Ccd像元尺寸和望远镜的搭配

watcher003 · 发表于 2015-6-2 12:58

eurekahmily 发表于 2015-6-2 10:53
靠谱。
视宁度测量是一件比较复杂的事儿，不过每个天文台都会专门去测，可以查论文。
比如这篇论文：

watcher003 · 发表于 2015-6-2 12:59

tiantian99 发表于 2015-6-2 10:54
另外：像素面积 x QE 得到效率，仍然只是粗估，假设了其他因素相当，比如读出噪声等等。Q22搭配RC8肯定比Q9 ...

是假设了其他因素相当，22其他因素应该好于9吧？

ecloud · 发表于 2015-6-3 01:07

本帖最后由 ecloud 于 2015-6-3 01:23 编辑

eurekahmily 发表于 2015-6-2 09:23
角分辨率受大气视宁度制约，1角秒是极限了，很少能遇到。按2角秒估算也正常。

3*3那个么，应该来自奈奎斯 ...

这个理论似乎有点拍脑袋想出来的感觉
有没有具体演算结果来支持？
按照3*3理论计算的话，FSQ106的“合理”像素大小是1.7um？？？这让众多用16803和11K的人作何感想？他们都大大的浪费了镜子的分辨率？
更甚，apogee那些专业使用的CCD，像素尺寸甚至是15um，http://www.ccd.com/alta_f230.html
按照3*3理论求得F230的“适用”焦距为4.64米……天文台的镜子也不是很多4.64米焦距的吧，2米焦左右的寻空台镜很多用apogee F230的，那么他们都脑残还是无知呢？

ecloud · 发表于 2015-6-3 01:40

eurekahmily 发表于 2015-6-2 09:23
角分辨率受大气视宁度制约，1角秒是极限了，很少能遇到。按2角秒估算也正常。

3*3那个么，应该来自奈奎斯 ...

还有就是假设的落在1个像素上的“纯粹点光源”不存在，因此一个像素取样会失真的情况也不存在
由于光学产品的设计制造问题，常见的“好的星点”的成像，也在10-20um了，边缘会更差
加上导星、大气等影响，实际星点大小在30um是很平常的
这种情况下，讨论单个像素的“充分采样”已经毫无意义
当信号单位远大于采样单位的时候，已经早就溢出，所以早已“充分采样”了，这就是为什么亚像素导星算法能够存在的原因
再加上后期处理，单像素亮点（假如存在的话）也会被当做噪声抹掉

所以，天文摄影的实际情况不是讨论1-3个像素是否采样足够的问题，而是讨论10多个像素的大饼跟20多个像素的大饼有什么区别的问题

woaijzf017 · 发表于 2015-6-3 11:08

eurekahmily 发表于 2015-6-2 10:53
靠谱。
视宁度测量是一件比较复杂的事儿，不过每个天文台都会专门去测，可以查论文。
比如这篇论文：

国家天文台造几米的镜子干什么？分辨率都零点零几秒了，纯属浪费分辨率浪费钱吗？中国科学家犯傻，发达国家那么多的国家也一起犯傻？造了10.4米的镜子后现在还想制造几十米的镜子？那为何呢？

你太小瞧国家天文台了，如果说地面分辨率仅仅1″的话（要拿天气好的时候说话，不要拿平均值说话，天气不好的时候1″都不到呢），各个国家的天文学家不是纯属浪费国家钱吗？科学家买个星特朗C14HD就行了，分辨率早超过1″了，还花几十亿甚至几百亿的钱干什么？

eurekahmily · 发表于 2015-6-4 15:13

woaijzf017 发表于 2015-6-3 11:08
国家天文台造几米的镜子干什么？分辨率都零点零几秒了，纯属浪费分辨率浪费钱吗？中国科学家犯傻，发达国 ...

天文台的大镜子是有自适应光学系统在消去大气影响的。如果没有自适应光学系统，那么理论上地基望远镜确实造不了多大。

地面的天文台，用的是自适应光学系统校正大气湍流，先用这种黄色的激光探测大气湍流，然后用变形镜快速改变镜面形状，补偿湍流的抖动。因为湍流每秒都在变化，所以这种校正的频率非常快，几KHz以上。

一定要用黄色的激光，因为80到100公里高度的大气中，有一个钠离子层，用黄色激光可以激发钠离子的荧光，这个荧光相当于80到100公里高度上挂了一个灯，这个灯影的抖动就代表了整个观测路径上大气扰动，测出扰动就可以用变形镜实时快速修正。
相关阅读：http://www.bao.ac.cn/xwzx/zhxw/201412/t20141230_4285067.html
这一套技术称之为“自适应光学”，是地基激光武器打卫星的衍生品，造福了天文台。

如果没有这些技术消去大气影响，就像你说的，天文台装个C14HD就够了。
所以用天文台装备多少米直径的大镜子，去估算那里视宁度是0.00X角秒是非常可笑的，这只能说明那个天文台装备了性能很好自适应光学系统。
地面上视宁度1角秒几乎就是极限，这个结论没什么问题。

ecloud · 发表于 2015-6-4 16:19

兴隆上2.14那个年代好像还没有AO吧……

eurekahmily · 发表于 2015-6-4 16:27

本帖最后由 eurekahmily 于 2015-6-4 16:31 编辑

ecloud 发表于 2015-6-4 16:19
兴隆上2.14那个年代好像还没有AO吧……

这只能说明大口径望远镜在分辨率受到大气限制的情况下，还有很多其他用处。

煮个栗子说呢，比如大口径集光力更强，如果测量一颗暗星的光谱特征，尽管分辨率被大气限制在1角秒或更差，但是大口径收集到的光子更多，需要的测量时间更短，或者同样曝光时间能获得更好的信噪比。很多天文测量都不需要成像，探测器是线阵，甚至是单点探测器。比如光电倍增管是单点探测，敏感面几毫米甚至一两个厘米，这个时候根本不关心成像分辨率，但是能充分发挥大口径望远镜的集光能力。

ecloud · 发表于 2015-6-4 17:11

eurekahmily 发表于 2015-6-4 16:27
这只能说明大口径望远镜在分辨率受到大气限制的情况下，还有很多其他用处。

煮个栗子说呢，比如大口径集 ...

所以说嘛，用AO来证明天文台的大口径并不合理
很多时候我们并不需要极限分辨率
实际上极限分辨率以及之下的超采样只有对行星摄影有现实意义，而行星摄影又不受1"视宁的限制，可以小很多

所以把这些混在一起用就会得到FSQ106需要1.7um底的骇人结论

eurekahmily · 发表于 2015-6-4 17:18

ecloud 发表于 2015-6-3 01:07
这个理论似乎有点拍脑袋想出来的感觉
有没有具体演算结果来支持？
按照3*3理论计算的话，FSQ106的“合理” ...

这个理论似乎有点拍脑袋想出来的感觉
有没有具体演算结果来支持？
采样定理是电子、自动化等专业必学的，随便找一本数字信号处理、信号与系统的教科书，都有详细的理论推导。理解采样定理就很容易理解3*3

按照3*3理论计算的话，FSQ106的“合理”像素大小是1.7um？？？这让众多用16803和11K的人作何感想？他们都大大的浪费了镜子的分辨率？
如果仅仅考虑分辨率，那么16803像元9微米，确实“浪费”了FSQ106那1.09角秒的优秀的分辨率。而且浪费FSQ106分辨率的不仅仅是CCD，大气、导星等等都使拍摄系统不可能达到1.09角秒的分辨能力，所以16803像素大些也无所谓了。
土豪依然前赴后继的入手16803和11K，恐怕主要是为了用更大的CCD获取更大的拍摄视场，或者说为了充分利用FSQ106那巨大的成像面，拍摄星云等面目标。

更甚，apogee那些专业使用的CCD，像素尺寸甚至是15um，http://www.ccd.com/alta_f230.html
按照3*3理论求得F230的“适用”焦距为4.64米……天文台的镜子也不是很多4.64米焦距的吧，2米焦左右的寻空台镜很多用apogee F230的，那么他们都脑残还是无知呢？

大概看了一下F230的参数，15um的像元面积、95%的峰值量子效率，QE峰值在720nm，敏感波段一直到1微米以上，这一切都深深的说明apogee F230的存在不是为了拼成像分辨率，它的强项在于暗目标长波段探测！
95%的量子效率是一个很恐怖的数据，apogee F230贵的有道理，花钱买apogee F230的人是冲着这一点来的。而15um的大像元也有助于提高暗目标探测的信噪比，它的CCD尺寸也说明比较适合探测大目标。在apogee F230买家的考虑中，成像分辨率这个参数排名靠后，以至于可以被牺牲掉。

eurekahmily · 发表于 2015-6-4 18:18

ecloud 发表于 2015-6-4 17:11
所以说嘛，用AO来证明天文台的大口径并不合理
很多时候我们并不需要极限分辨率
实际上极限分辨率以及之下 ...

我提到奈奎斯特采样定律，是为了向LZ解释3*3的来历。我并没有强调这是个必须遵守的原则，这是只是考虑因素之一。因为LZ的题目是像元尺寸和望远镜搭配，LZ说的很清楚：仅考虑角分辨本领和拍摄效率！
图片1.png

我提到AO，是为了反驳woaijzf017的说法，他说“国家天文台造几米的镜子干什么？（镜子）分辨率都零点零几秒了，纯属浪费分辨率浪费钱吗？”，后面还有一大段我就不引用了。很显然他错误地认为天文台的视宁度极限应该远小于1角秒，他用天文台大镜子的分辨率作为证据，所以我不得不指出他忽略了AO，他的论证在逻辑上不成立。在这里我也没有论证“要准守3*3”什么的，但你后面说道兴隆的大镜子，看得我有些糊涂，不明白你在反驳什么。

后来把你几个发言前后读了一遍，终于明白了，你一直在说3*3原则不是个必须遵守的原则，对吧？

“选CCD要遵守3*3原则”这一节恐怕是你自己脑补的，又举了不少例子来证明，但你在跟谁战斗？随然你很多例子比如FSQ106没说错，可是你似乎跑题了。
楼主已经排除的因素，你潜意识引进来。再聊起下去，恐怕很费力了。请理理思路好吧？

watcher003 · 发表于 2015-6-4 21:21

eurekahmily 发表于 2015-6-4 17:18
这个理论似乎有点拍脑袋想出来的感觉
有没有具体演算结果来支持？
采样定理是电子、自动化等专业必学的， ...

F230如果多是用在2+m焦距的望远镜，那么从你提供的数据看应该还是考虑了发挥其分辨率的。
因为波段变了，我们前面说的是可见光区域，计算分辨极限使用的是可见光的中心波长550nm，如果F230真的使用的主要是1000nm-左右的波长的话，从第一个式子得到的极限分辨应该*2；
因此这就导致最后的焦距要在4.64m（如果**人计算是对的话）基础上，大概除以2

watcher003 · 发表于 2015-6-4 22:16

ecloud 发表于 2015-6-2 03:02
这里面有两个地方影响很大但是又非常无厘头
一个是凭什么极限角分辨率是2"？1"怎么就不行了？
另一个就是那 ...

有些人我没理你，你就要上树了~~一天只晓得瞎子般掰着~ 人家已经把理论依据拿出来了，你却把你蛋疼时间还用在爬树上。3*3不是我的理论，参考书籍就在帖子里，人家作者至少是给研究生上课的。并且不是一定要取3*3，而应该说是大于2*2,才对，只不过考虑大效率才使用的3*3。

eurekahmily · 发表于 2015-6-4 23:04

点评

ecloud
瞧，你刚给LZ下了个台阶，他自己又上去了，下面继续在论证他的3*3理论的正确:P 发表于 2015-6-4 21:51
---------------
你是个逻辑不太清楚的人

maasai · 发表于 2015-6-8 13:28

各位大侠身披不同的光彩，聚焦于各自的焦点，需要引入复消色差。
前来学习，实在很过瘾。

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