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Takahashi Extender-ED1,5x
Erfahrungen am Refraktor TOA-130F
Projekt von Dr. Burkhard Lührmann, Januar 2025
Ein wichtiger Punkt bei der Konzeption einer technischen Ausrüstung für die Astrofotografie ist die Brennweitenbemessung der zu verwendenden Teleskope. Es heißt zwar so schön, jedes Teleskop hat seine passenden Motive, aber sinnvoller ist die umgekehrte Betrachtung. Für die zu untersuchenden astronomischen Objekte sollte das passende Teleskop gewählt werden. Um sich nicht zu sehr spezialisieren zu müssen, kann mit einer sinnvollen Abstufung der Brennweiten eine umfassende Abdeckung vom astronomischen Weitfeld bis zur Detailaufnahme erfolgen.
Bisherige Teleskopkonfigurationen
Seit dem Jahr 2017 entwickle ich einen Teleskopaufbau, der aus den Takahashi-Refraktoren TOA-130F und FSQ-85ED besteht. Die folgende Abbildung zeigt die achsenparallele Anordnung auf einer 10-Micron 4-Zoll Double Plate.
Abbildung 1: Zwei auf Double Plate montierte Refraktoren von Takahashi
Beide Refraktoren sind mit Feather-Touch-Auszügen (3,5-Zoll, bzw. 2,5-Zoll) modifiziert. Die Original-Brennweiten betragen 1000 mm bzw. 450 mm. Um für eine Kamerasensorgröße im Format APS-H, das mit 27,2 mm × 21,8 mm etwas größer als APS-C ausfällt, eine ebene Abbildungsfläche zu erhalten, werden je nach Bedarf der Flattener TOA-67 oder der Reducer TOA-35 bzw. der Flattener FL 1,01x oder der Reducer QE 0,73x von Takahashi verwendet. Damit ergeben sich für die Brennweiten folgende Abstufungen:
Teleskopkonfiguration | Brennweite | Abstufungsfaktor |
---|---|---|
FSQ-85ED mit QE 0,73x | 328 mm | - |
FSQ-85ED mit FL 1,01x | 455 mm | 1,4 |
TOA-130F mit TOA-35 | 698 mm | 1,5 |
TOA-130F mit TOA-67 | 1000 mm | 1,4 |
Tabelle 1: Teleskopkonfigurationen mit resultierenden Brennweiten
Diese Kombinationen von zwei Refraktoren mit vier optischen Adaptionen zur Bildfeldebnung bzw. Brennweitenreduktion haben sich bei der qualitativ hochwertigen Astrofotografie von großflächigen Emissions- und Staubnebeln über offene Sternhaufen bis hin zu Kugelsternhaufen und mittelgroßen Galaxien mit ihren Brennweitenabstufungen als sehr praxistauglich erwiesen.
Abbildung 2: Flattener und Reducer von Takahashi (FL 1,01x; QE 0,73x; TOA-67; TOA-35)
Erfordernis einer größeren Brennweite
In den letzten zwei Jahren musste ich leider feststellen, dass von mancherlei Deep-Sky-Objekten auch Detailaufnahmen sehr interessant gewesen wären. Für diese, wie auch für kleinere Emissionsnebel, planetarische Nebel oder kleine Galaxien ist eine Brennweite von 1000 mm zu gering. Da der Refraktor Takahashi TOA-150 eine kaum größere Brennweite als der TOA-130 aufweist und Spiegler wie ein Schmidt- oder Richey-Chrétien-Cassegrain-Teleskop einen ganz neuen Montierungsaufbau zur Folge gehabt hätten, entschloss ich mich 2023 zum Kauf des Takahashi Extenders ED1,5x.
Abbildung 3: Extender-ED1,5x von Takahashi
Mit dieser Kaufentscheidung war ich insofern zögerlich, weil der Extender laut Hersteller/Vertrieb sowohl für visuelle als auch für fotografische Beobachtungen an den Teleskopen TSA-102, TSA-120, TOA-130, TOA-150 und FSQ-85EDX problemlos zu verwenden wäre [1][2]. Das hörte sich nach einem Zubehör für alles an und löste in mir den Verdacht auf starke Kompromisse aus. Auch war mir die Beschreibung „problemlose Verwendung“ etwas unklar. So stieg die Spannung in mir, ob dieses Element die Qualität bieten könnte, wie ich es von Takahashi gewohnt war.
Takahashi Extender-ED1,5x
Der Extender-ED1,5x verwendet zwei Linsen aus ED-Glas. Sie sollen die Brennweite des TOA-130 um den Faktor 1,5 auf 1500 mm verlängern. Ein zusätzlicher Flattener wird nicht verwendet, weil der Extender bereits eine Bildfeldebnung durchführt. Der Verlängerungsfaktor ist selbstverständlich empfindlich vom Arbeitsabstand abhängig. Abbildung 3 zeigt, dass der Extender beidseitig nur über 2-Zoll Steckanschlüsse verfügt. Damit ist er für visuelle Beobachtungen leicht einbaubar. Das Ende der schwarzen Hülse zeigt zum Okular oder zur Kamera und ist die Bezugsebene für den Arbeitsabstand zum Kamerasensor.
Abbildung 4: Arbeitsabstand für Extender-ED1,5x
Laut Spezifikation von Takahashi soll der Arbeitsabstand 117,5 mm betragen. Lacerta gibt einen optimalen Abstand von 117,7 mm an. Bei Vergrößerung des Arbeitsabstandes wird auch die resultierende Brennweite größer. In Abbildung 4 ist ferner die Verlagerung s der Abbildungsebene um 1 mm nach hinten durch ein zusätzliches Filterglas vor der Kamera berücksichtigt. Die leicht herleitbare genäherte Formel lautet
s ≈ D × ( 1 – 1 / n ) ,
wobei in meinem Fall die Glasdicke D=3 mm und der Brechungsindex des Glases n=1,5 beträgt. Aus Neugier habe ich durch Testmessungen die Verlängerungsfaktoren auch für einige größere Arbeitsabstände ermittelt. Abbildung 5 zeigt die Resultate.
Abbildung 5: Abhängigkeit des Verlängerungsfaktors vom Arbeitsabstand
Da die Abbildungsqualität in den Bildecken deutlich abnimmt, reichte es mir aus, die Fokussierungen nur grob von Hand vorzunehmen. Daher kommt letztlich nur ein Betrieb für den empfohlenen Verlängerungsfaktor von 1,5 infrage. Hierfür habe ich den Arbeitsabstand mit großer Sorgfalt ermittelt. D.h. für die Fokussierung wird unter der Steuerungssoftware N.I.N.A. das Trend- und hyperbolische Kurvenverfahren und für die Brennweitenbestimmung das Solving unter PixInsight verwendet. So erhalte ich eine Brennweite von 1501 mm bei einem Arbeitsabstand von 115,9 mm. Wenn man hiervon noch 1 mm für die Verlagerung der Abbildungsebene durch den Filter subtrahiert, ergibt sich ein nomineller Wert von 114,9 mm. Zu meiner Verwunderung weicht dieser mit 2,6 mm doch deutlich von der Vorgabe ab. Für die von Takahashi spezifizierte Angabe von 117,5 mm erhalte ich eine Brennweite von 1511 mm. Allerdings lassen sich bei Variation des Arbeitsabstandes im Bereich von einigen Millimetern in der Abbildungsqualität keine Unterschiede erkennen.
Mechanische Adaption
Alle optischen Komponenten, die ich für die Astrofotografie verwende, sind grundsätzlich helikal miteinander verschraubt. So sind verkippungsfreie konzentrische Verbindungen gewährleistet. Da bereitet mir der Extender-ED1,5x mit seinen Steckanschlüssen doch einiges Unbehagen. Mir ist sofort klar, dass diese auf keinen Fall verwendet werden sollten.
Nach Erstellung einiger CAD-Pläne für Spezialanfertigungen entscheide ich mich für vorgefertigte Komponenten des flexiblen M68-Adaptersystems von Baader Planetarium. Das entscheidende Kernstück ist hierbei die „2-Zoll Ultrashort Okularklemme auf M68a/M60a“ [3].
Abbildung 6: „2-Zoll Ultrashort Okularklemme auf M68a/M60a“ von Baader Planetarium
Zusammen mit drei Zwischenringen lässt sich die Verbindung zwischen Auszug und Kamera ausschließlich durch Schraubverbindungen sehr stabil herstellen. Der Extender wird in der Okularklemme lediglich über seine blanke 2-Zoll Hülse konzentrisch eingespannt und muss so keine Lastmomente durch Filterrad und Kamera übernehmen.
Abbildung 7: Okularklemme mit geklemmtem Extender-ED1,5x
Die schwarze Außenhülse des Extenders findet in den Innendurchmessern der Baader Zwischenringe noch genügend Platz, sodass dieser nur durch die Steckklemmung gehalten wird.
Abbildung 8: Okularklemme mit Spiel innerhalb der Baader Zwischenringe
Abbildung 9: Okularklemme verschraubt mit Baader Zwischenringen 20 mm, 10 mm und 100 mm
Die drei auf Klemmbacken wirkenden Rändelschrauben erlauben eine relativ einfache Justage des Arbeitsabstandes. Im Zeichnungsschema stellt sich die sehr biegesteife Verbindung zwischen Auszug und Kamera wie folgt dar.
Abbildung 10: Schema für gesamte Verbindung zwischen Auszug und Kamera
Optische Abbildung
Im Sternbild Vulpecula (Fuchs) führe ich 2024 in Südspanien eine Testaufnahme am Hantelnebel (M27 oder NGC 6853) durch. Mit der CCD-Kamera Moravian G3-16200 an dem Refraktor Takahashi TOA-130F mit Extender-ED1,5x ergibt sich bei einer Brennweite von 1500 mm eine Bildbreite von 1,04° mit einer theoretischen Pixelauflösung von 0,82‘‘.
In der folgenden Abbildung ist das Gesamtbild unten rechts dargestellt. Es handelt sich um eine einzelne Luminanzaufnahme über 360 s. Die Nachführung erfolgt auf einer 10-Micron Montierung GM 2000 QCI ohne Autoguiding.
Abbildung 11: Eckausschnitt eines Einzelbildes mit Extender-ED1,5x an TOA-130F
Das Einzelbild ist lediglich mit Flats und Darks kalibriert und dann gestreckt. Eine Rauschreduzierung wurde nicht vorgenommen. Die Vergrößerung der linken oberen Ecke entspricht hier einer pixel-to-pixel-Skalierung (100%). Die Sterne zeigen sich in Bezug auf die Bildmitte nur leicht radial elongiert. Der Abstand der Ecke von der Mitte beträgt 17,4 mm (APS-H). Abbildung 12 enthält zum Vergleich einen Ausschnitt aus der Bildmitte.
Abbildung 12: Zentrumsausschnitt des vorangehenden Einzelbildes
Im Zentrum des Bildes erscheinen die Sternabbildungen kreisrund.
Optische Ergebnisse
Bis zum Sensorformat APS-C macht die optische Abbildung des Extenders auf mich einen guten Eindruck. In den Bildecken eines APS-H- oder vollen Kleinbild-Formats sind leichte Verzerrungen feststellbar, die mit den heutigen Bildbearbeitungsmethoden aber völlig problemlos zu verarbeiten sind. Abbildung 13 zeigt das Endergebnis einer weiterführenden Bildbearbeitung, welcher insgesamt 6,5 Stunden Belichtungszeit zugrunde liegen.
Abbildung 13: Hantelnebel M27 mit schwächer leuchtender äußerer Hülle (Ausschnitt)
Für die Farbkomposition in dieser pixel-to-pixel-Ausschnittsvergrößerung kommen die LRGB-Filter der Astrodon Gen 2 E-Series zum Einsatz. Ferner werden die Belichtungen des Astrodon Narrowband-Filters H-alpha 3 nm und O-III 3 nm zum Rotkanal bzw. Grün- und Blaukanal verstärkend beigemischt.
Ein anderes Beispiel für den Einsatz des Extenders-ED1,5x zeigt der folgende pixel-to-pixel-Bildausschnitt des Embryo-Nebels NGC 1333 im Sternbild Perseus. Oben rechts ist die Ausschnittsposition innerhalb des Gesamtbildes markiert.
Abbildung 14: Embryo-Nebel NGC 1333 (Ausschnitt)
Die Gesamtbelichtungszeit beträgt für LRGB 8,5 Stunden. Alle anderen Aufnahmeparameter entsprechen den obigen Angaben.
Insgesamt bin ich mit dem Extender-ED1,5x und meiner Adaption am TOA-130F bisher sehr zufrieden. Diese Takahashi-Komponente ist eine sinnvolle Bereicherung der Brennweitenabstufung meiner bisherigen Teleskopkonfigurationen, siehe Tabelle 1. Lediglich das resultierende Öffnungsverhältnis 1:11,5 erfordert für die Belichtung etwas Geduld.
[1] Intercon Spacetec - Extender-ED1,5x
[2] Lacerta - Takahashi ED-Extender 1.5x
[3] Baader Planetarium - 2‘‘ Ultrashort Okularklemme auf M68a/M60a