperren. Bei den Filter der Olympus Kamera zu 2/3.  Daher modifiziert man oft die Kameras, indem man diesen Filter ersetzt und so die Empfindlichkeit im Langwelligem Bereich zu erweitern.
Etwas über dem H-α (5) liegt dann noch S-II (Schwefel) (6).

(4)
Die Bande des angeregten (ionisierten) Sauerstoffs (O-III) liegt bei 501 nm liegt also im blauen sichtbaren Bereich.

(3)
Die (herkömmliche) Lichtverschmutzung liegt zum großen Teil in diesem Bereich: grün/orange der Quecksilber Hochdruck und Natrium Dampflampen. Die jetzt immer mehr einsetzten LED Beleuchtungen haben unterschiedliche Banden und es wird spannend wie es sich weiterentwickelt.

Noch etwas kann man der Durchlässigkeitskurve ansehen:
Für visuell Zwecke ist der Durchlass im IR unerheblich, aber an komplett offenen Kameras (wie meine klarglasmodifizierte Kamera) muss das ausgeblendet werden, weil Digitale Sensoren stark im Infraroten empfindlich sind. Ganz im Gegensatz zum Fotofilm, der besonders im UV Bereich empfindlich waren, deshalb die damals nötigen UV Filter (Skylight Filter), die den Violett stich am Himmel oder Schnee, vor allem in großen Höhen verhindern sollten, bei der jetzigen Digitalfotografie aber gänzlich unnötig sind.

Für die Beobachtung gibt es abgemilderte Formen als CLS, Neodym oder wie immer sie genannt werden. Sie lassen mehr Licht im grünen durch und versuchen speziell bei den Banden der Lichtverschmutzung zu schneiden. Da sie auch IR Durchlassen, gibt es davon auch spezielle mit dem Zusatz „CCD“.
Da sie mehr grünes Licht durchlassen, ist es da leichter einen stimmigen Weißabgleich zustande zu bringen.

Das bestechende am Castell UHC ist aber natürlich der relativ enge Bereich bei den wichtigen Emissionslinien der Gasnebel, sodass sie viel Störlicht, z.b. vom Mond auch elimieren. Dadurch kann man schon mal bei Mondlicht versuchen zu belichten.
Das ist der Vorteil der sogenannten Schmalbandfotografie. Hier macht man die Bilder dann durch entsprechende Filter, die nur mehr das Licht der bestimmten Gase durchlassen. Das sind dann die H-α, O-III, S-II oder exotischere wie H-ß etc.
Damit kann man dann wirklich bei hellem Mondlicht oder stark Lichtverschmutzen Bereichen ( z.b. Herwig – aus der Wiener Innenstadt heraus!) Fotografieren. Man kann mit einzelnen Banden auch seine normalen „RGB“ Bilder anreichern und so die schwachen Nebel besser zur Geltung zu bringen.

Mit Farbkameras hat man allerdings ein Problem: Es ist ja über den Sensoren (die ja an sich nur Helligkeitsempfindlich sind) Farbfilter angebracht.  Meist als „Bayer Matrix“ Und zwar jeweils Rot/Grün/Grün/Blau, aus denen dann das eigentliche Farbbild errechnet wird. Das bedeutet erstens einmal, dass ein 16 MPixel Sensor an sich nur wie eine Auflösung eines 4 MPixel Sensors entspricht. Bei der Belichtung mit einer bestimmten Lichtwellenlänge wie z.b bei O-III oder H-α wird dann von 4 Pixel auch nur eines beleuchtet. Bei O-III das blaue, bei H-α das Rote.
Deshalb erreicht man schwarz/weiß Kameras, wo über den Sensoren diese Farbfilterchen fehlen eine wesentlich bessere Auflösung. Hat allerdings dann den Nachteil, dass man dann für „normale“ Farbbilder mindestens 3 verschiedene Belichtungen braucht. Einmal eben für jeder der 3 Farben: Rot/Grün/Blau. Solange man die nicht hat, kann man kein echtes Farbbild zusammensetzen.

 

IR Fotografie

Da ich ja ein „offene“ Digitalkamera verwende für Astrofotografie, hab ich mir mal zwei günstige IR Filter besorgt.  Ein IR760 und ein IR850 von Fotga.  Wie das Fotometer zeigte, öffnen sie komplett ab der angegebene Wellenlänge mit 90% Durchsicht:

IR_760-850

Eingezeichnet ist auch der Bereich, wo normalerweise eine Digitalkamera auf das sichtbare Licht empfindlich ist. Da wir Infrarot nicht sehen können, sind diese Filter für uns undurchsichtig. Manche Tieraugen können dieses Licht aber sehen. Ihnen würde Blattgrün weiß erscheinen, weil es das IR Licht stark reflektiert. IR Strahlung durchdringt Nebel auch recht gut.

Hier mal ein erster Versuch: Jeweils Original, umgewandelt in s/w und durch die zwei Filter IR760 und IR850nm

Dürnstein in der Wachau

normal (E-M5, mFT 75/1.8 F4 1/2500s

Dürnstein in der Wachau

normal – als schwarz/weiß (E-M5, mFT 75/1.8 F4 1/2500s

Dürnstein in der Wachau

IR ab 760nm (E-PL6mod, mFT 75/1.8 F4 1/400s

Dürnstein in der Wachau

IR ab 850nm (E-PL6mod, mFT 75/1.8 F4 1/320s

Burgruine Dürnstein in der Wachau

normal (E-M5, mFT 75/1.8 F4 1/1600s

Burgruine Dürnstein in der Wachau

normal – als schwarz/weiß (E-M5, mFT 75/1.8 F4 1/1600s

Burgruine Dürnstein in der Wachau

IR ab 760nm (E-PL6mod, mFT 75/1.8 F4 1/200s

Burgruine Dürnstein in der Wachau

IR ab 850nm (E-PL6mod, mFT 75/1.8 F4 1/125s

Der Autofokus funktionierte recht gut, die Bilder direkt aus der Kamera waren alle Rot. Denn es werden ja nur die Sensoren über denen der Rotfilter liegt angesprochen. Das sind 1/4 der verfügbaren, weil ja die anderen Sensoren mit je 2x Grün und 1x Blaufilter bestückt sind (Bayer Matrix).

Für ernsthafte IR Fotografie müsste man also einen schwarz/weiß Sensor verwenden, oder die vorgesetzten Filterchen abkratzen. Dabei werden aber auch die vorgesetzten Mikrolinsen entfernt, was die Empfindlichkeit senkt.

 

Olympus mFT75 1.8

Mein „1st Light“, leider zu kurz mit dem ED 75 / 1.8

160114 EPL6 + ED75/1.8

Die nächste Schlechtwetterfront schickte bereits hohe dünne Wolken, sodass es nur für ein paar Probefotos mit kurzer Belichtungszeit reichte.

Das ED 75/1.8 ist  das schärfste Objektiv, das für mFT Kameras (derzeit Olympus und Panasonic) zu haben ist. Wer noch in Kleinbildformaten wie z.b. Dia denkt: Es wäre ein Objektiv mit 150mm Brennweite bei einer Blende ab 1.8!

An herkömmlichen großen Sensoren würde ein Objektiv mit solchen Daten aufgrund der extrem großen perfekten Linsen mehrere Kilo wiegen und daher unfinanzierbar sein, daher gibt es nur  lichtschwächere vergleichbare Objektive. Gerade da spielen die Möglichkeiten des mFT Systems die Stärken voll aus. Durch die möglich gewordene Kompaktheit sinkt Gewicht und Preis enorm, so ist es eben möglich, eine solch kompromisslose Optik zu bauen, die auch einen breiteren Markt hat. Allerbestes optisches Glas ist einfach extrem teuer und sehr schwer herzustellen. Daher auch der Preisunterschied zu günstigeren Konsumerlinsen. Kleinere Linsendurchmesser (=größere Blende) steigern den Bereich der Schärfe (Schärfentiefe), gleichzeitig sinkt aber auch die Lichtmenge die auf den Sensor fällt: 1 Blende weniger (zb. F2.8 auf F2.0) bedeutet doppelt so viel Licht, entsprechend groß muss die Linse werden.

Hier also das erste Bild:

160114 Satellit und M45

Es zeigt die Plejaden (Siebengestirn) im Sternbild Stier, am Wintersternhimmel eine sehr auffälliges Objekt. Ein taumelnder oder rotierender Satellit ist auch durchgeflogen, durch reflektierende Teile leuchtet er immer wieder heller auf.

Belichtungszeit: 60sec ISO:800 F1.8 an meiner modifizierten E-PL6. Ein UV/IR Sperrfilter (Haida Pro II MC Digital Slim UV/IR 390-750nm) war auch am Objektiv, um langwelligeres IR Licht wegzuschneiden, die Kamera wurde ja modifiziert.

 

Filter – IRUV

Ich hab mir jetzt eine Olympus E-PL6 durch IRreCam modifizieren lassen. In Ermangelung von Astrofiltern zum FT Sensor wurde dabei das Kamerasperrfilter gegen ein Glasfilter das ab 280nm alles durchlässt, ersetzt. Damit hat die Kamera jetzt auch volle Sensibilität für H-alpha und S-II (650-700nm) leider aber auch darüber hinaus. Die IR Wellenlängen habe ja einen anderen Fokuspunkt, es würde also unscharfes IR Licht die Bilder verfälschen. Daher habe ich mir auch einen UV/IR block Filter besorgt, der das IR über 700nm zuverlässig blockiert:

IRUVcut

sehr schön sieht man dass er unterhalb 400nm (UV) und ober 700nm (IR) sperrt. Damit habe ich also dann eine „Astromodifizierte“ Kamera.

Natürlich kann man diese Kamera dann mit entsprechenden IR-Filtern für die „normale“ IR Fotografie einsetzen.

Für Fotooptiken bin ich in Sachen UVIRCut Filter beim Haida inform der
„Haida Pro II MC Digital Slim UV/IR390/750“ Filter fündig geworden.
Sie funktionieren sehr zufriedenstellend und sind relativ günstig.
Hier die Durchlässigkeitskurve (inkl. die der IR760 und IR850 Filter)

Haida UVIRcut und IR Filter

Filter – CLS

Um die Störstrahlung am nächtlichen Himmel zu unterdrücken, dennoch aber die wichtigen Spektrallinien der Himmelsobjekte zu erhalten, hab ich mir einen Astronomik CLS Filter besorgt.

Ich habe den Filter jetzt mal ausgemessen:
Spektrale Durchlässigkeit
Die Lichtverschmutzung durch Quecksilber und Natriumdampflampen liegt hauptsächlich zwischen 550 und 630nm. Wie man sieht blockiert es da komplett.
Durch den Umstieg auf  LED Beleuchtung, die ganz andere Spektrallinien aufweisen wird das wohl ein spannendes Thema werden.

Was man noch schön sieht: Wer einen Sensor verwendet, der keinen IR Sperrfilter hat wie eine normal Digitalkamera, muss zusätzlich einen solchen Sperrfilter verwenden, denn ab 800nm ist er relativ gut durchlässig.  Es gibt aber einen CLS Filter speziell für CCD Kameras die außerdem IR blockieren.

Einige interessante Spektrallinien der Himmelsobjekte sind:

O-III:  496 und 501 nm (zweifach ionisierter Sauerstoff)
H-α: 656 nm (α-Linie des Wasserstoff)
H-β: 486 nm (β-Linie des Wasserstoff)
S-II: 672 nm (einfach ionisierter Schwefel)
N-II: 658 nm (einfach ionisierter Stickstoff)

Ich bin schon gespannt, wie er sich praktisch an meinen Fotoapparaten schlägt.