Öffnungsverhältnis und Öffnungszahl (Blendenzahl) und deren Einfluss auf den Fokuspunkt
Das Öffnungsverhältnis ist das Verhältnis der Teleskopöffnung zur Teleskopbrennweite.
Der Kehrwert (1/V) wird als Öffnungszahl ‚k‘ (Blendenzahl) bezeichnet. Aus der Fotografie haben sich die Schreibweise ‚f:k‘ oder ‚f/k‘ und die daraus definierten Begriffe „schnelle“ und „langsame“ Optik etabliert. Je kleiner die Zahl ‚k‘ wird, desto „schneller“ wird die Optik und ist gleichbedeutend mit einer lichtstärkeren Optik.
Damit ist gemeint, dass bei der Astrofotografie mit einer immer kürzeren Gesamtbelichtungszeit vergleichbare Ergebnisse zwischen den Equipments mit unterschiedlichen Öffnungsverhältnissen erreicht werden können.
Zum besseren Verständnis hier eine Übersichtstabelle für Nachtaufnahmen:
Quelle: https://www.digitipps.ch/fototechnik/belichtungstabelle-blendentabelle-verschlusszeitentabelle/
Die diagonalen angeordneten weißen Felder sind hier ausschlaggebend. Pro einem Schritt der oberen Blendenwerte verdoppelt sich die Belichtungszeit. Wie aus dem gelb gekennzeichneten Beispiel ersichtlich ist, können mit einer f/4 Optik und 30s Belichtungszeit ähnliche Ergebnisse erreicht werden, wie mit einer f/22 Optik und 16 min Belichtungszeit (bei Vernachlässigung der unterschiedlichen Rauschanteile → siehe ‚Grundlagen‘ – ‚Physikalische Größen‘ – ‚Belichtungszeit und Rauschen‘).
Doch wie wirken sich unterschiedliche Blendenzahlen außerdem aus?
Quelle Bild Blende 1,8: NightWolf1223, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Quelle Bild Blende 22: NightWolf1223, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Je größer die Öffnungszahl (Blendenzahl) gewählt wird, desto mehr Tiefenschärfe wird erreicht. Das bedeutet, dass nicht nur nahe Objekte scharf abgebildet werden, sondern auch der Hintergrund.
Was bedeutet das für die Astrofotografie? Hier liegen sozusagen alle Objekte im Unendlichen und es gibt keinen Vorder- bzw. Hintergrund. Wird ein Objekt scharf eingestellt, sind auch die umgebenden Objekte scharf (Voraussetzung: fehlerfreie Linsen und Spiegel). Für die Astrofotografie sind kleine Öffnungszahlen, also „schnelle“ Teleskope, wünschenswert. Doch hierbei muss folgendes beachtet werden. Je „schneller“ ein Teleskop wird, desto kleiner wird auch der Spielraum (Fokussiertoleranz), in dem das Objekt noch als zufriedenstellend fokussiert empfunden wird.
Quelle: Martin A. & Koch B. (2009). Digitale Astrofotografie, Grundlagen und Praxis der CCD- und Digitalkameratechnik (1. Auflage) (S. 187). Oculum-Verlag GmbH, Erlangen
Bereich in dem eine Punktquelle noch als fokussiert empfunden wird (oben: „langsame“ Optik, unten: „schnelle“ Optik) | In Zahlen:
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Quelle: https://www.intercon-spacetec.de/media/pdf/Astrofotografie-4_Fokussierung-Kapitelauszug.pdf
Schon eine „schnelle“ Optik mit f/4 benötigt bei einer mittelmäßigen Fokussierung eine Genauigkeit von +/-0,08mm, die per Hand am Teleskop eingestellt werden muss, um als Fokussiert wahrgenommen zu werden. Sinkt über Nacht die Temperatur, verkürzt sich der Teleskoptubus und der Fokuspunkt liegt nicht mehr auf der Chipebene. Ohne eine elektronische Fokussiereinrichtung ist bei der Astrofotografie also eine Öffnungszahl zwischen f/4 und f/10 am besten geeignet, um einen guten Kompromiss zwischen Gesamtbelichtungszeit und Defokussierung zu erhalten.