Увеличение камеры при астрофото

Базовые понятия и термины астрономической оптики

Увеличение камеры при астрофото

Сообщение Ernest » 05 июл 2010, 14:47

Чему равно увеличение телескопа оборудованного фотоприемником, например CCD камеры?


В общем-то... ни как, несмотря на то, что некоторые производители указывают "фокусное расстояние" своих электронных окуляров и камер. У матриц фотоприемников нет оптической силы и соответственно нет фокусного расстояния, как у других оптических элементов. Поэтому формально нельзя говорить и о увеличении, которое дает камера. Размер изображения на фотоприемнике мы измеряем в мм и проч. линейных величинах, а размер объекта астрофотографии в градусах, минутах и секундах - в угловой мере. Не получается безразмерной величины (увеличения) при отношении мм к угловой мере. Фотографию полученную при помощи цифрового (или иного) приемника можно воспроизвести в любом масштабе, и стало быть увеличении по отношению к оригиналу.

Но можно прикинуть некоторую величину, которая будет играть роль "эффективного фокусного расстояния" и позволит сосчитать "эффективное увеличение" (обычным для визуального телескопа образом - как частное фокусных расстояний). Его можно посчитать исходя из (1) доступного поля зрения или (2) разрешения.

"Фокусное расстояние" из размера фотоприемника


Будем считать что изображения на матрице и в окуляр равны тогда, когда на них видно примерно одинаковая по размерам область пространства предметов, то есть они отсекают равный по размерам участок неба.
Например, пусть матрица приемника установленного в фокальной плоскости объектива имеет размер 1/1.8" или 6.4х4.8 мм. Тогда вокруг поля зрения можно описать окружность диаметром 8 мм. Такая полевая диафрагма характерна для средне-широкоугольного окуляра (поле зрения 60о) с фокусным расстоянием порядка 8 мм.
То есть размер диагонали приемника можно положить равным фокусному расстоянию среднего окуляра, через который будет видно примерно такое-же поле зрения. Ну и тогда "эффективное увеличение" камеры будет равно Г = f'/D, где f' - фокусное расстояние объектива камеры (с учетом редьюсеров или линз Барлоу), D - диагональ кадра приемника в мм.

"Фокусное расстояние" из достигаемого разрешения


Можно считать равными окуляр и матричный приемник, когда уравниваются их разрешение. Через окуляр мы разрешаем порядка 2-3 угловых минут (в центре поля зрения), то есть линейный предел разрешения окуляра с фокусным расстоянием f' (мм) будет порядка f'/1700. Предел разрешения матриц определяется размером пиксела d умноженным на некоторый коэффициент 3..5 (в зависимости от того цветная матрица или черно-белая, степени заполнения и проч. То есть эффективное фокусное расстояние (мм) можно прикинуть по формуле 1700*4*d.
Например: для матрицы с размером пиксела 3 мкм, фокусное расстояние окуляра примерно с тем-же разрешением по центру кадра будет около 21 мм.

От этих эффективных фокусных расстояний можно отталкиваться при назначении "эффективного увеличения" при съемке на матрицу в первичном фокусе. "Увеличение" будет равно отношению фокусного расстояния объектива к эффективному фокусному расстоянию приемника (по размеру или разрешению). Надо только понимать всю условность и сомнительность такого "увеличения" - реально на увеличение больше будет влиять размер монитора на котором вы рассматриваете затем картинку - то есть конечное увеличение будет равно отношению угла, под которым мы видим изображение на мониторе (фотографии), к угловому размеру объекта. Скажем, изображение Юпитера занимает на экране 50 мм, экран монитора находится на расстоянии 500 мм, угловой размер примерно 57.3*50/500 = 5.7 градуса или 5.7*60*60 = 20628 угловых секунд. Реальный угловой размер Юпитера при съемке был 40 угловых секунд. Стало быть формально увеличение 515х! Если ткнуть мышкой значок увеличительного стекла размер картинки и стало быть увеличение возрастет еще больше... ;) Вот поэтому обычно и не принято говорить об увеличении при съемке в прямом фокусе объектива (в том числе и телескопа).

В расчетной оптике иногда употребляют понятие "обобщенного увеличения". Это отношение размера изображения к размеру изображаемого предмета. Например, видим в окуляр Луну размером в 20 градусов, а на самом деле она пол градуса - увеличение 20/0.5 = 40х, то есть в случае телескопа как визуального прибора его угловое увеличение и обобщенное увеличение безразмерные величины и совпадают. То же самое относится к проекционным объективам. Они проецируют некий предмет (кадр кинопленки, слайд) на экран. Линейное (так же как и обобщенное) увеличение проекционного объектива равно отношению размера экрана к размеру кадра и также безразмерно. А вот чему же будет равно обобщенное увеличение для объектива? - Ну, к примеру, объектива фотокамеры или объектива телескопа, когда он создает изображение на кадре фотоприемника. Предмет в этом случае имеет угловые размеры, а изображение - линейные. Деление линейного размера изображения на кадре 2y' на угловой размер предмета 2w в радианах даст... фокусное расстояние объектива! f' = 2y'/2w - именно этим соотношением мы пользуемся для определения размера который будет иметь на фотоприемнике объект с известным угловым размером. То есть численно обобщенное увеличение (фото)объектива равно его фокусному расстоянию. Возможно, теперь читателю станет понятнее, почему фотообъективы в первую очередь характеризуются их фокусным расстоянием.

Назад к оглавлению статей
Аватара пользователя
Ernest
Основатель
 
Сообщения: 9558
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Вернуться в Оптические формулы и понятия

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1