鏡子可以用CCD代替嗎？

DJohnM

2016-03-30 08:42:41 UTC

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CCD無法記錄方向，這是天空中的光點，光子從該點進入。

假設您將無反光鏡的望遠鏡對準月球。月亮表面上的每個點都會同時將光子反射到CCD 的每個部分。

您剛剛創建了一個昂貴的，靈敏的環境照度計。不會有任何圖像信息。

我仍然不明白為什麼玻璃中的愚蠢矽作為中間人比光電子學中的智能矽對光子要好，電子中的智能矽最終才可以解釋。如果有幫助，讓CCD具有與主鏡相同的形狀，並以電子方式註冊光子，而不是簡單地將它們反射。

這無濟於事。...“愚蠢的矽”足夠聰明，可以接收來自整個物體的無數光子，並將每個光子發送到膠片或CCD芯片上的正確位置以形成圖像。

光子是從天體發出的。為什麼要重新發送？反射造成的數據丟失可能太小而不能成為優先問題？

來自整個視場的各種物體的光子實際上是隨機的，直到由“計算機”將波前收集並分類為止，該“計算機”重新排列所有的波並將其放置在一個平面上-光學系統。（這些天反射損失非常小。）

SkyGuide

2016-03-30 00:55:25 UTC

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要回答您的問題，我們需要首先顯示每個鏡子所做的工作。

首先，是牛頓式（愛稱“紐特”，由艾克·牛頓爵士發明）：

https://zh.m.wikipedia.org/wiki/Reflecting_telescope#/media/File%3ANewtonian_telescope2.svg

此設計中沒有兩個鏡子

主鏡的作用不僅是反射光，而且還將擴散的光子集中到一個更小的點上。這會使暗淡的物體變亮，這是放大的第一步。（進一步的放大倍數由目鏡完成，類似於小型折射望遠鏡。）

對於Newt而言，輔助鏡將現在集中的光子反射到一個更方便觀察的位置。沒有輔助鏡，您的頭會擋住視野。不需要輔助鏡，實際上許多望遠鏡會將諸如CCD的儀器放置在此“主要焦點”點。

對於哈勃太空望遠鏡，輔助鏡反射了集中的

在所有反射式望遠鏡設計中，主鏡都利用物理定律為最終用戶（無論是人眼還是研究裝備）盡可能多的集中光子，以最大化我們可以看到/檢測到的東西。主鏡越大，光子就越集中，我們就必須處理更多的光子。

更大的更好，但是半智能電子設備難道不能比愚蠢的幾何反射表面更有效地擴散光子嗎？來自遙遠星系的光子在撞擊或以電子方式記錄在CCD或類似光敏設備上的矽原子上之前，先將其撞擊到鏡中的矽原子上會更好嗎？就像鏡子上的所有點都可以產生焦點一樣，我假設**通過一些數學運算（不是我的工作），CCD陣列也可以做到這一點。

天文學的觀測不僅僅是記錄光子，還有很多。例如，查看棱鏡，棱鏡，光柵和濾鏡。 CCD只是記錄光子，而不注意波長。

@Donald.McLean為什麼不直接捕獲所有光子，為什麼要與它們打乒乓球？

出於同樣的原因，飛機逆風起飛。使該技術不受大自然的推動。此外，我們的CCD技術水平更像是Piper Cub，它可以使用獲得的所有幫助，而不是噴氣戰鬥機。通常，我們正在研究的東西已經處於我們可以檢測到的邊緣。 CCD的孤單無法在沒有光學輔助的情況下完成您的建議。

-1

鏡子和鏡片如何工作以及為什麼工作的數學和物理學實際上是相當高級的東西-比使用起來難解釋。另一方面，在無線電波段中，天文學家必須做所有免費的鏡頭和反光鏡的數學運算。宇宙是一個奇怪的地方。

harry

2016-03-30 03:21:35 UTC

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我實際上在一段時間前發現了2D易於縮放望遠鏡的概念（這是鏈接）。我想我們會慢慢放棄折射望遠鏡，因為據我了解，我們正在推動他們現在正處於極限，製造一個更大的鏡子正變得越來越困難（因為要製造出足夠大尺寸的所需質量的鏡子是多麼困難）。但值得注意的是，我無論如何都不是專家，所以我建議一個對這個主題有更多了解的人來編輯這個答案。

編輯：DJohnM的答案中有一個非常好的觀點，所以我想我將在這裡鏈接的內容添加進去（蜘蛛（SPIDER）不僅是大型2D CCD陣列，實際上，它確實在每個檢測器上都有一個微小的透鏡，並且每個檢測器測量一束不同波長的光，因此它可以保留有關光的方向和波長的信息。因此，最初問題的答案是否定的，我們不能只建造一個CCD陣列而不是全尺寸望遠鏡，但是使望遠鏡在兩個維度（而不是三個維度）上可縮放的想法似乎是一個好主意，因此人們正在研究它。

uhoh

2020-01-16 08:49:54 UTC

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由於這裡沒有其他答案同時提及“相位”和“干擾”兩個詞，因此我將從這個方向著手。

在這個答案中，我說

在成像光學望遠鏡（或任何包含眼睛的成像系統）中，每個像素同時被光圈的所有區域直接照射。從距離的給定點開始，望遠鏡將（嘗試）保留到達像素的所有路徑的相位，以使所產生的強度與入射功率相對應。這樣可以使系統獲得最佳分辨率。

這意味著反射望遠鏡的彎曲鏡經過精心設計，以便從遠處獲取所有路徑。給定方向上的物體到達相位像素。來自天空中任何其他點的路徑會完全異相到達像素並抵消為零。這就是每個像素都對應給定方向的原因。

沒有這些曲面鏡，您就無法成像，因為CCD的像素僅將波的信息轉換為強度，而失去了所有的相位信息。沒有相位信息，就無法組合每個像素中的信號來重構入射波。

射電望遠鏡陣列可能像您的像素一樣，但是這些信號被數字化為比特流保持相位信息。相關器計算機採用所有這些階段並重建圖像。如果陣列中的每個天線都裝有輻射熱計而不是RF放大器和基帶轉換器，則相位信息將丟失，並且無論基線多大，都不會受到干擾。

usernumber

2020-01-15 18:46:16 UTC

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我剛剛在房間裡放了一個CCD，每個像素將記錄各個方向的光子。這樣，您將能夠記錄環境光的數量，但不會獲得房間的圖像。

現在，如果要獲得圖像，則對於每個像素，所有光子必須來自同一方向。對於每個方向，來自該方向的所有光子都必須落在同一像素上。為此，您可以使用 camera obscura。

但是，如果僅對每個像素使用來自一個方向的光子，則不會收集太多的光，因此您的圖像會很暗。如果您要拍攝陽光明媚的風景，這是可以的，但如果要拍攝星星的照片，則需要收集所有可以獲取的光。

這是望遠鏡的進來！望遠鏡將收集來自所有方向的所有光子，並以某種方式反射它們，以使來自某個方向的所有光子最終都位於同一像素上。這樣，您可以得到既不模糊也不暗的圖像。

`+1'該演示正確率為99.44％（原斜角參考）。整個[相機可以在角落看到]（https://arxiv.org/abs/1612.07120）和[編碼蒙版]（https://en.wikipedia.org/wiki/Coded_aperture）技術不能不需要成像光學元件，但這可能超出當前問題的範圍。