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ADAPTIVE
OPTIKEN von SBIG |
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Allgemeines:
Die AO-8T ist einsetzbar an der SBIG
Kameraserie STT. Für die Großformatkameras der Serien
STX und STXL muss die AO-X eingesetzt werden. Für die
Kameraserie STF ist eine adaptive Optik NICHT verfügbar.
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Die AO-8T und AO-X sind die WELTWEIT einzigen adaptiven
Optiken für den Amateurastronomen. Über den Nachführchip
wird die Position und die Größe des theoretischen Beugungsbildes -
bei hellen Leitsternen bis zu 10 x pro Sekunde - gemessen und über einen
piezzoelektrsch steuerbare keilförmige Glasplatte das Aufnahmebild
korrigiert. Das Ergebnis: schlechte Seeingbedingungen werden deutlich
verbessert, bis zu 70% reduzierte Sternbilddurchmesser und folgend daraus
wesentlich schärfere Rohbilder sind das Ergebnis! Die adaptive
Optik von SBIG kann aber noch mehr! Bei Montierungen, die ungenaue Antriebe
und/oder Schneckenantriebe mit viel Getriebespiel verfügen, wird eine
deutliche Bildverbesserung erreicht, da diese Fehler durch die adaptive Optik
kompensiert und die Motoren der Montierung sehr selten oder bei kürzeren
Belichtungszeiten gar nicht mehr aktiviert werden müssen.
Beide
Systeme unterscheiden sich in Ihrer Funktion NICHT. Die AO-8T ist adaptierbar
an alle Kameras der STL Serie. Die AO- X ist speziell für die großen
CCD Chips der STX- und STXL Serie erforderlich.
Wir beschreiben Ihnen die Funktion der adaptiven Optik
anhand der AO-8T. |
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AO-8T adaptive Optik von SBIG für alle Modelle
außer STLKameras
Schon
das Vorgängermodell, die AO-7 von SBIG setzte Maßstäbe in der
Bildaufnahme mit SBIG CCD Kameras. Die AO-8T wurde als Nachfolgemodell für
alle Kameras der STL-Serie entwickelt und dabei tiefgreifend verbessert. Die
AO-8T von SBIG wurde konzipiert, um die Aufnahmequalität von
langbelichteten DeepSky CCD-Bildern zu optimieren. AO steht dabei für
Adaptive Optik.
Hauptsächlich soll die Adaptive Optik von SBIG Seeingbedingte
Bildunschärfen korrigieren, aber sie kann noch
mehr, nämlich auch Bildfehler, die durch mechanisch unvollkommende
Montierungen entstehen, ausgleichen und die Bildergebnisse dadurch drastisch
verbessern. |
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Prinzipiell besteht die AO-8T im Inneren aus einer frei
aufgegängten keilförmige Glasplatte, die über zwei Schrittmotore
innerhalb von Millisekunden jede beliebige Lage verstellt werden kann. Das
Licht eines beliebigen Aufnahmeobjekts durchläuft also diese planparallel
Glasplatte, bevor die Lichtquanten auf den CCD Aufnahmechip
fallen.
Durch eine entsprechende gesteuerte Verkippung der Glasplatte
lässt sich also das komplette Aufnahmefeld auf dem CCD Chip (in bestimmten
Grenzen) hin- und herschieben. Um die Wirkungsweise zu verstehen, deshalb ein
kurzer Exkurs zum astronomischen Seeing.
Seeing generell setzt sich aus zwei Komponenten zusammen, dem
- Image Motion und
dem
- Blurring
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Image motion ist eine Ortsveränderung des Sterns auf Grund von
Luftturbulenzen und lässt den Stern in der Bildebene hin- und her
springen, wobei das Sternbild selbst scharf bleibt. Sie kennen diesen Effekt
sicher von visuellen Beobachtungen, z.B. des Mondes. Das Mondbild ist gestochen
scharf, aber es bewegt sich zitternd hin- und her. Die Abbildungen links zeigen
(am Beispiel eines einzelnen Sterns) den Effekt des Image Motion auf eine
länger belichtete CCD Aufnahme. Das resultierende Sternbild wird über
eine große Fläche verschmiert. |
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Setzt man nun eine adaptive Optik vor den Aufnahmechip, misst dieser
in sehr kurzen Zeitintervallen die Verschiebung des Sternbilds und verkippt die
planparallel Glasplatte so, dass das Licht des Sterns immer exakt die gleichen
Pixel des CCD Chips trifft.
Das Resultat: weitaus schärfere
Rohbilder als ohne eine entsprechende Korrektur und ein weitere Nebeneffekt:
die Grenzgröße der Aufnahme steigt drastisch.
Die Graphik unten zeigt exakt an einem Doppelstern
gemessen, den Vergleich im Rohbild zwischen einer Aufnahme mit- und ohne
adaptive Optik. |
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Hat man das Prinzip begriffen, wird auch sofort klar warum die
adaptive Optik Aufhmane die mit instabilen Montierungen mit viel Antriebspiel
in den Achsen und/oder ungenauen Schneckenradgetrieben drastisch verbessern
kann. Der adaptiven Optik ist egal, ob die Bildverschiebungen auf Grund des
Seeings oder einer schlechten Montierung entstehen.
Bei
hochwertigen Montierungen mit integrierter PEC Funktion kann auf eine
Ansteuerung der Korrekturmotoren komplett verzichtet werden und die notwendigen
Korrekturen werden nur durch die AO -8T erledigt.
Image Motion kann
OHNE adaptive Optik nur gemindert werden, wenn der Abbildungsmaßstab
(sprich die Aufnahmebrennweite) reduziert wird. |
Die
folgenden 4 Bilder zeigen die Abbildungsverbesserung eines Sterns in der Praxis
bei einer 1 Herz (links)- und einer schnelleren 10 Herz Korrektur
(rechts). |
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Um
das Thema Seeing abzuschließen: Blurring nennt man den Effekt, der
bewirkt, dass sich das Bild eines Sterns - Ortsfest - plötzlich
aufbläht und völlig unscharf wird. Dieses Blurring "pumpt" und
lässt den Stern hin- und wieder scharf als auch unscharf erscheinen.
Diesen Effekt kann die AO-8T NICHT korrigieren. Dazu ist es
erforderlich eines der optischen Systeme des Teleskops im Krümmungsradius
zu verändern (sehr schnell) und somit die Brennweite des Teleskops
permanent zu ändern. Dies wird wohl auch in weiterer Zukunft den Profis
vorbehalten sein. |
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Die AO -
8T wird über ein Kabel direkt mit dem neuen IC2 Port der Kamera verbunden.
Es wird keine zusätzliche Kabelverbindung zum PC oder zur Montierung
benötigt.
Und selbstverständlich können alle
automatischen Filterräder von SBIG in das AO-8 Konzept mit eingebunden
werden.
Hier zusammen gefasst die Vorteile der adaptiven Optik von
SBIG:
- Die Korrekturen sind
unabhängig von den Koordinaten Rektaszension und Deklination. Ist das
System einmal kalibriert, kann die Einheit AO-8/CCD-Kamera ohne Neukalibrierung
beliebig um 360 Grad zur Leitsternsuche rotiert werden,
- Bildkorrekturen für
Aufnahmen an perfekt laufenden Montierungen können aus-schließlich
im Stand-alone durch die AO-8T durchgeführt werden, d.b. die
An-triebsmotoren werden zur Nachführkorrektur nicht mehr
eingesetzt,
- Bildkorrekturen für
Aufnahmen an mechanische instabile Montierungen mit viel Spiel in den Antrieben
(oder schlechter Poljustierung) können ebenfalls über einen
längeren Zeitraum allein durch die AO-8T durchgeführt werden. In
dieser Zeit wird eine wesentlich höhere Bildschärfe produziert, als
dies möglich wäre, wenn die Korrekturen über die Antriebsmotore
durchgeführt würden. Durch die Möglichkeit des Zusammenspiels
der AO-8T mit dem normalen Selfguidemodus von CCDOPS besteht die
Möglichkeit - wird der Stellbereich der AO-8T überschritten -
einmalig über einen Steuerbefehl des Selfguidemodus den Stern über
die Motoren wieder in die Bildmitte zu stellen. Weitere Korrekturen erfolgen
dann wieder über das AO-8T, so dass auch Langzeitbelichtungen mit
mechanisch schlechten Montierungen ermöglicht werden und
"last but not least",
- dadurch dass die
AO-8T AUSSCHLIESSLICH zusammen mit CCD Kameramodulen von SBIG eingesetzt werden
können, ist das ein nicht zu unterschätzender Vorteil gegenüber
Aufnahmen mit einer DSLR oder anderen Anbietern von CCD Kameras.
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AO-X adaptive Optik von SBIG für alle Modelle der STX-
und STXL Serie
Die Technik
AO-X unterscheidet sich in keiner Weise von Technik und Bildergebnissen der
AO-8T. Zum Verständnis lesen Sie bitte den Abschnitt zur AO-8T. Nur die
bewegliche keilförmige Glasplatte und die mechanischen Spezifikationen
wurden dem großen Gehäuse angepasst.
Hier ein Kundenzitat von Herrn Bernd Flach Wilken
zur älteren AO-L:
Werter Herr Baader, gerade aus Namibia
zurueckgekehrt entdecke ich zwischen all diesen Urlaubspostbergen die mir von
Ihnen zugesandte AO-L....:-)) Gestern Abend in der hellen Daemmerung die AO-L
kurz zwischen vielen Wolken getestet:es hat alles sehr gut funktioniert,keine
Oszillationen der Hilfsoptik zu erkennen,aber erfreulicherweise ein
ueberzeugendes Ansprechen der AO-L auch im hoeherfrequenten Bereich
(Integrationszeiten bei genuegend hellen Leisternen auch noch bei |
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0.1sec,also 10HZ....).Selbst bei noch ungenuegend ausgekuehltem
Teleskop (16"-Reflektor) gelangen mit der AO_L sofort Sternabbildungen kleiner
als 2",was mich in hoechste Entzueckung versetzte. Ohne AO-Optik war die
Abbildung der Sterne gut 20% groesser. Bei laengeren Integrationszeiten glichen
sich die Sterndurchmesser dann natuerlich an:bei 3sec war kein Unterschied mehr
zu erkennen. Ein heller Leitstern auf dem Guidechip ist also,wie bei der
AO-7,prinzipbedingt notwendig. Ist doch schon mal was....und das gleich beim
ersten Versuch!! MfG Bernd Flach-Wilken |
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