Csináld magad apodizáló maszk
Elküldve: 2012.11.11. 10:00
Apodizáló maszk készítése
Bevezető
A véletlen folytán futottam bele ebbe a maszkba, amit többnyire bolygó- és kettőscsillag észlelők használnak. A netet böngészve megoszlanak a vélemények, van aki szerint zseniális, más szerint nem jobb, mint egy átlagos színszűrő vagy neutrál szűrő. Itt is felvetettem már egyszer, inkább a negatív vélemények voltak többségben - persze még soha senki sem próbálta... Egy időre el is felejtettem a dolgot, de mostanában, hogy a Jupiter már ismét szépen magasan jár éjjelente, újra eszembejutott, és úgy döntöttem, senki véleményére sem hagyatkozok, inkább magam járok utána jó-e, vagy sem. Ez a poszt egy ilyen maszk elkészítését mutatja be, kitérve a működés elméletére, majd a gyakorlati tapasztalataimat is leírom.
Az apodizáló maszk (angolul: apodizing mask vagy apodizing filter) célja a kontraszt javítása, ezzel paradox módon úgy javítani a látott képet, hogy közben a kép részletessége romlik. Ezt egy különleges kitakarással érjük el, vagyis szándékosan rontjuk úgy a távcső képét, hogy közben a gyakorlatban mégiscsak jobb képet kapunk, igaz csak a látómező közepén, nagyjából két Jupiternyi átmérőben. A kép többi része gyakorlatilag használhatatlanná válik. Leginkább kitakarásos rendszereknél lehet hasznos - hiszen itt mint látni fogjuk a kapott kép a diffrakció miatt rosszabb, mint a kitakarásmentes távcsöveknél -, de kiváncsi lennék utóbbiak tulajdonosainak tapasztalataira is.
A maszk működése
A maszk működésének megértéséhez szükséges, hogy kicsit kitérjünk olyan optikai fogalmakra, mint például a Fresnel diffrakció, Airy-korong, felbontóképesség, diffrakciós gyűrűk, stb. Mivel nem vagyok az optikában különösebben jártas, nem garantálom, hogy mindenhol tökéletesen fedni fogja a valóságot amit írok, de nem is szükséges túlságosan elmélyedni az optika rejtelmeiben ahhoz, hogy rájöjjünk, miért működőképes ez a kevéssé ismert maszk. Mindenesetre ha valahol valami tárgyi tévedést ejtek, nyugodtan javítsatok ki!
Előszöris fontos tudni, hogy távcsövünk képalkotását, felbontását - vagyis hogy milyen apró részletet tudunk vele elkülöníteni - nagyban befolyásolja egyrészt az átmérője, másrészt a látómezőnkbe belógó mindenféle dolgok, és ide kell érteni a tubus szabad végének peremét is, hisz az is egyfajta blende (vagyis határolja látómezőnket). A távcső átmérője pozitív irányban befolyásolja a felbontást: minél nagyobb az átmérő, annál jobb a távcső felbontása. Egy lyukon át érkező fénnyaláb fényintenzitásának grafikonja ezen az ábrán látható:
A középső, legnagyobb amplitúdójú hullámhegy rajzolja ki magát a csillagot (vagy egy pontszerű részletet egy bolygón). Ez, mint látható nem pontszerű, hanem adott vastagságú, vagyis a csillag képe a valóságban nem pontszerű lesz, hanem egy kis korong, mely a széle felé hirtelen veszít a fényességéből - ez az úgynevezett Airy-korong. Nagyobb átmérőnél ez a hullámhegy keskenyebb (az Airy-korong kisebb), mivel a diffrakciót okozó tubusszél kerülete nem nő olyan arányban az átmérőt növelve, mint az optika felülete: vagyis relative egy kis optikánál a tubusszél (amin fénytörés/szóródás (diffrakció) keletkezik ahogy a fény hullámai "beleakadnak" a perembe, ezáltal megváltoznak) aránya az optika méretéhez képest nagy, míg nagy optikánál egyre csökken. Ezt könnyen lehet látni, ha két különböző apertúra átmérőjét és kerületét összehasonlítod.
Tehát a nagy átmérőnél a középső hullámhegy keskenyebb, az Airy-korong kisebb, és mivel egy kép a monitor pixeleihez hasonlóan szintén képpontokból áll, egy ilyen egységnyi legkisebb felbontható részlet képe az átmérőt növelve szintén egyre kisebb lesz. Vagyis míg kis optikánál az Airy-korongok aránylag nagyok, nagy felületen mosódnak össze, így a kapott kép lágyabb, kevésbé kontrasztos, kevésbé részletes. Nagy optikánál viszont az Airy-korongok kicsik, egyre kisebb felületen mosódnak össze, így a kép részletesebb lesz - ezáltal nő a felbontás.
Újra megnézve a fenti grafikont, látszik, hogy nem csak a központi nagy hullám keletkezik a fényszóródásnak köszönhetően, hanem mellette számos kicsi, mígnem a hullámok lassan kioltódnak, lecsillapodnak. A diffrakcióban n. rendű képeket ismerünk, ami azt jelenti, hogy keletkezik egy központi, eredeti kép (ez a 0. rendű diffrakciós kép), ami tulajdonképp maga lesz a látott objektum, majd attól jobbra és balra keletkeznek az 1., 2., 3., stb rendű diffrakciós képek. Ezek már eltérített fénynyalábok, melyek fehér fény esetén valójában összetevőikre bomlanak, vagyis a szivárvány színeiben fognak pompázni. Ezek tulajdonképp a fényforrás spektrumai, melyek egyre halványodnak. Ilyen diffrakciós képeket könnyen elő lehet állítani egy prizmával, diffrakciós ráccsal, egyszerűbb megoldásként pedig egy egyszerű cd/dvd lemezzel. Erre most nem térnék ki különösebben, az interneten sokféle "cd-spektroszkóp" építési leírás van.
Vissza tehát a hullámformára: ezek az egyre csökkenő amplitúdójú hullámocskák okozzák az úgynevezett diffrakciós gyűrűket, melyek a fókuszált csillagok képe körül kirajzolódó halvány, egyre csökkenő fényességű koncentrikus köröcskék. Kisebb optikánál ezek a kisebb hullámok is szélesebbek, ezért ezeknél mégszembetűnőbbek a diffrakciós gyűrűk, míg nagyobb optikánál ez a lecsillapodás egészen "gyorsan" lezajlik, vagyis nagy optikánál sokszor alig észrevehető bármi a csillag képe körül. Bár a kép részletességét leginkább az Airy-korong mérete szabályozza, jelentős mértékben rontják a kontrasztot ezek a diffrakciós gyűrűk is, melyek szintén összeolvadnak a látott képben.
Fontos, hogy nem csak a tubus pereme okoz diffrakciót, hanem minden más is, ami belóg a fényútba: a segédtükör a legfőbb bűnös, hiszen ez takarja ki a legtöbbet, ennek kerülete elég nagy. Diffrakciót okoz a segédtükör tartólába is - egy későbbi posztban, a hatszögmaszk-építés bemutatásánál kitérek rá, hogy ez másfajta diffrakciós képet fog okozni és ennek okát is kielemezzük majd -, de diffrakciót okoz a fényútba belógó fókuszírozó, vagy akár a tubus peremébe csimpaszkodó észlelő is - ez főképp Dobson tulajdonosoknál fordulhat elő.
Tehát eljutottunk oda, hogy már értjük, mi okozza kép kontrasztjának romlását, már csak ennek megszüntetése a feladat. Vagyis kellene valami, ami ezeket a kis hullámokat kioltja. Valami, ami pont ott okoz fényveszteséget, ahol ezek az apróbb hullámok vannak. Valami, amitől a tubusperem okozta diffrakció minimálisra csökkenthető.
Erre jó az apodizáló maszk!
Bevezető
A véletlen folytán futottam bele ebbe a maszkba, amit többnyire bolygó- és kettőscsillag észlelők használnak. A netet böngészve megoszlanak a vélemények, van aki szerint zseniális, más szerint nem jobb, mint egy átlagos színszűrő vagy neutrál szűrő. Itt is felvetettem már egyszer, inkább a negatív vélemények voltak többségben - persze még soha senki sem próbálta... Egy időre el is felejtettem a dolgot, de mostanában, hogy a Jupiter már ismét szépen magasan jár éjjelente, újra eszembejutott, és úgy döntöttem, senki véleményére sem hagyatkozok, inkább magam járok utána jó-e, vagy sem. Ez a poszt egy ilyen maszk elkészítését mutatja be, kitérve a működés elméletére, majd a gyakorlati tapasztalataimat is leírom.
Az apodizáló maszk (angolul: apodizing mask vagy apodizing filter) célja a kontraszt javítása, ezzel paradox módon úgy javítani a látott képet, hogy közben a kép részletessége romlik. Ezt egy különleges kitakarással érjük el, vagyis szándékosan rontjuk úgy a távcső képét, hogy közben a gyakorlatban mégiscsak jobb képet kapunk, igaz csak a látómező közepén, nagyjából két Jupiternyi átmérőben. A kép többi része gyakorlatilag használhatatlanná válik. Leginkább kitakarásos rendszereknél lehet hasznos - hiszen itt mint látni fogjuk a kapott kép a diffrakció miatt rosszabb, mint a kitakarásmentes távcsöveknél -, de kiváncsi lennék utóbbiak tulajdonosainak tapasztalataira is.
A maszk működése
A maszk működésének megértéséhez szükséges, hogy kicsit kitérjünk olyan optikai fogalmakra, mint például a Fresnel diffrakció, Airy-korong, felbontóképesség, diffrakciós gyűrűk, stb. Mivel nem vagyok az optikában különösebben jártas, nem garantálom, hogy mindenhol tökéletesen fedni fogja a valóságot amit írok, de nem is szükséges túlságosan elmélyedni az optika rejtelmeiben ahhoz, hogy rájöjjünk, miért működőképes ez a kevéssé ismert maszk. Mindenesetre ha valahol valami tárgyi tévedést ejtek, nyugodtan javítsatok ki!
Előszöris fontos tudni, hogy távcsövünk képalkotását, felbontását - vagyis hogy milyen apró részletet tudunk vele elkülöníteni - nagyban befolyásolja egyrészt az átmérője, másrészt a látómezőnkbe belógó mindenféle dolgok, és ide kell érteni a tubus szabad végének peremét is, hisz az is egyfajta blende (vagyis határolja látómezőnket). A távcső átmérője pozitív irányban befolyásolja a felbontást: minél nagyobb az átmérő, annál jobb a távcső felbontása. Egy lyukon át érkező fénnyaláb fényintenzitásának grafikonja ezen az ábrán látható:
A középső, legnagyobb amplitúdójú hullámhegy rajzolja ki magát a csillagot (vagy egy pontszerű részletet egy bolygón). Ez, mint látható nem pontszerű, hanem adott vastagságú, vagyis a csillag képe a valóságban nem pontszerű lesz, hanem egy kis korong, mely a széle felé hirtelen veszít a fényességéből - ez az úgynevezett Airy-korong. Nagyobb átmérőnél ez a hullámhegy keskenyebb (az Airy-korong kisebb), mivel a diffrakciót okozó tubusszél kerülete nem nő olyan arányban az átmérőt növelve, mint az optika felülete: vagyis relative egy kis optikánál a tubusszél (amin fénytörés/szóródás (diffrakció) keletkezik ahogy a fény hullámai "beleakadnak" a perembe, ezáltal megváltoznak) aránya az optika méretéhez képest nagy, míg nagy optikánál egyre csökken. Ezt könnyen lehet látni, ha két különböző apertúra átmérőjét és kerületét összehasonlítod.
Tehát a nagy átmérőnél a középső hullámhegy keskenyebb, az Airy-korong kisebb, és mivel egy kép a monitor pixeleihez hasonlóan szintén képpontokból áll, egy ilyen egységnyi legkisebb felbontható részlet képe az átmérőt növelve szintén egyre kisebb lesz. Vagyis míg kis optikánál az Airy-korongok aránylag nagyok, nagy felületen mosódnak össze, így a kapott kép lágyabb, kevésbé kontrasztos, kevésbé részletes. Nagy optikánál viszont az Airy-korongok kicsik, egyre kisebb felületen mosódnak össze, így a kép részletesebb lesz - ezáltal nő a felbontás.
Újra megnézve a fenti grafikont, látszik, hogy nem csak a központi nagy hullám keletkezik a fényszóródásnak köszönhetően, hanem mellette számos kicsi, mígnem a hullámok lassan kioltódnak, lecsillapodnak. A diffrakcióban n. rendű képeket ismerünk, ami azt jelenti, hogy keletkezik egy központi, eredeti kép (ez a 0. rendű diffrakciós kép), ami tulajdonképp maga lesz a látott objektum, majd attól jobbra és balra keletkeznek az 1., 2., 3., stb rendű diffrakciós képek. Ezek már eltérített fénynyalábok, melyek fehér fény esetén valójában összetevőikre bomlanak, vagyis a szivárvány színeiben fognak pompázni. Ezek tulajdonképp a fényforrás spektrumai, melyek egyre halványodnak. Ilyen diffrakciós képeket könnyen elő lehet állítani egy prizmával, diffrakciós ráccsal, egyszerűbb megoldásként pedig egy egyszerű cd/dvd lemezzel. Erre most nem térnék ki különösebben, az interneten sokféle "cd-spektroszkóp" építési leírás van.
Vissza tehát a hullámformára: ezek az egyre csökkenő amplitúdójú hullámocskák okozzák az úgynevezett diffrakciós gyűrűket, melyek a fókuszált csillagok képe körül kirajzolódó halvány, egyre csökkenő fényességű koncentrikus köröcskék. Kisebb optikánál ezek a kisebb hullámok is szélesebbek, ezért ezeknél mégszembetűnőbbek a diffrakciós gyűrűk, míg nagyobb optikánál ez a lecsillapodás egészen "gyorsan" lezajlik, vagyis nagy optikánál sokszor alig észrevehető bármi a csillag képe körül. Bár a kép részletességét leginkább az Airy-korong mérete szabályozza, jelentős mértékben rontják a kontrasztot ezek a diffrakciós gyűrűk is, melyek szintén összeolvadnak a látott képben.
Fontos, hogy nem csak a tubus pereme okoz diffrakciót, hanem minden más is, ami belóg a fényútba: a segédtükör a legfőbb bűnös, hiszen ez takarja ki a legtöbbet, ennek kerülete elég nagy. Diffrakciót okoz a segédtükör tartólába is - egy későbbi posztban, a hatszögmaszk-építés bemutatásánál kitérek rá, hogy ez másfajta diffrakciós képet fog okozni és ennek okát is kielemezzük majd -, de diffrakciót okoz a fényútba belógó fókuszírozó, vagy akár a tubus peremébe csimpaszkodó észlelő is - ez főképp Dobson tulajdonosoknál fordulhat elő.
Tehát eljutottunk oda, hogy már értjük, mi okozza kép kontrasztjának romlását, már csak ennek megszüntetése a feladat. Vagyis kellene valami, ami ezeket a kis hullámokat kioltja. Valami, ami pont ott okoz fényveszteséget, ahol ezek az apróbb hullámok vannak. Valami, amitől a tubusperem okozta diffrakció minimálisra csökkenthető.
Erre jó az apodizáló maszk!