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天文攝影的感光元件 (1) : 尺寸與成像、視角和採樣

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最後編輯時間: 西曆2023年05月22日   oldmiow   天文攝影單元式入門教學系列 天文攝影的感光元件 (1) : 尺寸與成像、視角和採樣      感光元件在天文攝影中起到關鍵作用,負責 記錄 鏡頭匯聚的「光」所形成的影像。這時,感光元件的幾何尺寸,也就是其大小,便關係甚多,比如影像涵蓋多少視野、曝光的影像品質等等。 § 成像與焦距      望遠鏡跟鏡頭,本質上是同樣的東西,最簡單的望遠鏡或者鏡片,就是一片凸透鏡,也就是一般認知中的放大鏡,凸透鏡可以 將光匯聚,並在焦面位置形成影像。        要匯聚光線,除了以透光的透鏡 折射 ,也可以鍍有反射膜的鏡面反射,因此也可以見反射式望遠鏡,或者折反射式的望遠鏡及鏡頭。這些望遠鏡或者鏡頭,多半有多於一片的反射鏡或透鏡,以修正單一鏡片無法解決的像差問題,但整體而言,這些鏡片綜合起來的效果,是等效的凸透鏡或者凹面鏡,如此才能形成放大的成像。      不論是怎麼樣的望遠鏡還是鏡頭,只要「光學焦距」這一性質一樣,那 其 形成放大 成像的能力就是一樣的,換言之, 雖然成像的範圍可能因爲望遠鏡的光學設計和機械設計,而有所不同, 但相同的物體在相同的距離下拍攝,則物體在成像面上的實體大小 (長、寬、大小) 是一樣的, 比如下方 (圖一) 所示。 圖一,兩支焦距相同的望遠鏡,雖然其成像的範圍可能不同,但放大成像的能力是一樣的。 § 感光元件的尺寸與視角      一般的感光元件,其長寬大概介於數毫米 (mm),至數十毫米 (mm) ,下方 (圖二A) 是個實際的半導體感光元件,整個封裝尺寸正好爲長寬1公分的正方形,大概是成人小指指甲的大小,中間的矩形區域是實際的感光元件晶片,其上大部分便是感光區域。 圖二A,半導體感光元件 MN39483        而下方 (圖二B) 是另外一個半導體感光元件的感光區域放大照,可見許多顆粒狀的像素,像素的大小爲數個微米 (µm) 。1mm是 1 / 1000 公尺,而 1µm是 1 / 1000000 公尺 。諸如單反相機或者手機上的相機等等產品,也都有類似的感光元件,作爲記錄影像的工具,根據感光元件尺寸和像素尺寸的不同,在整個感光元件的晶片上,可以包含數百萬乃至上千萬個像素。 也就是一般所說的幾百萬或者幾千萬畫素。 圖二B,半導體感光元件 OV508AC 上的像素      感