Фокус и разрешение снимка.

[Dimonych]

Предлагаю обсудить: - каким  фокусным расстоянием должен обладать астрограф, чтобы максимально использовать разрешение, даваемое объективом, атмосферой и пикселом? Желательно применительно к ньютону и съёмке объектов дальнего космоса. Иной раз убеждаешься, что масштаб картинки и качество астрографа важнее качества атмосферы... Какие будут комментарии?

[kis]

Ну тут с одной стороны спорить можно долго но с другой стороны рекомендую посмотреть вот этот документ на странице 21

http://www.sbig.com/sbwhtmls/online.htm

в таблице желтым фоном выделены приемлимые границы для съемки и дальнейшей обработки размера пиксела в угловых секундах.
Если не отходить от этих величин то в общемто все будет хорошо

[Dimonych]

А где там стр.21?

[kis]

Хм странно... почемуто ссылка только на общий сайт попадает

В общем надо зайти в продукты там есть к камерам СТЛ мануал. В этом файле на стр 21 таблица "разрешение матриц"

[Dimonych]

Не, не то. Здесь просто масштаб и поле зрения, что, не будь америкосом, можно в столбик посчитать. Речь, чтоб глубже эту взаимосвязь прочувствовать.

[signing_kettle]

см. "Расчет фокусного расстояние астрографа из требуемого разрешения" вот тут https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,25333.0.html

[Max_Kozlov]

На сбиговском сайте идет тупой расчет, основанный на размере пикселя в 9 мкм и соотвественно дающий физразмер матрицы, и отсюда поле зрения, или фокус. В общем то они правы, т.к. камерами торгуют и их опыт идет от оптимального конструирования матриц. Тоже вариант как говорится. Т.е. под хорошую матрицу нужен хороший объектив.

[Dimonych]

см. "Расчет фокусного расстояние астрографа из требуемого разрешения" вот тут https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,25333.0.html

Значица так:  для 285-го чипа с 6,5х6,5 мк. пикселом имеем...
 атмосфера 2" k=3   =1980мм
 атмосфера 2" k =4  =2640мм
 атмосфера 3" K=3   =1320мм
 атмосфера 3" k=4   =1760 мм

Что в среднем даст 1925мм.


Т.е, скажем при этих же условиях 4м фокус только проблем добавит, но разрешение не увеличит? Кстати, а На фильтр, скажем, как в эту теорию вписывается?

[Max_Kozlov]

А какого качества должно быть зеркало/объектив чтобы при одном и том же фокусе разрешить 9мкм и 6 мкм, или это невыполнимо?

[Anton]

Хм странно... почемуто ссылка только на общий сайт попадает

В общем надо зайти в продукты там есть к камерам СТЛ мануал. В этом файле на стр 21 таблица "разрешение матриц"

Вот этот файл.
http://www.sbig.com/pdffiles/ST-L%20Operating%20Manual.pdf

[Anton]

А какого качества должно быть зеркало/объектив чтобы при одном и том же фокусе разрешить 9мкм и 6 мкм, или это невыполнимо?

Качество тут ни при чем. Диаметр кружка Эйри для зеленого света что-то около 1.2*A, где A - относительное отверстие. Хочется 6 мкм пространственно разрешать, благоволите пользовать оптику шустрее, чем f/5 и всего делов. (Насколько шустрее - это вопрос необходимого оверсемплинга, но это уже другой вопрос.) В дудку f/10 этого не удастся сделать будь она хоть Л/500. В случае плохого качества оптики больше энергии уйдет в дифракционные кольца, меньше будет контраст, но на пространственное разрешение это не влияет.

[kis]

По моему это пурга какая то получилась 

[Anton]

По моему это пурга какая то получилась 

Шо не так?

[kis]

Да я не про твою мысль а про предыдущий расчет
как то назвать оптимальным фокусом 2600 мм для пиксела 6ю5 мкм язык не поворачивается

[Dimonych]

А пиксел правильно считать по стороне или по диагонали, теоритически...?

[Олег Чекалин]

Для 285 чипа и нашей средней России нужно 1600-2000мм.

[Тот самый Кеплер]

Оно?
http://geogdata.csun.edu/~voltaire/pixel.html

[kis]

В общем оно. Но в кратце можно сказать так что по общим соображениям нужно брать пиксел побольше до того предела пока звезда не начнет быть квадратной.
А происходит это примерно тогда когда пиксел начинает покрывать более чем 3\4 изображения звезды в заданных атмосферных условиях.
Собственно о чем и говорит таблица у СБИГа ( я там может не ту ссылку дал на страницу посмотрите стр 19-20-21 мануала )
И мудрствовать лукаво тут особого смысла нет. А вот для цветных чипов надо будет думать и анализировать результаты.

[Дрюша]

А какого качества должно быть зеркало/объектив чтобы при одном и том же фокусе разрешить 9мкм и 6 мкм, или это невыполнимо?

Качество тут ни при чем. Диаметр кружка Эйри для зеленого света что-то около 1.2*A, где A - относительное отверстие.

Гы. Улыбнуло. Толкуется про кружок Эйри, а качество - типа, тут ни при чём! Ну тады берите стеклянную крышку от сковородки и ловите диск Эйри! Ну, подумаешь, сколько-то энергии уйдёт в кольца...

А если серьёзно, то можно считать так. Это уже про Эйри, пиксели и т.п. Кстати, а кто сказал, что диск Эйри должен укатываться ровно в один пиксель?

Общепринято считать разрешающую способность  в угловых секундах по формуле 140/D[мм]. При этом расстояние между разрешаемыми звёздами равно РАДИУСУ (заметьте, именно радиусу, а не диаметру) дифракционных изображений, то есть, их дифракционные пятна вполовину перекрываются, а относительное падение яркости между максимумами (центрами изображений) составляет около 25%. Кое где, правда, фигурирует формула 120/D[мм], и тогда расстояние между центрами дифракционных дисков даже меньше их радиуса, перекрытие ещё больше, а падение яркости составляет 5%. Ну да ладно. Ещё известно, что примерно так же (опять же, плюс-минус 10-15%, с каковой точностью есть расхождения даже в "обычном" критерии по звёздам) можно оценить разрешалку по синусоидальной или прямоугольной мире. Возьмём для определённости тот (достаточно мягкий) критерий, который трбует чтобы рсстояние между соседними полосами (шаг миры) составляло примерно такую же величину, что и РАДИУС диска Эйри. То есть, изображения светлых полос частично перекрываются, но ничего страшного, главное, между ними заметны кое-какие промежутки, падения яркости в сколько-то процентов, и это считается "достаточным" для того чтобы данная мира считалась разрешённой. Заметим только, что здесь фигурирует РАДИУС диска Эйри (ну, или пятна расеяния от аберраций).

Теперь переходим к пикселам. Будем считать пикселы квадратными, плотно примыкающими друг к другу. Чтобы разрешить полосатую миру в вертикальном или горизонтальном направлении, надо чтобы изображения полос шли с периодом не меньше двух пикселей. Да и то, в зависимости от фазы сдвига может наблюдаться потеря контраста до нуля. Судите сами, что будет, если максимумы и минимумы изображения (которые соответствуют серединам светлых и тёмных полос миры) будут приходиться на межпиксельные промежутки. По-хорошему, а так же для того чтобы так же хорошо разреались и полосы в диагональном направлении, следовало бы обеспечить, чтобы период полос приходился на ТРИ пикселя. Тогда прямоугольная или синусоидальная мира будет надёжно разрешаться при любом сдвиге и под любым углом.

Вспомним теперь, что период полос на изображении миры у нас соответствовал РАДИУСУ диска Эйри. А полный ДИАМЕТР диска Эйри в таком случае должен уложиться в 6 пикселов. То есть, если у нас пиксел 6 мкм, то диск Эйри будет 36 мкм в диаметре. А если пиксел 9 мкм, то диск Эйри может быть 45 мкм. Такие линейные размеры диска Эйри будут наблюдаться при относительном фокусе 28-36 соответственно. То есть, для телескопа с апертурой около 300 мм актуальным будет экв. фокус около 10 000 мм (разумеется, за счёт всяких там ЛБ или окулярных камер). Именно так целесообразно делать при планетной съёмке. Даже до 40 отн. фокус не помешает. Я встречал рекомендации делать отн.фокус даже до 70-75, но там было не про матрицы, а про плёнку, а у высокочувствительной (а стало быть, достаточно крупнозернистой) плёнки эффективный "пиксель" составляет 20 мкм - это было бы даже очень хорошо. У Максутова где-то говорилось про 30 мкм, хотя я допускаю, что со времён Максутова качество фотоэмульсий могло чуть-чуть улучшиться. Так что, пускай он для плёнки будет даже и 20 мкм. Тогда рекомендация относительного фокуса 70 будет вполне адекватна.

Да, на таких снимках будут уже достаточно отчётливо видны детали дифракционной структуры изображения. Но. Именно благодаря этому к таким изображениям можно применить соответствующие алгоритмы повышения чёткости. То есть, можно "вычислить", каким должно было бы быть изображение, не размазанное и не замыленное дифракцией (если всё дело только в ней). Видимое разрешение при этом можно повысить, как минимум, вдвое. То есть на глаз и не отличишь такое обработанное изображение от просто отснятого, но вдвое более чёткого. Можно бы и больше, но тогда уже полезут шумы.

[Дмитрий Маколкин]

...
Да, на таких снимках будут уже достаточно отчётливо видны детали дифракционной структуры изображения. Но. Именно благодаря этому к таким изображениям можно применить соответствующие алгоритмы повышения чёткости. То есть, можно "вычислить", каким должно было бы быть изображение, не размазанное и не замыленное дифракцией (если всё дело только в ней). Видимое разрешение при этом можно повысить, как минимум, вдвое. То есть на глаз и не отличишь такое обработанное изображение от просто отснятого, но вдвое более чёткого. Можно бы и больше, но тогда уже полезут шумы.

Так и быть, атмосферу на момент съёмок выключим большим рубильником