Rambler's Top100 Н о в о е ! Статьи Помощь Магазин Корзина
Поиск:  
PhotoWeb.ru ТЦ "Новый Колизей": 288-45-17
ТД "Джет": 243-21-33
      
  Что новенького?
  Вспышка на фотоаппарате сейчас стала обязательным аксессуаром, применяемым почти во всех видах и жанрах съемки. Какие фотовспышки бывают? Как устроены? Что лучше? Ответы на эти и многие другие вопросы дает новая статья "Системные фотовспышки".  
подробнее...  
  В продажу поступила новая цифровая фотокамера Optio 550 от Pentax. Новинка не только имеет стильный дизайн, но и позволяет получать фотографии безупречного качества.  
подробнее...  
все новости >>
  Что купить?
Canon
 
Minolta
 
Nikon
 
Olympus
 
Pentax
 
Цифровая фототехника
 
все товары >>
  Пообщаемся?
Форум PhotoWeb.Ru подробнее...
 


Кухни в классическом и современном исполнении. Дизайн интерьера. Фурнитура
hanak.ru
Спортивное питание! Рост мышечной Массы! Заказывайте
activsports.ru
i-repair.ru

  подробнее...
 
Письмо на PhotoWeb.Ru подробнее...
 
Главная страница / Статьи / Оптика / Телескопы / Автоматические наводящие устройства ПЗС серии Meade Pictor XT Версия для печати
 

Автоматические наводящие устройства/фотоприемники ПЗС серии Meade Pictor XT

            Как для новичков, так и для самых опытных наблюдателей произошла настоящая революция в области ПЗС.
            Представите себе, что ваш телескоп ловит изображение Юпитера, которое выглядит так, будто было получено с помощью 36-дюймового обсерваторского телескопа. Или что вы получили за 2 минуты или меньше изображение спиральной галактики М-51 без наводящего устройства, которое имеет больший уровень разрешения, чем фотоснимки с 30-минутной выдержкой. Или изображение сверхновой звезды в туманной галактике 18-й величины. Фотопремники Meade могут сделать все это и многое другое. Как можно получить такие результаты, объясняется поэтапно, начиная с предварительных определений и кончая более сложной техникой формирования изображений, в нижеследующем разделе, построенном в форме вопросов и ответов.

            Вопрос: Что такое фотоприемник ПЗС?

            Ответ: ПЗС (прибор с зарядовой связью) это светиочувствительный детектор. Когда свет (состоящий из дискретных фотонов) попадает на детекторную поверхность микросхемы ПЗС, выделяются электроны, накапливаемые в элементах изображения детектора или в пикселях. Как правило, микросхема ПЗС состоит из тысяч пикселей. Когда камера ПЗС направляется на более яркие участки неба, большее число фотонов вступает в контакт с микросхемой. Больше фотонов генерируют большее число электронов. Таким образом, более яркий участок изображения имеет большее число электронов, накапливаемых в каждом пикселе.

            В: Какова основная роль формирования изображения (визуализации) в любительской астрономии?

            О: Фотоприемник ПЗС присоединяется к корпусу окуляра телескопа примерно таким же образом, как корпус 35-мм камеры. Фотоприемник позволяет делать очень быстрые “снимки” (цифровые изображения) даже очень неясных небесных объектов. Это изображение можно немедленно увидеть на экране дисплея обычного персонального компьютера и, если надо, можно сохранить на диске для будущего рассмотрения или распечатать, чтобы получить копию изображения. Эти вопросы будут рассмотрены шире во время обсуждения, которое приводится ниже.

            В: Из какого материала изготовлены микросхемы ПЗС и почему одна микросхема “лучше” другой?

            О: Микросхемы ПЗС изготовлены из таких полупроводниковых материалов, как кремний, производимых для того, чтобы быть чувствительными к свету, попадающему на их поверхность. Факторы, дающие одной микросхеме преимущества над другой, это физические параметры (чем больше микросхема, тем больший участок неба может быть отображен за один раз); размеры их пикселей ( более мелкие, плотнее скомпанованные пиксели обеспечивают более высокое разрешение изображения); емкость пикселей ( общее число электронов, которые могут храниться в каждом пикселе, прежде чем он будет насыщен); коэффициент заполнения ( доля площади микросхемы, чувствительная к свету) и квантовая эффективность (уровень чувствительности микросхемы к свету).

            В: Что такое темновой ток?

            О: В каждом пикселе будут накапливаться какие-то нежелательные электроны, образовавшиеся не в результате ударов фотонов о поверхность детектора. Часть этих электронов появляется в результате теплового шума, случайного эффекта, вызванного взаимодействием тепла с материалом микросхемы ПЗС. Электрический заряд этих нежелательных электронов - электронов, которые существовали бы в пикселе, даже если бы на микросхему не попадал свет, - называется темновым током. Воздействие темнового тока состоит в том, что ограничивается практическая длительность временной экспозиции ПЗ: в конечном итоге электроны темнового тока насыщают пиксели настолько, что прекращается генерирование электронов, образуемых фотонами. Таким образом, чем меньше темновой ток, тем дольше может быть экспонирование ПЗС.

            В: Но я слышал, что последствия темнового тока можно “вычесть”.

            О: К счастью, темновой ток очень предсказуем. Делая изображение ПЗС с закрытой оптикой телескопа (такой же длительности, какая должна быть у экспозиции изображения) так, чтобы поступающий свет не достигал микросхемы ПЗС, возможно измерять темновой ток - электроны, накапливаемые в пикселях, когда микросхема находится буквально в темноте, - который возникнет в момент фактического экспонирования изображения. Тогда эту величину темнового тока можно вычесть из общего числа электронов, накопленных в каждом пикселе, чтобы получить чистое число электронов, накопленных не за счет темнового тока. Хотя этот процесс вычитания ценен, чтобы освободить желаемую общую величину электронов, генерируемых фотонами, от большей части эффекта темнового тока, он никак не влияет на решение проблемы насыщения пикселей темновым током, упоминавшейся выше. Единственное реальное решение этой проблемы состоит в использовании микросхем ПЗС, имеющих очень низкое содержание темнового тока, и, как мы увидим ниже, это одно из важных достижений, внедренных в системы формирования изображения ПЗС Meade.

            В: Что такое аналого-цифровое (А-Ц) преобразование?

            О: Процесс формирования изображения ПЗС преобразует гладкий, непрерывный аналоговый сигнал (например, изображение какой-либо галактики) в серию дискретных цифр. Предположим, к примеру, что изображение галактики разделено на большое число квадратов, причем каждый квадрат охватывает небольшой участок изображения, и что различные уровни яркости в разных квадратах представлены серией цифр от единицы до вось
мерки, где “1” это черное (темное небо), а “8” - чисто белое (ядро галактики); цифры в промежутке представляют различные уровни серого. При таком “цифровом” представлении галактики мы можем составить “дискретированную” картину галактики, заменяя гладкое непрерывное изображение, на самом деле испускаемое галактикой.

            В: Но разве гладкое, непрерывное изображение не лучше неоднородного, негладкого, которое вы только что описали?

            О: Если мы используем достаточно большое число квадратов, чтобы охватить изображение галактики (т.е. если квадраты достаточно малы) и если количество цифр, используемых для представления всех оттенков серого цвета между чисто черным и чисто белым достаточно велико, то цифровое изображение становится с чисто практической точки зрения гладким и непрерывным. В фотоприемнике ПЗС Meade Pictor 416 XT, например, квадраты (пиксели), используемые для покрытия поступающего изображения, имеют сторону, равную примерно 0,0004 дюйма (0,01 мм), а оттенки серого от чисто черного до чисто белого представлены 65.536 цифрами. В таком случае цифровое изображение настолько гладкое, что оно практически неотличимо от гладкого и непрерывного аналогового изображения.

            В: И все же это не объясняет того, почему желательна дискретизация изображения вместо того, чтобы работать с непрерывным изображением.

            О: Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо вернуться к основе формирования изображения ПЗС. Как только изображение дискретируется, становится возможным целый комплекс операций под названием обработки изображения с использованием современного программного обеспечения обработки изображения, такого, как Meade Epoch 2000ip. Такая обработка изображений также возможна с помощью аналого-чувствительных процессов, таких, как традиционное формирование изображения на фотопленке, однако возможности с фотопленкой намного более ограниченны, чем производство цифрового изображения микросхемой ПЗС. Довольно жалкие дискретированные изображения небесных объектов, которые трудно признать за первоначальные изображения, можно с помощью хороших методов обработки превратить в великолепные, прекрасные изображения. Цифровая обработка изображений позволяет извлечь слабый сигнал из большого количества шумов.

            В: В чем состоят другие преимущества формирования изображений ПЗС по сравнению с фотографическим формированием изображений?

            О: Поскольку микросхемы ПЗС резко увеличили светочувствительность по сравнению с фотопленкой, время экспозиции, как правило, короче; как указывалось выше, 2-минутнная экспозиция без наводящего устройства, например, галактики Водоворота (М-51) с помощью фотоприемника Meade 216XT ПЗС обеспечивает большее разрешение, чем фотографичесие снимки с 30-минутной выдержкой. Изображение ПЗС приносит немедленное удовлетворение - изображение можно сразу же видеть на экране дисплея вашего ПК без всякой обработки в темной комнате, которой требует фотопленка. Кроме того, пленка страдает от явления, называемого отсутствием обратимости (эффект Шварцшильда): фотоэмульсия становится все менее и менее чувствительной по мере увеличения времени экспозиции; напротив, кривая отклика фотоприемника ПЗС имеет линейный характер: двойное время экспозиции дает двойной результат. И постэкспозиционная обработка изображения дает поразительное улучшение изображения, такое, какое вообще невозможно с фотопленкой. При передовой технике обработки изображения ПЗС снимки, например, Юпитера, полученные с помощью любительских телескопов, превосходят уровень детальности фотографий, полученных на самых больших в мире наземных телескопах. Как сказал, Джек Ньютон, один из крупнейших специалистов по ПЗС в мире, “когда я присоединяю Meade Pictor 416 XT или 1616 XT к моему 16-дюймовому телескопу LX200 и делаю снимок и добавляю пару 10-минутных экспозиций случайного участка неба, я получаю изображения слабых фоновых галактик, изображения которые, влолне возможно, не были получены раньше ни на каком телескопе, будь то любительский или профессиональный.”

            В: Значит, вы говорите, что фотография, в особенности астрофотография, это устаревшая наука?

            О: Отнюдь нет. Даже самые крупные микросхемы ПЗС малы по сравнению с форматами обычных фотопленок. Meade Pictor 1616XT включает одну из самых больших микросхем ПЗС (размером 13,80 мм х 9,20 мм), имеющихся сейчас, и тем не менее он дает изображение участка, равного менее 20% формата стандартной 35-мм пленки. (Значение этой проблемы, однако, существенно ослаблено мозаичностью, обеспечиваемой четырьмя моделями фотоприемников Meade Pictor, как мы увидим это ниже). И в определенном смысле фотографирование 35-мм камерой, вероятно, более удобно для среднего пользователя, так как для этого не требуется ПК и внешний источник энергии. Несмотря на это, однако, нет сомнений в том, что будущее формирования изображений, будь то в астрономии или для того, чтобы запечатлеть сбор семьи, принадлежит микросхемам ПЗС: проще говоря, возможности формирования изображений ПЗС практически безграничны; возможности формирования изображений с помощью фотографии ограниченны, несмотря на богатую историю последней.

            В: Выше вы упомянули и том, что для системы ПЗС крайне желательно большое число оттенков серого цвета. Как это связано с особенностями конструкции ПЗС?

            О: Основные характеристики любой системы ПЗС указывают, имеет ли она, например, “8-битовое”, “12-битовое” или “16-битовое” совмещение или преобразователь. 8-битовый преобразователь ( например, 8-битовое совмещение аналого-цифрового преобразователя) позволяет дискретировать 2 в 8-ой степени или 256 различных уровней серого цвета. Камеры ПЗС (например, Meade Pictor 208 XT), которые включают 8-битовые преобразователи дают достаточно удовлетворительный уровень гладкости и непрерывности изображения. Однако более совершенные камеры с 16-битовыми преобразователями (например, Meade Pictor 216XT, 416ХТ и 1616ХТ) дают по сравнению с ними во всех отношениях намного улучшенные изображения. Фотоприемники с 16-битовыми преобразователями дают 2 в 16-й степени или 65.536 оттенков серого цвета.

Всего страниц: 3  1  2  3 


 
Rambler's Top100
 @Mail.ru
Администрирование: Надежда Белкина
Все материалы: © 1995-2003 PhotoWeb.ru
Разработка: ©2002-2003 Илья Елисеев/Вадим Супрун
Сайт живет и работает под управлением СУС версии 1.1.0
Вернуться наверх
Rambler's Top100 Н о в о е ! Статьи Помощь Магазин Корзина
Поиск:  


Эксклюзивные кухни
Кухни в классическом и современном исполнении. Дизайн интерьера. Фурнитура
hanak.ru
Спортивное питание петербурге -санкт
Спортивное питание! Рост мышечной Массы! Заказывайте
activsports.ru
i-repair.ru