Влияние экранирования на качество изображения

Материал из Астровики
Перейти к: навигация, поиск

Мне сказали, что в моем телескопе нет экранирования. Это надо покупать отдельно?

Экранирование это, когда апертура (входной световой пучок телескопа) частично затеняется - обычно по центру - какими-то оптическими или механическими деталями. То есть апертура выглядит в виде бублика. Экранирование это характерная черта большинства зеркальных и зеркально-лизовых телескопов. Как правило в роли центрального экрана выступает вторичное зеркало Кассегрена или диагональное зеркало Ньютона с их оправами и элементами светозащиты. Так что рефракторы в абсолютном своем большинстве лишены этого "украшения" апертуры.

И это к лучшему!

Экранирование не только уменьшает количество света попадающего в телескоп - это уменьшение как раз терпимо, но и главное - вредит качеству изображения. Дифракция на краях экрана приводит к снижению контраста изображения. Вредное влияние экрана тем больше, чем больше линейный коэффициент экранирование - отношение диаметра экрана d к диаметру апертуры телескопа D, обычно выражаемое в процентах: ke = d/D*100%. Считается, что линейное экранирование более 30% уже заметно ухудшает контраст изображения. Иногда, особенно "скромные" производители приводят коэффициент экранирования, как отношение площадей экрана к апертуре, которую он затеняет. При этом немалый линейный коэффициент 0.4 или 40% превращается в относительно скромный 0.16 или 16% по площади. Надо быть внимательнее к этим трюкам с цифрами!

Обратите внимание на приведенные графики, характеризующие влияние экранирования на качество изображения.

Obscuration 1.jpg

Первый показывает изменение ЧКХ при разных линейных коэффициентах экранирования. Слева на оси координат - минимальные пространственные частоты (более крупные детали изображения), в середине - средние частоты (умеренно мелкие детали), справа - предельные частоты (предельно тонкие детали изображения). По оси ординат отложен коэффициент передачи контраста частот (деталей на объекте наблюдения). У неэкранированной апертуры функция передачи контраста плавно падает подходя к предельной частоте. То есть предельно мелкие детали видны с минимальным (почти нулевым) контрастом. Собственно по этому они и предельные. Экранирование приводит к тому, что падение контраста деталей изображения в области низких и средних частот происходит много быстрее, чем у неэкранированной апертуры. На средних частотах тенденция переламывается и в районе предельных частот передача контраста не только восстанавливается, но и превышает неэкранированную апертуру. К сожалению при этом контраст деталей изображения уже настолько невелик, что практической пользу от этого небольшого превышения немного. Как видите примерно до 25% линейное экранирование несущественно искажает форму ЧКХ, а после начинается существенное влияние экранирования, которое становится катастрофическим начиная примерно с 40%.

Более наглядно, мне кажется, это видно на втором графике, который показывает относительное уменьшение/увеличение контраста по отношению к неэкранированной апертуре.

Obscuration 2.jpg

На третьем графике я провел горизонтальную линию по уровню передачи контраста 0.4 что как мне показалось хорошо демонстрирует проигрыш в контрасте экранированной апертуры против неэкранированной. Получается такая таблица соответствия коэффициента линейного экранирования и эффективности экранированной апертуры (проигрыш неэкранированной) по передаче контраста:

Ke Э
15% 0.95
20% 0.91
25% 0.84
30% 0.75
35% 0.66
40% 0.58
45% 0.54
50% 0.48

Как видим при экранировании 30% апертура с диаметром D в смысле передачи контраста мелких деталей примерно равна сплошной апертуре с диаметром 0.75*D.

Obscuration 3.jpg

Таким образом, следует стремиться к минимальному экранированию в наблюдательных оптических инструментах. В идеале к нулевому! Чем центральное экранирование больше, тем меньше прибор пригоден для достижения максимального разрешения (точнее, тем хуже он использует возможности своей апертуры). Поэтому, например, идеальным планетным инструментом (планеты - классические объекты изобилующий мелкими малоконтрастными деталями) является рефрактор, в меньшей степени - Ньютон, еще меньше всяческие разновидности Кассегрена (включая и Максутов, если в нем не предприняты специальные меры по снижению экранирования). Впрочем при апертурах примерно более 200 мм влияние атмосферы столь сильно, что эффект от экранирования становится не столь значимым.

Источник: http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,28823.0.html

Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты