CK 的 AO7 和 ST4 CCD

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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*

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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


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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

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

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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

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哈雷
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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!

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