Строительство астросетапа. Часть 1. Светосила.
В данном разделе статей хочу поделиться с вами своими мыслями и наработками по проектированию и строительству сетапа для астрофото. Скажу сразу, что я не имею большого опыта использования различного рода телескопов и аксессуаров к ним. Однако, ежедневно читая форумы и другую информацию в интернете, анализируя результаты тестирования различного оборудования и используя теорию, хочу выразить свое видение по созданию сетапа для астрофото (астросетапа).
Начнем. Часть первая - Светосила.
Светосила телескопа равна квадрату отношения апертуры к фокусному расстоянию телескопа. На примере моего телескопа Celestron 1100 Edge HD, где f=2800mm, D=280mm, получаем (280/2800)ˆ2=1/100, где D/f является относительным отверстием телескопа и D/f=1/F, где F - относительный фокус. Преобразовав данную формулу можно получить F=f/D. Чем меньше это значение, тем больше светосила телескопа. Для моего телескопа это значение равно F=2800mm/280mm=10. Из многих источников информации можно почерпнуть следующее: чем больше светосила телескопа, тем он лучше для астрофото. Честно говоря, я хотел бы оспорить это устойчивое мнение. Я понимаю, что это будет выглядеть как "моська против слона", но все же попытаюсь.
Давайте возьмем для примера два телескопа с одинаковой апертурой и разным относительным фокусом. К примеру, первый телескоп - D=300mm, f=1200mm, F=4 и второй - D=300, f=3000mm, F=10.
Как вы думаете, что мы делаем, когда снимаем какой-то участок неба? Правильно, мы копим фотоны, которые, падая на сенсор камеры, "преобразуются" в свободные электроны. Теперь следующий вопрос. Как вы думаете, количество фотонов от одного и того же объекта, которые попадут в вышеуказанные телескопы, будет одинаковым или разным? Правильно, одинаковым. Можно провести похожий эксперимент. Возьмем два одинаковых ведра по диаметру, только одно глубокое, а второе мелкое и поставим их под дождь. Через какое-то время измерим объем жидкости в них. Понятно, что он будет одинаковым.
Возникает вопрос, почему мы говорим о том, что телескоп с F4 является светосильным и более предпочтительным для астрофото? Будто бы он быстрее собирает фотоны и выдержки на нем можно делать короче, нежели на втором (F10). Я правильно повторяю данную аксиому?
Из приведенного выше примера с ведрами мы понимаем, что количество капель, падающих в ведра в единицу времени, будет одинаковым. Точно также и с фотонами. Независимо от светосилы телескопа, количество фотонов, "собираемых" равными апертурами от одного и того же объекта, будет одинаковым при условии, что зеркала (линзы) имеют равную отражающую (пропускную) способность. Одинаковое количество фотонов достигнет сенсора камеры. Что же происходит с фотонами на самом сенсоре, куда они исчезают на втором телескопе? Они никуда не исчезают. Второй телескоп с F10 распределяет фотоны на большую площадь сенсора, т.е. один и тот же объект будет иметь различные линейные размеры на сенсоре первого и второго телескопа. Эти размеры будут отличаться в 2.5 раза. Если на телескопе с F4 линейный размер объекта на сенсоре камеры будет составлять 1mm, то на F10 - 2.5mm. Площадь, на которой будет размещаться один и тот же объект, будет отличаться в 6.25 раза, т.е. на F4 - 1mm*2, а на F10 - 6.25mm*2.
Наконец-то мы подошли к самому интересному!!! Давайте установим на первый телескоп сенсор с размером пикселя 1х1mm, а на второй телескоп 2.5х2.5mm (включим bin2 ). Что в итоге?
Мы получим два астросетапа с одной и той же светосилой, потому что одно и тоже количество фотонов будет собираться на одном пикселе.
Любой астросетап с F10 превращается в F5, путем включения bin2 на сенсоре камеры!
Итак, понятие светосильного телескопа, как мне кажется, пришло из визуальных наблюдений. В них можно четко видеть разницу между двумя этими телескопами, потому что мы смотрим глазом, у которого размер "пикселя" одинаков. Понятно, что если применять один и тот же сенсор с одинаковым размером пикселя в приведенном выше примере, мы также получим разницу на снимке.
При создании астросетапа, помимо самого телескопа, нам необходима еще и камера с сенсором. Правильно выбрав ее, мы может получить на менее светосильном телескопе результат не хуже, чем на светосильном, а порой и лучше. Об этом я вам расскажу в следующей статье.
Добрый день, Андрей ! Все
Добрый день, Андрей ! Все совершенно правильно в ваших рассуждениях. Только давайте их продолжим. Например при данной апертуре и светосиле 5 у нас условно будет собрано от некоей звезды 16 фотонов на один пиксель. А его, одного пикселя чувствительность, условно пусть будет - 5 фотонов - ниже он просто не дает никакого сигнала. Если мы теперь распределим ( при той же апертуре , но светосиле 10 ) эти 16 фотонов от нашей звезды на 4 пикселя ( биннинг 2 на 2 ) - то на каждый пиксель у нас упадет по 16/4 = 4 фотона - то есть уже ниже порога чувствительности, и при таком раскладе у нас сенсор просто ничего не зарегистрирует кроме темнового тока.
По этому принципу работает
По этому принципу работает редуктор фокуса, сжимает изображение до меньших угловых размеров.
Получается, что увеличение
Получается, что увеличение детализации снимка зависит исключительно от апертуры (при одинаковых параметрах матрицы) и времени накапливания сигнала.
Да. Разрешение в теории
Да. Разрешение в теории зависит от апертуры, но как правило разрешение упирается в качество атмосферы. И какой бы не была апертура, при плохом "небе", разрешение будет "плохим".
Снимаю на 8 дюймов и слышал,
Снимаю на 8 дюймов и слышал, что 11 дюймов - это предел апертуры свыше которого прирост разрешения практически сводится к нулю атмосферой. Как вы считаете, на сколько это верно?
И да, и нет. Чем больше
И да, и нет. Чем больше апертура, тем ярче объект. Так что увеличение апертуры все же дает прирост разрешения, особенно на темных объектах.