CK 的 AO7 和 ST4 CCD

自製天文儀器 望遠鏡腳架 赤道儀 杜蘇式<br> 開放式衍架式 鏡筒 望遠鏡配件 主鏡座 副鏡座
回覆文章
頭像
Wongsir
壇主
文章: 3219
註冊時間: 週六 28 6月, 2003 12:03
聯繫:

CK 的 AO7 和 ST4 CCD

文章 Wongsir » 週五 31 3月, 2006 16:43

*原文在2002年8月16日載於我第一個論壇*

----------------------------------------------------

早二日收到個電話,是個好久沒有找我的坐井會舊會員,他問我什麼是 AO-7 "光學自適系統"?
簡單來說就是矯正大氣擾動對影像的干擾。

ST-4 自動導星系統
未講它的原理前先要解釋ST-4 自動導星系統的工作原理。ST-4主要分為兩部份,1為CCD 攝像部份,2為主機。
原理CCD 攝像部份由微細的感光元件以列,行整齊排烈,就像格仔紙一樣,當星光投射在CCD上,
就像統計表上的座標,只要錄座標的變化,就可以計算出誤差,而調整追縱速度。
實際使用前先將一顆星大約放在視場中心,由於CCD 的X,Y 軸線與赤道儀方向未必一致,
而不同赤道儀馬達的速度又不一樣,所以先要行一個自動學習階段,它將控制赤道儀馬達作
+X,-X,+Y,-Y四個方向移動,而電腦則記錄馬達速動,及移動方向。而在實際追縱時,
先將目標星光坐標鎖定,然後不停監察坐標的漂移量,控制馬達速度及方向以矯正誤差,
所以ST-4在星野攝影,600-1500mm 左右是相當有效的工具,但如果希望像我挑戰4000mm 時就發生問題,
用這焦距影行星都唔容易,如果曝光一個小時又點呢?由於大氣擾動對長焦攝影影響相當大,
星點會在CCD上不停移動,甚致跳動,但ST-4並不能分別這是大氣擾動或是追縱誤差,
所以星點跳動時,它控制望遠鏡試追近目標,當星點跳回原位,它又反向移動,
所以望遠鏡不停前前,後後移動,反將星點拉長變大,而由於菲林藥膜會將星光散射致0.02-0.03mm 小圓點,
所以只要有經驗,小心調教ST-4各追縱數值切定,使誤差不大於散射值,尚可使用。
但使用CCD攝影時,由於Pixels 只有6-15 microns 左右,為了影像清晰,必須使用其他方法。

AO-7
AO-7採用一個全新的概念。
它外觀就像一個天頂梭鏡,而A0-7 也真有一塊光學平面的反射鏡,而在反射鏡的底部4角及4絛邊共裝有8個線圈,
只要通電就可以改變反射鏡的角度。在實際使用時,由於配合自動追縱的CCD 已改為 TC211 或 TC237,
而感光度比ST-4 快10倍,也就是監視頻率也高10倍,而TC211 與攝影CCD是處於同一視場內的,
所以當追縱CCD記錄星點位移(無論是大氣擾動或追縱失誤)反射鏡都可以在 1/50秒內改變反射角度,
從而使星光影像保持於原來位置。這種功能是傳統機械赤道儀不能做到的。而更進一步的是隨機的軟件,
CCDSharp是採用哈勃望鏡圖像處理技術發展出來的,可以提高影像的清晰及解像度。不過這都是理論,
都要等D附件到齊,我試過後才有定論,之後再和你們討論。

CK


=================

黃隆校正和補充資料.

自適應光學技術是目前光學設備領域最前沿的尖端技術。對天文觀測而言,利用望遠鏡獲得超遠距離輻射源的高精度圖片非常重要。但望遠鏡自身越大,理論上需要的精度也就越高。通常情況下,地球大氣的擾動等因素將直接影響天文望遠鏡觀測圖片的清晰度。而自適應光學技術是一種實時校正光學系統隨機誤差的新技術,它使光學系統能適應使用條件變化而保持良好性能,有效解決高分辨率和激光傳輸光學系統的動態隨機干擾問題。採用自適應光學技術進行持續觀測就可以有效消除觀測圖片失真。


自適應光學時代的到來
http://bolide.lamost.org/report/rep27.htm

==================
最後由 Wongsir 於 週一 17 4月, 2006 17:45 編輯,總共編輯了 4 次。

頭像
Wongsir
壇主
文章: 3219
註冊時間: 週六 28 6月, 2003 12:03
聯繫:

文章 Wongsir » 週五 31 3月, 2006 17:30

使用AO-7 最難者,就是要找合適的導星,不要說大鏡每秒移動上千次,就以我民用的AO-7
只移動五十次每秒,而反射鏡完成一次移動的時間為0.01秒,而CCD Reading out
and processing time 需 0.009秒,而曝光時間只能為0.001秒!!,而當曝光時間長於0.001秒時,
就會將整個loop cycle 拖慢,也就是每秒修正次數減小,分解度下降。而大口徑鏡由於集光強,
就算曝光時間短,也有足夠時間收集足夠光度作修正用,就是這個理由,我在上文說到
光學自適系統是大鏡的天下。
正因如此,所以RC Optical 的鏡要配合 Field rotator,先在電腦星圖選擇足夠光度Guide Star,
然後用 rotator 將CCD頭轉動,將Guide Star 導入追蹤CCD視場。再啟動AO-7修正。
你可以想像如果再加上濾鏡,光度進一步減低,以0.001秒曝光可以紀錄到什麼?
不過話說回來,AO-7又真的可以改善相片質素,無論如何困難,這一關也要闖過去。

CK

頭像
哈雷
紅巨星
文章: 554
註冊時間: 週五 09 1月, 2004 10:22
來自: 廣州

文章 哈雷 » 週一 17 4月, 2006 17:09

好文章,這使我對ST4有了進一步的認識!

MichaelZoowl
星際雲
文章: 11
註冊時間: 週一 04 6月, 2018 21:01

CK AO7 ST4 CCD

文章 MichaelZoowl » 週日 24 6月, 2018 05:32

Generally speaking modern DSLRs have very small pixels compared to most Kodak chip based mono CCDs.

Small pixels generally speaking usually means more noise, less dynamic range and smaller well depth meaning bright objects fill the pixel too easily and you get bloat and overexposure.

You see this sometimes in DSLR images where the stars are all white because they are all overexposed due to small wells of the small pixels.

Some DSLRs have large wells and pixels. You have to do your research but a 24mp APSc sized sensor is going to have small pixels probably half or less than half the size of a typical CCD 9 microns.

Mono of course as said already makes every pixel count so no 4 pixels to make 1 image pixel. Bayer CFA rob light transmission. This is obviously a big point as Sony recently improved a CFA on one of their cameras and claimed a 20 increase in light transmission from a new set of colour dyes for their CFA. Mind you there would be light loss from RGB filters as well. Perhaps not as much as they are higher quality filters.

DSLRs are usually CMOS sensors. Rarely CCDs are used, older Nikon D50 and D70 are probably a rare camera that used one. CMOS means the circuitry like analogue to digital converter and amplifiers are etched in the area around each pixel ie each pixel has its own circuitry. This typically takes up 40 of the surface area of a sensor so only 60 takes light, some of that is lost through the CFA, there is blur applied by the AA filter and no doubt light loss there as well it also blocks the Ha and IR response.

So smaller pixels, 40 loss due to circuitry etched in around every pixel as opposed to circuitry being completely separate on a CCD so 100 surface area used for collecting light, CFA light transmission losses, then 4 pixels to create 1 image pixel is a substantial light loss, plus the AA filter creating a blur and more light loss on top of small wells, low QE often below 25 compared to around 50 for most CCDs.

Add to that most CCDs are 16bit and most DSLRs are 12 bit or later models are 14bit which also translates to lower dynamic range. Read noise may be higher in some cases as well.

So a lot going against them. DSLRs vary a lot in QE and well depth though so some research would be good. The new Sony A7s may be the ultimate "DSLR" its a mirrorless with large pixels and super high ISO performance not to mention 4K video.

Greg.

回覆文章

回到「自製天文儀器 diy Astro Equipment」

誰在線上

正在瀏覽這個版面的使用者:沒有註冊會員 和 2 位訪客