Jump to content
Bigos

Pomiar sprawności układu optycznego

Recommended Posts

Prezentowane na forach astronomicznych recenzje lornetek skupiają się głównie na zniekształceniach obrazu oraz mechanicznej jakości wykonania. Brakuje natomiast bardziej szczegółowych pomiarów rzeczywistych parametrów optycznych. No może z wyjątkiem metody latarkowej, umożliwiającej wyznaczenie czynnej średnicy obiektywu. Jednak na ilość światła docierającego do oka obserwatora wpływ mają również straty światła w samym układzie optycznym. Poniżej prezentuję metodę wyznaczenia przepuszczalności światła domowym sposobem. Jej główna siła tkwi w prostocie, bowiem potrzebny sprzęt znajduje się niemal w każdym domu. W najprostszej wersji, umożliwiającej jakościową ocenę wizualną potrzebny jest tylko aparat cyfrowy i komputer z programem do obróbki graficznej. W celu dokładniejszej oceny ilościowej dodatkowo potrzebnych jest kilka szarych filtrów o znanej gęstości optycznej w celu kalibracji.

 

 

Opis:

 

 

 

Potrzebne będzie wzorcowe powierzchniowe źródło światła, którym w warunkach amatorskich może być monitor komputerowy. Na jego ekranie wyświetlamy białe tło np. pustą kartkę w Wordzie a następnie badaną lornetkę ustawiamy w odległości ok. 10 cm przed monitorem okularami w jego stronę. Teraz z odległości kilku metrów trzeba wykonać fotografię jednego obiektywu lornetki, przy czym aparat fotograficzny należy ustawić w osi przyrządu tak, aby w obiektywie lornetki widoczny był otwór wejściowy okularu. Ponieważ okular skierowany jest na świecący na biało monitor będziemy widzieli światło monitora po przejściu przez cały układ optyczny lornetki. Ważne jest, aby na tym samym zdjęciu ująć również bezpośrednie światło monitora, które posłuży nam za poziom odniesienia. Ponieważ zdjęcie wykonywane jest z odległości kilku metrów przydatny jest duży zoom. Obraz będzie miał wówczas większą skalę a to ułatwi jego późniejszy pomiar. Jeśli badamy lornetkę o niskiej jakości prawdopodobnie już gołym okiem zauważymy różnicę w jasności lub kolorze pomiędzy światłem białego monitora a światłem po przejściu przez układ optyczny. W przypadku sprzętu renomowanego producenta gołym okiem nie da się zauważyć żadnej różnicy Teraz zdjęcie przenosimy na komputer i otwieramy w programie graficznym np. w Photoshopie. Zaznaczamy fragment obszaru świecącego z wnętrza obiektywu i przekopiowujemy go na bezpośrednie światło monitora. Nawet drobna różnica w jasności stanie się widoczna (fot. 1).

 

Przy wykorzystaniu funkcji Histogram możemy odczytać średni poziom jasności każdego koloru dla zaznaczonego obszaru światła po przejściu przez optykę lornetki oraz dla obszaru bezpośredniego światła monitora. Przypomnę jeszcze, że w formacie JPG poziom każdego koloru piksela zapisany jest na 8 bitach, co daje 256 poziomów kwantowania pomiędzy czernią, której odpowiada poziom „0” a bielą, której przypisany jest poziom „255”. Ponieważ na zaznaczonym obszarze z reguły znajduje się kilkanaście tysięcy pikseli wartość średnia wyznaczona jest z bardzo dużą dokładnością do 0,01 poziomu. W praktyce aż taka precyzja nie jest potrzebna ze względu na inne czynniki, które obniżają dokładność całej metody. Załóżmy, że nasz pomiar białej powierzchni monitora w kanale szarym dał wynik 217,3 a dla światła po przejściu przez układ optyczny 198,06. Aby ocenić jak te liczby przekładają się na rzeczywisty stosunek jasności konieczne jest wykonanie kalibracji.

post-19949-0-26017500-1354969279_thumb.jpg

  • Like 5

Share this post


Link to post
Share on other sites

Kalibracja

 

Kalibracja ma na celu możliwie precyzyjne ustalenie, jakiej rzeczywistej jasności odpowiada każdy z 256 poziomów kwantowania, przy czym poziomowi bieli „255” przyporządkowujemy wartość 1 a poziomowi czerni wartość 0. Wszystkie poziomy pośrednie między czernią a bielą przyjmują wartości z przedziału między 1 a 0. Po przeczytaniu znalezionych w sieci kilku artykułów na temat charakterystyki matryc aparatów fotograficznych nabrałem jak się później okazało błędnego przekonania, że w przeciwieństwie do logarytmicznej charakterystyki oka matryce mają liniową charakterystykę. A więc każdemu kolejnemu poziomowi kwantowania oznaczałby wzrost jasności o stałą wartość. Obszary ciemne byłby wówczas kwantowane względnie rzadko a jasne bardzo gęsto. Dla pewności postanowiłem wykonać pomiar charakterystyki matrycy mojego aparatu Nikon D90. W tym celu zastosowałem kilka szarych filtrów fotograficznych o znanej gęstości optycznej (przepuszczalności) NDx2 przepuszczający 50% światła, NDx4 przepuszczający 25% światła, NDx8 przepuszczający 12,5% światła, oraz kombinacje tych filtrów uzyskując gęstości NDx16 czyli przepuszczającą 6,25% światła i NDx32 przepuszczająca 3,125% światła. Bardzo ważne jest aby na jednym zdjęciu ująć na raz wszystkie filtry, tak jak pokazuje to rysunek 2.

post-19949-0-63413500-1354969441_thumb.jpg

Edited by Bigos

Share this post


Link to post
Share on other sites

Filtry powinny znajdować się w okolicach centralnej części monitora, bowiem jasność powierzchniowa monitorów LCD nie jest stała na całej powierzchni. Maleje ona w okolicach krawędzi, dlatego tych obszarów należy unikać. Z moich pomiarów jasności wynika, że na w obszarze centralnym różnice średniej jasności nie przekraczają jednego poziomu kwantowania. Dobrze jest wykonać serię zdjęć z różnymi parametrami naświetlania aby później wybrać takie, dla którego jasność centralnych obszarów monitora będzie miała poziom minimalnie poniżej 255. Należy jednak pilnować, aby nie dopuścić do nasycenia poziomu bieli. Zdjęcie, na którym doszło do nasycenia nie nadaje się do kalibracji! Po skopiowaniu zdjęć do komputera analizujemy je w Photoshopie i wybieramy jedno takie, które spełnia powyższe warunki. Teraz za pomocą funkcji Histogram po kolei mierzymy i zapisujemy średnie poziomy kwantowania odpowiadające kolejnym malejącym dwukrotnie jasnościom. Uzyskujemy w ten sposób 6 punktów charakterystyki matrycy. Poniżej tabela, jaką otrzymałem podczas mojej kalibracji:

post-19949-0-71131700-1354969973_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wreszcie można zrobić w Excelu wykres punktowy uzyskanej charakterystyki (rys. 3).

 

Jedną rzecz o tej charakterystyce można powiedzieć na pewno: nie jest ona liniowa! Ponieważ odstępy pomiędzy poziomami odpowiadającymi zmierzonym jasnościom są mniej więcej stałe i wynoszą około 40 a skok jasności jest zawsze dwukrotny to można przypuszczać, że jest to funkcja wykładnicza. Po zmianie skali wykresu na logarytmiczną (rys. 4) wszystkie punkty układają się w jednej linii co potwierdza, że matryca ma charakterystykę logarytmiczną.

post-19949-0-65206700-1354970324_thumb.jpg

post-19949-0-61961300-1354970331_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Pozostaje jeszcze jedynie ustalić, jaką podstawę ma funkcja, ale wiedząc, że różnicy 40 poziomów odpowiada rzeczywisty dwukrotny stosunek jasności wystarczy obliczyć pierwiastek 40-go stopnia z 2 i otrzymujemy wartość 1,0175. Różnica pomiędzy dowolnymi dwoma poziomami kwantowania odpowiada stosunkowi jasności 1,0175. Dla większej różnicy poziomów kwantowania trzeba wartość 1,0175 podnieść do potęgi równej tej różnicy. Weźmy przykład podany wcześniej w artykule: „Załóżmy, że nasz pomiar białej powierzchni monitora w kanale szarym dał wynik 217,3 a dla światła po przejściu przez układ optyczny 198,06” i obliczmy, jaką sprawność ma badany układ optyczny. Różnica poziomów wynosi:

 

217,13 – 198,06 = 19,07

 

Odpowiada to stosunkowi jasności:

 

1,0175 ^ 19,07 = 1,392

 

Czyli badany układ na sprawność:

 

1/1,392 = 0,718 ≈ 72%

 

Na koniec kalibracji przygotowałem na podstawie wyznaczonej funkcji aproksymującej ciągłą charakterystykę matrycy, aby sprawdzić czy funkcja ta pokrywa się z wyznaczonymi wcześniej punktami (rys. 5 i rys. 6). Jak widać poniżej zbieżność aproksymacji z pomiarami jest dobra.

post-19949-0-70199500-1354970541_thumb.jpg

post-19949-0-93774900-1354970550_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wreszcie można przystąpić do rzeczywistych pomiarów. Ja w tym celu wybrałem moje trzy ulubione lornetki: kultową Kronos BPC 20x60, Celestron 25x100 oraz doskonałą optycznie Nikon 12x50 SE. Wszystkie trzy wyraźnie różnią się sprawnością i zabarwieniem obrazu. Krosno daje ciemny i żółtawy obraz, Celestron jest jaśniejszy i wydaje się lekko różowawy natomiast Nikon jest czysto biały. Poniżej prezentuję tabelki z uzyskanymi wynikami oraz charakterystyki sporządzone na ich podstawie. Obliczenia wykonałem niezależnie dla każdej barwy składowej, dzięki czemu możliwe było nie tylko obliczenie średniej sprawności badanych lornetek, ale również wyznaczenie prostych charakterystyk widmowych (rys. 7).

post-19949-0-93219000-1354970848_thumb.jpg

post-19949-0-63931200-1354970865_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Uzyskane wyniki potwierdzają, że rosyjska lornetka jest najsłabsza. Zaskoczyło mnie, że aż tak dużo światła ulega pochłonięciu przez jej optykę. Sądziłem, że jej sprawność jest na poziomie 80% tymczasem okazuje się, że zaledwie 65%. Celestron ze średnią sprawnością 79% jest od niej znaczenie efektywniejszy lepszy, ale zdecydowanym liderem jest Nikon o sprawności powyżej 96% (rys. 8), choć trochę zaskoczyło mnie, że on również ma nierówną charakterystykę, bo obrazy, jakie daje wydają się czysto białe.

post-19949-0-32458000-1354971048_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Na zakończenie warto zastanowić się nad dokładnością opisanej metody i czynnikami, które potencjalnie mogą mieć istotny wpływ na jakość pomiarów.

  1. Parametry zdjęcia. Każde zdjęcie wykonywane jest z innymi parametrami takimi jak balans bieli czy poziom naświetlenia. W praktyce jednak, ponieważ pomiaru zawsze dokonujemy w obrębie tego samego zdjęcia to wszelkie różnice z tego tytuł kompensują się, bo tak samo wpływają zarówno na poziom sygnału mierzonego jak i poziom odniesienia. To cecha typowa dla różnicowych metod pomiarowych. Tak, więc parametry ekspozycji, o ile tylko nie doszło to nasycenia poziomu bieli nie mają istotnego znaczenia dla pomiaru.
     
  2. Szum matrycy. Przy im niższym poziomie jasności dokonujemy pomiaru, tym większy wpływ mają szumy matrycy, z tego powodu lepiej jest analizować zdjęcia jasne, dobrze naświetlone. Jednak, ponieważ analizie poddajemy nie pojedyncze piksele, ale średnią wartość ich kilkunastu tysięcy to szum nie wpływa znacząco na wyniki.
     
  3. Nierównomierności jasności powierzchniowej monitora. Tego czynnika nie można zaniedbać. Z moich pomiarów wynika, że jedynie w centralnych obszarach monitora jasność powierzchniowa jest stała i waha się w obrębie +/- jednego poziomu kwantowania. Niestety to dość sporo, bo odpowiada blisko 2% odchyłkom rzeczywistej jasności. Dobrze jest przygotować sobie białe zdjęcie do wyświetlenia podczas testu z zaznaczonym przetestowanym obszarem, w którym zmienność jasności powierzchniowej monitora jest mała.
     
  4. Niska dokładność filtrów użytych do kalibracji. Jeśli filtr NDx2 ma rzeczywistą przepuszczalność 45% a nie 50% to mogłoby to spowodować, że wyznaczona charakterystyka matrycy będzie błędna. Dlatego do kalibracji należy użyć kilku filtrów o różnych parametrach. Każda niedokładność któregoś filtru już rzędu 2% będzie łatwo zauważalna na wykresie jako odchyłka w górę lub w dół od wyznaczonej funkcji aproksymującej i nie dałoby się jej dopasować. Jak widać na rys. 6 wyznaczone pomiarami poziomy kwantowania dla wszystkich filtrów leżą niemal dokładnie na wyznaczonej charakterystyce co świadczy, że dokładność filtrów jest wysoka. Ten czynnik można moim zdaniem zaniedbać całkowicie ze względu na zgodne uchwycenie charakterystyki aż w 6-ciu punktach.
     
  5. Lokalne nierównomierności charakterystyki pomiędzy wyznaczonymi punktami. Być może na odcinkach pomiędzy empirycznie wyznaczonymi poziomami charakterystyka matrycy nie jest dokładnie wykładnicza i np. różnica między jakimiś dwoma kolejnymi poziomami kwantowania nie wynosi dokładnie 1,0175 ale np. 1,019. Takie lokalne odchyłki są możliwe, dlatego w przypadku pomiarów jasności o bardzo małej różnicy błąd może się nasilać, jednak sądzę, że współczesne matryce nie maja takich zaburzeń gdyż byłyby bardzo widoczne na zdjęciach przy łagodnych przejściach tonalnych. Dla większych rozpiętości jasności lokalne nierównomierności niwelują się.

W kilkunastu wykonanych przeze mnie pomiarach tych samych lornetek ale na różnych zdjęciach i o różnym stopniu naświetlenia maksymalne różnice wyników jakie zarejestrowałem mieszczą się w przedziale +/- 3%. Taki największy błąd wystąpił przy pomiarze dużej różnicy jasności (ciemna BPC 20x60) na zdjęciu o słabym naświetleniu. Pomiary niewielkich rozpiętości jasności do typowych dla współczesnych konstrukcji optycznych wyniki zawsze mieściły się w przedziale +/- 1%.

 

Opisana metoda może znaleźć zastosowanie przy badaniu refraktorów oraz teleskopów katadioptrycznych. Wkrótce postaram się przetestować w ten sposób mój stary Tal 200k.

 

Pozdrawiam

Bigos

Edited by Bigos
  • Like 2

Share this post


Link to post
Share on other sites

jeszcze jedno źródło niedokładności: winietowanie w aparacie, którym robimy zdjęcie, bo siłą rzeczy porównujemy jasność pikseli w rożnych miejscach kadru. dla skompensowania tego efektu można użyć flata. a może wystarczy dbać o to żeby porównywane miejsca były w podobnej odległości od środka.

 

i bardzo mnie zdziwił wynik pomiaru świadczący o tym że charakterystyka matrycy nie jest liniowa! tyle było gadania o studniach, elektronach, i tak dalej :P szkoda że nie mam filtrów ND to bym sobie sprawdził jak to działa w moim sprzęcie bo może nie wszędzie tak samo.

Edited by szuu

Share this post


Link to post
Share on other sites

i bardzo mnie zdziwił wynik pomiaru świadczący o tym że charakterystyka matrycy nie jest liniowa! tyle było gadania o studniach, elektronach, i tak dalej :P szkoda że nie mam filtrów ND to bym sobie sprawdził jak to działa w moim sprzęcie bo może nie wszędzie tak samo.

 

Ta nieliniowość może równie dobrze pojawiać się na etapie przetwarzania obrazu przed zapisem (kompresja, balans bieli itp.) - można by to sprawdzić zapisując zdjęcia w formacie RAW.

Share this post


Link to post
Share on other sites

no i już wiem jak można sprawdzić charakterystykę aparatu nie mając wzorcowych filtrów - wystarczy animowany gif taki jak ten:

kalibracja-kolko-1-16-4sek.gif

(w poście się nie animuje - trzeba kliknąć)

przy odpowiednim czasie naświetlania (4 sekundy lub wielokrotność) poszczególne pola dostaną różną ilość światła, proporcjonalną do czasu w którym pole było zapalone i zdjęcie wychodzi tak:

fota.jpg

nie jest to dokładnie to samo co filtr, bo na dzisiejszych monitorach kolor czarny nie jest czarny więc jasności nie można liczyć od zera tylko od jakiejś początkowej "czarnej" jasności.

postanowiłem sprawdzić co wyjdzie dla aparatów jakie miałem pod ręką i wyszło tak:

wykres.jpg

czyli "nieładnie" :P odczyt jasności był bardzo niepewny i różnice w odczycie dla najjaśniejszych stref bywały tak duże jak różnice między strefami. czyli albo mam monitor z bardzo nierównomiernym podświetlaniem albo to winietowanie albo jedno i drugie.

 

w każdym razie widać że obie charakterystyki wyginają się w górę, kodak bardziej zdecydowanie (podobnie jak aparat Bigosa) a iphone jakby mniej (na iphonie musiałem użyć innego gifa bo maksymalny czas naświetlania jaki dało się ustawić to 1 sekunda, co teoretycznie może oznaczać gorszą dokładność bo jest większy wpływ czasu reakcji piksela w monitorze. na wypadek gdyby się komuś przydał to daje go tutaj:

kalibracja-kolko-1-16-1sek.gif

czas jednej klatki w obu gifach jest wielokrotnością najpopularniejszej częstotliwości odświeżania 60Hz żeby zwiększyć szansę że każda z faz wyświetli się na ekranie dokładnie tę samą liczbę ramek)

 

a w ogóle to ta nieliniowość jest "skandaliczna" bo przecież to oznacza że operacje typu dzielenie przez flat albo odejmowanie darka (jak chciałoby się zrobić przy fotografowaniu tego gifa na ekranie lcd) przestają mieć matematyczne uzasadnienie i mogą być najwyżej przybliżeniami. ale cóż robić, nasze oczy też odbierają nieliniowo i technika się dostosowuje :P

 

pewnie w rawach jest inaczej niestety nie mam sprzętu który robi rawy, może ktoś sprawdzi?

Share this post


Link to post
Share on other sites

...a teraz dziwi mnie że dziwiła mnie nieliniowość :D to przez tę sugestię że chodzi o nieliniowość matrycy a przecież nieliniowość w pliku przeznaczonym do wyświetlania jest oczywista i tak musi być bo monitory tez mają swoją nieliniowość określaną współczynnikiem gamma i wszyscy o tym wiedzą.

 

teoretycznie prawdziwa jasność w pliku przeznaczonym do wyświetlania na monitorze powinna wychodzić ze wzoru y=x2,2 gdzie x=jasność zapisana na zdjęciu (przeliczona do zakresu 0..1) a 2,2 to standardowa gamma monitora, ale pewnie jak aparat ma większą dynamikę to używa większej gammy(?) i to 2,2 wcale nie jest pewne.

 

z tego może wynikać dobra wiadomość, że znając wartość gammy dla konkretnego aparatu wystarczy użyć funkcji o nazwie korekcja gamma właśnie ^_^ dostępnej w każdym programie graficznym i dostaniemy zdjęcie z liniowym zapisem jasności pikseli które można od razu odczytywać i używać do obliczania transmisji światła.

 

natomiast zła wiadomość jest taka, że gdy aparat jest zbyt sprytny to może stosować inne współczynniki przy każdym zdjęciu zależnie od tego jak podpowie mu jego sztuczna inteligencja starająca się uzyskac jak najładniejszy efekt i wtedy cała kalibracja na nic :P

Share this post


Link to post
Share on other sites

natomiast zła wiadomość jest taka, że gdy aparat jest zbyt sprytny to może stosować inne współczynniki przy każdym zdjęciu zależnie od tego jak podpowie mu jego sztuczna inteligencja starająca się uzyskac jak najładniejszy efekt i wtedy cała kalibracja na nic :P

 

To co napisałeś budzi moje największe obawy. Właśnie dlatego zrobiłem serię zdjęć o różnym naświatleniu. Stosunkwo mało rozbiezne wyniki raczej przemawiają, że gamma była raczej stała. Pewności jednak nie mam. Czy gamma nie jest zapisywana gdzieś w zdjęciu?

 

Chyba jednak gamma jest stała. Nie mam w lustrzance możliwości regulacji tego parametru a nie sądzę aby lustrznaki zmieniały tak podstawowe ustawienia bez kontroli fotografa.

Natomiast trzeba zwrocić uwagę aby wyłączona była opcja D-Lighting, bo jesli się nie mylę to jest właśnie obróbka polegająca na zmianie charakterystyki kwantowania poziomów jasności.

Edited by Bigos

Share this post


Link to post
Share on other sites

Żeby nie mieć rozterek związanych z "gammą" i innymi "softwarowymi" efektami, najlepiej byłoby takie rzeczy mierzyć właśnie na RAW'ach - wtedy można byłoby wyznaczyć charakterystykę matrycy i byłoby po kłopocie.

 

Wiem, wiem, dużo aparatów automatycznie zapisuje obrazki w formacie .jpg i nie ma możliwości tego zmienić. Jeśli jednak istnieje możliwość zapisu zdjęcia jako RAW, to jest to zdecydowanie najlepsze rozwiązanie.

 

Pozdrawiam

Piotrek Guzik

  • Like 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zaskoczyło mnie, że aż tak dużo światła ulega pochłonięciu przez jej optykę. Sądziłem, że jej sprawność jest na poziomie 80% tymczasem okazuje się, że zaledwie 65%. Celestron ze średnią sprawnością 79% jest od niej znaczenie efektywniejszy lepszy, ale zdecydowanym liderem jest Nikon o sprawności powyżej 96%

obawiam się, że zmierzyłeś coś zupełnie innego niż zamierzałeś

przy tej ilości szkła i w tym przedziale cenowym trudno oczekiwać sprawności na poziomie 96%. Taką sprawność mają obiektywy achromatów

gdybyś do pomiarów użył dobrej lornetki 7x50 zapewne zdziwiłbyś się wynikiem ponad 100% :icon_wink:

mierzysz jasność powierzchniową zupełnie zapominając o czynnikach dla niej decydujących. W efekcie zmierzyłeś coś co jest kombinacją sprawności optycznej, powiększenia, wielkości soczewki ocznej, winietowania, ścinania źrenic, wyczernienia i rzeczywistej apertury (i może jeszcze kilku innych czynników)

 

taką metodą można próbować określić sprawność obiektywów (też nie jestem do końca przekonany) ale na pewno nie układów bezogniskowych

 

pozdrawiam

Share this post


Link to post
Share on other sites

obawiam się, że zmierzyłeś coś zupełnie innego niż zamierzałeś

przy tej ilości szkła i w tym przedziale cenowym trudno oczekiwać sprawności na poziomie 96%. Taką sprawność mają obiektywy achromatów

gdybyś do pomiarów użył dobrej lornetki 7x50 zapewne zdziwiłbyś się wynikiem ponad 100% :icon_wink:

...

 

Ale Nikon SE to górna półka :)

Taki SE 10x42 kosztujący "marne" trzy tysiaki, ma (w/g optyczne.pl) sprawność na poziomie 96%, a więc chyba sie da ;)

 

Sorka za offtop ;)

Już teraz będe tylko czytał :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

obawiam się, że zmierzyłeś coś zupełnie innego niż zamierzałeś

przy tej ilości szkła i w tym przedziale cenowym trudno oczekiwać sprawności na poziomie 96%. Taką sprawność mają obiektywy achromatów

gdybyś do pomiarów użył dobrej lornetki 7x50 zapewne zdziwiłbyś się wynikiem ponad 100% :icon_wink:

mierzysz jasność powierzchniową zupełnie zapominając o czynnikach dla niej decydujących. W efekcie zmierzyłeś coś co jest kombinacją sprawności optycznej, powiększenia, wielkości soczewki ocznej, winietowania, ścinania źrenic, wyczernienia i rzeczywistej apertury (i może jeszcze kilku innych czynników)

 

taką metodą można próbować określić sprawność obiektywów (też nie jestem do końca przekonany) ale na pewno nie układów bezogniskowych

 

pozdrawiam

 

Zmierzyłem dokładnie to co zamierzałem. Powiększenie nie ma tu żadnego znacznia podobnie jak wielkosc soczewki ocznej bo mierzymy jasnośc powierzchniową. Wyobraź sobie, że patrzysz na białą scianę przez dwa otwory o srednicy np. 5 mm i 10 mm. Ta większa przepuszcza 4x więcej światła, ale jasnośc powierzchniowa wnętrza każdej z nich jest taka sama i równa jasności powierzchniowej ściany. Jeśli chodzi o winietowanie lornetki i ścinanie źrenic to zauważ, że pomiar dokonywany jest w osi instrumentu z dużej odległości, a więc dla bardzo wąskiej wiązki. Winietowanie ani ścinanie śrenicy nie występuje. Można zastanawiać się nad wpływem winietowania obiektywu aparatu, którym robiłem zdjęcie. Natomiast fakt, że wspomniałeś o wyczernieniu i rzeczywistej aperturze świadczy tylko o tym, że nie zrozumiałeś tej metody pomiarowej.

 

Ta metoda jest idealna dla układów bezogniskowych właśnie dlatego, że mierzymy jasnośc powierzciową!

 

Sprawnośc 96% to faktycznie świetny rezultat dla lornetki, jednak osiągalny. Gdyby taki wynik miała BPC 20x60 zdziwił bym sie niepomiernia ale w przypadku Nikona tego się spodziewałem.

 

Jeśli chodzi o sprawnośc obiektywu to istotna jest liczba przejśc między szkłem a powietrzem i rodzaj zastosowanych powłok oraz jkość i grubośc szkła. Współczesne dobre szkło optyczne a takiego zapewne używa Nikon ma transmisję bliską 100% dla całego zakresu widzilnego. Wszystko zależy od powłok. Dobre powłoki wielowarstwowe odbijają poniżej 0,2% światła.

 

Pozdrawiam

Bigos

Share this post


Link to post
Share on other sites

Powiększenie nie ma tu żadnego znacznia podobnie jak wielkosc soczewki ocznej bo mierzymy jasnośc powierzchniową. Wyobraź sobie, że patrzysz na białą scianę przez dwa otwory o srednicy np. 5 mm i 10 mm. Ta większa przepuszcza 4x więcej światła, ale jasnośc powierzchniowa wnętrza każdej z nich jest taka sama i równa jasności powierzchniowej ściany

lornetka to nie dwa otwory

światło wpada do niej przez cała powierzchnię obiektywu, a wychodzi przez całą powierzchnię soczewki ocznej. Obie te wielkości będą miały wpływ na wynik pomiaru bo obie apertury nie są tylko diafragmami ale zmieniają bieg promieni. Nawet jeśli światło będzie się odbijać od słabego wyczernienia to wyjdzie przez soczewkę oczną i tym samym zakłóci pomiar itd. itp.

 

potraktowałeś lornetkę jak czarną skrzynkę, do której coś wpada, i z której coś wychodzi nie zastanawiając się co się dzieje w środku. Mierzysz jasność powierzchniową na wejściu, a potem na wyjściu, nie biorąc pod uwagę żadnego z czynników, które mogą tę wyjściową jasność powierzchniową zmienić

 

być może Twoje pomiary są wiarygodne ale w takim razie podaj podstawy teoretyczne pomiaru

 

pozdrawiam

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zbyt,

 

lornetka to nie dwa otwory

światło wpada do niej przez cała powierzchnię obiektywu, a wychodzi przez całą powierzchnię soczewki ocznej. Obie te wielkości będą miały wpływ na wynik pomiaru bo obie apertury nie są tylko diafragmami ale zmieniają bieg promieni. Nawet jeśli światło będzie się odbijać od słabego wyczernienia to wyjdzie przez soczewkę oczną i tym samym zakłóci pomiar itd. itp.

 

Jeśli rozrysujesz sobie bieg promieni świetlnych w lornetce, zauważysz że jeśli lornetka ma 100% sprawność optyczną, to jeśli wycelujemy ją w obszar o jednorodnej jasności powierzchniowej, to strumień światła, który "wyleci" z drugiej strony będzie miał taką samą gęstość jak ten, który wpadł do lornetki. Będzie to działało w dwie strony tak samo.

 

Spójrzmy na źrenicę wyjściową z pewnej odległości i potraktujmy ją jak źródło światła. Światło, które ona "emituje" to to samo światło, które pada na obiektyw. Różnica polega na tym, że wszystkie kąty pomiędzy promieniami światła padającymi na obiektyw są tu powiększone n razy (przy czym n = powiększenie lornetki), tyle że jednocześnie średnica źrenicy wyjściowej jest n razy mniejsza niż średnica obiektywu. Źrenica wyjściowa (a właściwe to obraz obiektywu) będzie zatem "świecić" z taką samą jasnością powierzchniową jak tło za obiektywem!

 

Spójrzmy teraz na obiektyw z pewnej odległości. Światło "emitowane" przez obiektyw to to samo światło, które wcześniej padło na źrenicę wyjściową. Po wyjściu z obiektywu wszystkie kąty są pomniejszone n razy, ale jednocześnie "emitujący światło" obiektyw jest n razy większy niż źrenica wyjściowa. W efekcie znów jasność powierzchniowa tego obiektywu (a tak naprawdę obrazu źrenicy wyjściowej) jest taka sama jak jasność powierzchniowa tła.

 

Z tego powodu średnica obiektywu oraz soczewki ocznej nie mają znaczenia (przynajmniej jeśli zrobimy zdjęcie obiektywu z dużej odległości (tak, żeby nie przejmować się winietowaniem).

 

Oczywiście, słabe wyczernienie będzie mieć wpływ na wynik (powinno go zawyżać). Podejrzewam jednak, że błąd który się tu pojawi nie będzie duży. Jeśli patrzymy nawet przez słabą lornetkę na niebo obok Księżyca, to ze względu na słabe wyczernienie pojawiają się refleksy, które jednak są wielokrotnie słabsze od obiektu, który jest ich przyczyną. W przypadku obserwacji jednorodnej powierzchni nie powinny one wnosić zbyt dużo do wiązki wyjściowej. To jednak jest tylko moja intuicja i w tym miejscu (że wpływ wyczernienia jest niewielki) mogę się mylić.

 

Nie podoba mi się za to podejście z wyznaczaniem transmisji dla trzech różnych kolorów i liczeniem średniej, bo jeśli dobrze rozumiem, to charakterystykę odpowiedzi aparatu Bigos wyznaczał dla światła białego. Jeśli ta charakterystyka jest różna dla różnych kolorów, to tu może się pojawiać duży błąd. Pozostaje też pytanie, czy do takiej średniej wszystkie kolory powinny wchodzić z tą samą wagą? Chyba lepiej byłoby transmisję mierzyć jednak dla światła białego.

 

 

Pozdrawiam

Piotrek Guzik

Edited by Piotrek Guzik

Share this post


Link to post
Share on other sites

tak sobie oglądam te odblaski w lornetce...

lornetka.jpg

...i widzę że to co się odbija od wyczernienia musi być widoczne na tle wyczernienia :icon_rabbit: czyli nie na obrazie źrenicy który analizujemy. (podobnie jak fałszywe źrenice).

sądząc po zdjęciu będzie to większość fałszywego światła.

 

za to na tle obrazu źrenicy może być widać na pewno różne refleksy międzysoczewkowe i światło rozproszone na szkle.

wyraźnie widać że w tej lornetce im głębiej tym jaśniej (dla ułatwienia kontrast jest sztucznie podciągnięty) i to światło dodaje się do wyniku zawyżając sprawność. ile to może być procent? chyba niewiele, bo większość trafia na wyczernienie, a większość z tego co zostaje nie trafia akurat na obraz źrenicy. ale nie wiem ile to jest "większość" :szczerbaty:

 

dodatkowo, zgaśmy światło przed robieniem zdjęcia żeby nie wprowadzać dodatkowych źródeł odblasków!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jeśli rozrysujesz sobie bieg promieni świetlnych w lornetce ...

właśnie muszę to zrobić bo nadal nie jestem przekonany

szkoda, że autor tego nie zrobił tylko założył, że jest tak jak mu się wydaje i już ... chociaż zupełnie niepotrzebnie wykazał oczywistą liniowość matryc

intuicja i obserwacje mi podpowiadają, że lornetka o większej aperturze i lornetka o mniejszym powiększeniu pokazują jaśniejsze obrazy słabych obiektów czyli lornetki "coś robią" z jasnością powierzchniową i dlatego podchodzę nieufnie do tej metody

 

pozdrawiam

Share this post


Link to post
Share on other sites

intuicja i obserwacje mi podpowiadają, że lornetka o większej aperturze i lornetka o mniejszym powiększeniu pokazują jaśniejsze obrazy słabych obiektów czyli lornetki "coś robią" z jasnością powierzchniową i dlatego podchodzę nieufnie do tej metody

o tej "zaskakującej" właściwości źrenicy wyjściowej też już było w tamtym wątku :P

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zbyt,

 

właśnie muszę to zrobić bo nadal nie jestem przekonany

szkoda, że autor tego nie zrobił tylko założył, że jest tak jak mu się wydaje i już ... chociaż zupełnie niepotrzebnie wykazał oczywistą liniowość matryc

intuicja i obserwacje mi podpowiadają, że lornetka o większej aperturze i lornetka o mniejszym powiększeniu pokazują jaśniejsze obrazy słabych obiektów czyli lornetki "coś robią" z jasnością powierzchniową i dlatego podchodzę nieufnie do tej metody

 

Mylisz tu dwie rzeczy - jasność powierzchniową obrazu, który powstaje w Twoim oku oraz jasność powierzchniową źrenicy wyjściowej obserwowanej z pewnej odległości.

Jasność powierzchniowa obrazu, który powstaje w oku maleje wraz ze zmniejszaniem źrenicy wyjściowej użytego sprzętu. Wynika to z faktu, że bez względu na to, jaka jest źrenica wyjściowa użytego sprzętu (o ile jest nie większa niż średnica źrenicy oka obserwatora), obraz powstaje na całej siatkówce. Jeśli zwiększasz powiększenie, przy stałej średnicy obiektywu, zmniejszasz ilość zbieranego przez lornetkę/teleskop światła (bo masz coraz mniejsze pole widzenia), a obszar na siatkówce, na którym powstaje obraz pozostaje ten sam. Tak więc jasność powierzchniowa obrazu powstającego na siatkówce zmniejsza się wraz z powiększeniem. Z drugiej strony, jeśli mamy stałe powiększenie, a zwiększamy średnicę obiektywu, to zwiększa się ilość zbieranego światła, a dopóki źrenica wyjściowa użytego sprzętu jest mniejsza od średnicy źrenicy oka, powierzchnia "używanej" siatkówki pozostaje stała. Stąd jasność powierzchniowa obrazu na siatkówce rośnie wraz ze wzrostem średnicy obiektywu.

  • Like 2

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

  • Our picks

    • Zobaczyć powierzchnię Wenus.... - mapa promieniowania termicznego (sezon 2020)
      Zacznę od zdjęcia a potem będą technikalia, opisy zbierania materiału oraz informacje o obróbce
      6 maja faza Wenus zmalała poniżej 20% więc zaczął się najlepszy okres kiedy możemy podejmować próby rejestracji promieniowania termicznego powierzchni Wenus. Czas ten potrwa mnie więcej 17-18 maja kiedy to planeta będzie już zbyt blisko Słońca i kontrast zmaleje uniemożliwiając (lub utrudniając) rejestrację tego zjawiska.
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 30 replies
    • Własny guider? Ależ to bardzo proste !
      "Guider? Ależ to bardzo proste". Co to jest guider to raczej większość z nas wie. Jak dobrać jego parametry do posiadanego setupu - uuuuu... tu już gorzej. Nie wdając się w rozważania naukowe chcę Wam dziś zaproponować prosty i świetnie działający guider dla setupów głównych o skali obrazu 1.5 arcsec/piksel i mniejszej, czyli od 1.5 do nieskończoności ( wiadomość dla Taysona).
        • Love
        • Like
      • 44 replies
    • Montaż "Wirus 2020"
      A właściwie montażyk. Ponieważ mam od niedawna drukarkę 3D zająłem się analizą projektu podlinkowanego przez Gayosa w temacie o wydrukach 3D.
        • Love
        • Like
      • 117 replies
    • Astropolis w czasie pandemii - informacje o reklamie
      Nie chcę w tym miejsc rozwodzić się na temat aktualnej sytuacji epidemicznej (słyszymy to wszędzie z dużą intensywnością) więc przejdę od razu do rzeczy. Wielu członkom naszej społeczności wirus skomplikuje życie w sferze ekonomicznej i ten post chciałbym dedykować dla nich (dla nas?).
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 17 replies
    • MGAB-V249 - nowy rodzaj gwiazd zmiennych!
      Gwiazdy zmienne można poszukiwać na dwa sposoby. Obserwujemy losowy fragment nieba w poszukiwaniu obiektów zmieniających swój blask lub korzystamy z archiwalnych danych pomiarowych wykonanych przez różne obserwatoria astronomiczne (np. ASAS-SN, ZTF).
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 14 replies
×
×
  • Create New...

Important Information

We have placed cookies on your device to help make this website better. You can adjust your cookie settings, otherwise we'll assume you're okay to continue.