¿Cuánto afecta una caída de temperatura al enfoque?

En una respuesta a la pregunta "¿Qué características de lentes son importantes en astrofotografía?" se mencionó "Si la temperatura cambia drásticamente, es posible que deba volver a enfocar ya que los diferentes materiales en la lente se expandirán y contraerán a diferentes velocidades". Pero la respuesta aceptada a "¿Cómo se enfoca uno en condiciones muy oscuras?" sugiere una marca de cinta en la lente, y ¿no resultaría inútil cuando la temperatura baja por la noche?

¿Es posible estimar el cambio de enfoque de antemano, cuando el enfoque se encuentra por primera vez en 5 grados centígrados por la tarde y luego en la noche la temperatura desciende a -10 grados centígrados? ¿Cómo calcularía, o estimaría, el cambio de enfoque entre estas temperaturas?

Por otro lado, ¿es probable que un cambio de temperatura de 15 grados Celsius (27 F) realmente cambie tanto el enfoque que necesite volver a enfocar? ¿Qué tan drástico cambio en la temperatura hace que el reenfoque sea típicamente necesario?

En mi caso es una cámara tipo réflex de tamaño pequeño con un objetivo de 14 mm que tiene un elemento frontal algo grande y el objetivo pesa más que el cuerpo de la cámara. Y el foco estaría en el infinito para las estrellas.

Cada diseño de lente reaccionará a los cambios de temperatura de manera diferente. Generalmente compruebo el enfoque varias veces durante una sesión de astrofotografía tanto para asegurarme de que no he cambiado de enfoque accidentalmente como por cualquier otra razón. Una vez que esté cerca, como sucedería con un cambio de temperatura, es relativamente fácil encender LV, acercar una estrella mediana y verificar el enfoque y corregir ligeramente si es necesario. Mucho depende de cuán enfocadas quieras que estén tus estrellas. A veces, un poco OOF se ve más realista ya que las estrellas más brillantes se ven más grandes a nuestros ojos.
@MichaelClark - Siento que ya tienes suficiente en tus dos comentarios para publicar una respuesta también, ¿no? La respuesta aceptada a ¿Cómo se enfoca uno en la oscuridad? recomienda una marca de cinta en la lente, y en realidad es por eso que estoy preguntando esto aquí.
Una marca de cinta lo acerca lo suficiente para comenzar el proceso. Cuando se enfoca en fuentes de luz puntuales tenues, como las estrellas, no aparece nada en el visor o incluso a través de Live View hasta que casi se logra el enfoque porque la minúscula cantidad de luz se extiende demasiado para ser detectable cuando la lente está demasiado lejos. enfoque. Hasta que esté bastante cerca del enfoque infinito, puede recorrer todo el cielo nocturno y no ver nada en lo que enfocarse (a menos que la luna sea visible).

Respuestas (4)

Según mi lectura, la cantidad de materiales dentro de una lente "portátil" se expande / contrae, por ejemplo, 15C es tan mínima que no vale la pena pensar en ella.

Sin embargo, esto realmente se convierte en un problema en los grandes telescopios, tanto de refracción como de reflexión (aún más).

¿Por qué?

Como ejemplo (aproximado), imaginemos un gran telescopio reflector que tiene una longitud de cuerpo de 3 m y está construido con aluminio tubular. El aluminio puro tiene una tasa de expansión térmica lineal de 0,0000222 m/m/K, lo que significa que se alarga o acorta 0,0222 mm por grado Kelvin (o C) por metro de longitud.

Por lo tanto, el telescopio se acortaría en 0,0222 mm × 3 m × 15 °C = 0,999 mm a medida que la temperatura desciende 15 °C. Esto, junto con la ampliación en el espejo secundario, conduce a un cambio de enfoque dramático.

Tiene razón en que las cantidades físicas de contracción/expansión son muy pequeñas. Pero el efecto que tienen esas cantidades puede ser significativo. Si la brida de montaje de una cámara está desviada incluso por tan solo 50 µm (50 micras o 0,05 mm), la cámara quedará inutilizable para cualquier tipo de trabajo de enfoque crítico con grandes aperturas. Pero los efectos se pueden ver con tan solo 20 µm de error. La astrofotografía, en la que se tienen fuentes de luz puntuales extremadamente pequeñas en todo el campo de visión, es el trabajo más crítico que la mayoría de los fotógrafos realizan.
El ejemplo de su telescopio ignora el efecto de la temperatura en la forma del espejo y otros materiales ópticos, así como la longitud del tubo o las armaduras que los soportan.
@MichaelClark: sí, 2 razones: no tengo forma de calcular eso y, en segundo lugar, hay una gran variación en los materiales, la forma, etc. de los elementos ópticos.
¿No hay también una gran variación en los materiales, la forma, etc. de los elementos ópticos, así como los cuerpos que los alojan cuando se habla de lentes de cámara?
sí... por lo que es básicamente imposible de calcular sin un modelo de computadora extremadamente avanzado (lo que probablemente sea incorrecto de todos modos cuando se tiene en cuenta la grasa/lubricante, las tolerancias, el desgaste, etc.)
Entonces, dado que no puedes calcular algo, ¿entonces no debe existir? Eso parece ser lo que estás diciendo.
no... lo que estoy diciendo es que no se puede calcular, así que no voy a intentarlo.
Si no puede calcularlo, ¿cómo puede estar seguro de que es "... tan mínimo que no vale la pena pensar en ello?"
Eso es como decir "si no puedes PROBAR que no hay un dios, debe haberlo". Te dejaré que calcules y de alguna manera visualices el efecto de una variación de temperatura de 15 °C en una "lente de 14 mm", la relación de expansión térmica lineal de el vidrio duro mide entre 4 y 5,9 x 10^-6, y el aluminio 22,2 x 10^-6 - :-)
No, no es como tu cita de "si puedes probar..." que se basa en un argumento retórico sin ninguna posibilidad de observar una entidad que, por definición, trasciende el universo observable. Porque incluso si no es capaz de predecir la cantidad exacta de cambio mediante cálculos basados ​​en especificaciones lineales y relaciones de expansión térmica, etc., PUEDE observar los efectos en una lente real en las condiciones especificadas. Aunque el OP menciona una lente de 14 mm "en mi caso", la naturaleza general de la forma en que tratamos las preguntas aquí también permitiría una lente mucho más larga.

Creo que puedes hacer algún experimento por tu cuenta. Tomaría varias instantáneas (con la cámara, la configuración, el enfoque y la luz bloqueados en los mismos valores) y con diferentes temperaturas de un estándar de borde inclinado y mediría el MTF con ImageJ y el complemento MTF o con Imatest . Luego puede trazar el gráfico MTF con diferentes temperaturas y ver el resultado.

Creo que los diferentes coeficientes de expansión no son las únicas causas de este cambio, los materiales tienen diferentes índices de refracción con diferentes temperaturas y creo que debes tener en cuenta que si tu lente se enfría mucho, se podría formar condensación en la óptica porque dentro de tu cámara hace más calor que afuera.

La distancia focal aumenta alrededor de 0,7 prom en el rango de temperatura de -10 a 20 °C, y la posición de enfoque de día frente a noche/temperatura en el Hubble se modela cuidadosamente (y no son relaciones simples "enfoque frente a temperatura") y está en el rango de 5- 7 micras. Pero aún así, la desviación de esos modelos es bastante grande. Una cosa es la temperatura, otra son los cambios de temperatura y la propagación de ese cambio en los componentes con el tiempo, y luego está la exposición prolongada a esas temperaturas.

mira esto y esto y esto

Cada diseño de lente reaccionará a los cambios de temperatura de manera diferente. Generalmente compruebo el enfoque varias veces durante una sesión de astrofotografía tanto para asegurarme de que no he cambiado de enfoque accidentalmente como por cualquier otra razón.

Una marca de cinta lo acerca lo suficiente para comenzar el proceso. Cuando se enfoca en fuentes de luz puntuales tenues, como las estrellas, no aparece nada en el visor o incluso a través de Live View hasta que casi se logra el enfoque porque la minúscula cantidad de luz se extiende demasiado para ser detectable cuando la lente está demasiado lejos. enfoque. Hasta que esté bastante cerca del enfoque infinito, puede recorrer todo el cielo nocturno y no ver nada en lo que enfocarse (a menos que la luna sea visible). Una vez que esté cerca, como lo estaría si estuviera correctamente enfocado antes de un cambio de temperatura, es relativamente fácil encender LV, acercar una estrella mediana, verificar el enfoque y corregir ligeramente si es necesario. Mucho depende de cuán enfocadas quieras que estén tus estrellas. A veces, un poco fuera de foco se ve más realista ya que las estrellas más brillantes se ven más grandes a nuestros ojos.

Las cantidades físicas de contracción/expansión en la lente debido a cambios de temperatura dentro del rango de su pregunta son muy pequeñas. Pero el efecto que tienen esas cantidades puede ser significativo. Si la brida de montaje de una cámara está desviada por tan solo 50 µm (50 micras o 0,05 mm) de un lado al otro, hará que la cámara quede inutilizable para cualquier tipo de trabajo de enfoque crítico con grandes aperturas. Y los efectos se pueden ver con tan solo 20 µm de error. La astrofotografía, en la que se tienen fuentes de luz puntuales extremadamente pequeñas en todo el campo de visión, suele ser el trabajo más importante para el enfoque que muchos fotógrafos realizan.

Esto también me hace comenzar a considerar el filtro AA Vs ninguno...
Las cámaras diseñadas con un filtro AA que se retira posteriormente necesitan un espaciador para mantener la misma distancia entre el sensor y la brida que antes de quitar el filtro AA, si eso es lo que quiere decir.
no, en realidad estaba pensando en la calidad del enfoque de las fuentes puntuales (estrellas), AA está ahí para desenfocar ligeramente la imagen, entonces, ¿se prefiere no AA para astro?
Eso depende. Para la mayoría de los fotógrafos que usan la mayoría de las cámaras, probablemente sí. Pero si está utilizando ciertas Nikon o cámaras similares si una fuente puntual es lo suficientemente pequeña (¿solo ilumina un solo píxel?), la conversión A/D lo descartará como ruido. Esta es la razón por la que la D300S y la D7000 son conocidas como "come estrellas", incluso con un filtro AA instalado.
Parece que una de las razones por las que los sensores Nikon superan constantemente a los Canon en DxO Mark es porque Nikon aplica algo de NR en el sensor antes de guardar el archivo RAW, mientras que Canon deja todo NR hasta después del punto del proceso en el que se grabó el archivo RAW. .
Relacionado con su comentario anterior sobre "comedores de estrellas": 4 años después, y parece que las empresas todavía logran crear situaciones de "comedores de estrellas". A fines de 2016, Sony lanzó una actualización de firmware para sus cámaras a7SII y a7RII ( The Star Eater Issue: Why I No Longer Recommend Sony Cameras for Astrophotography en petapixel.com), que incluía un ruido más agresivo (y ligeramente inerte). reducción y filtro espacial de eliminación de píxeles calientes. Terminó convirtiendo cámaras geniales en comedores de estrellas.
@scottbb Será interesante ver cómo los nuevos sensores de Canon, que parecen usar más en el NR que en el pasado (porque aparentemente eso es lo que aumenta la puntuación en DxO), afectarán sus capacidades astronómicas. En el pasado, los sensores de Canon se consideraban los que menos probabilidades tenían de eliminar las estrellas débiles como ruido.