实例探究
Mikrotron GmbH，成立于1976年，位于德国慕尼黑境外，为工业，工程，科学和体育的挑战性应用提供了全系列的高速影像解决方案。该公司设计，生产，分销和租用高速相机，图像记录系统，软件和图像处理组件。Mikrotron的极端慢动作录音使客户能够优化制造工艺，提高产品设计，彻底改变质量管理和分析运动。
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行业：
实验室设备和自动化实验室设备和自动化
应用：
光谱成像光谱成像
Mikrotron帮助科学家研究太阳表面的惊人细节
发布08/03/2020
高速Mikrotron相机可降低大气失真的影响
瑞典1米太阳望远镜(SST)位于拉帕尔马的加那利岛，是世界上领先的高分辨率太阳观测设备。它由斯德哥尔摩大学天体物理系的太阳物理研究所(ISF)运营。该研究所的研究主要是为了获得关于太阳大气层外层的知识，外层由磁场主导。
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| 瑞典太阳能望远镜 | |
利用瑞典太阳望远镜记录的观测数据探索太阳的奥秘。该望远镜系统观测太阳的60 × 60弧秒，相当于太阳表面43,320 × 43,320千米。这片面积是地球表面的三倍多，但只占太阳表面的0.03%。
该望远镜采用自适应光学来减少大气畸变的影响。大气失真是由地球的大气造成的，它使光线向任意方向弯曲。这就是为什么星星似乎在闪烁，太阳似乎在日落时泛起涟漪的原因。如果没有自适应光学，瑞典太阳望远镜将产生模糊的图像。
自适应光学概念
瑞典太阳望远镜的自适应光学系统由瑞典研究委员会资助，由一个夏克-哈特曼波前传感器和一个变形镜组成。Shack-Hartmann波前传感器是一块玻璃板，上面蚀刻了许多透镜，将望远镜的瞳孔细分为85段。每个部分都是太阳的独立图像。当大气干扰图像时，它会导致图像偏移，而这种偏移对于每个部分都是不同的。这些位移被测量，并转化为对可变形镜子的指令，这样镜子就会有一个形状来补偿变形。
以上示意图显示了Shack-Hartmann波前传感器的原理。在左侧，它表明，当没有气氛时，输入光线保持平行。波前是飞机。在右侧，在有大气失真的情况下，大气弯曲的光线以不同的角度撞击透镜。波峰是波纹状的。可变形镜连续反应以补偿换档。
上面的照片显示了波前传感器光束，包括Mikrotron相机、Shack-Hartmann透镜阵列、重成像透镜和一个可移动的场阻。一个宽带滤光片选择绿光，而一堆棱镜和分束器将部分光线转移到波前传感器。
对高速设备的需求
问题是大气变化很快，所以这必须非常精确，而且频率非常高。瑞典太阳望远镜的自适应光学系统每秒至少要矫正变形镜几百次，最好超过1000次。这需要高速设备。
这eo.sens®Mikrotron的CL高速摄像机安装，现在用于记录由Shack-Hartmann波前传感器形成的图像。创建的蜂窝图案由太阳的许多小图像组成，每个小瞳孔产生的一段。随着图像被发送到计算机，它已经被处理了。当接收到相机图像的最后行时，计算机已经计算了整个瞳孔的相位变化。然后，只需计算如何塑造镜子以产生反相变化。在一秒内，提取2,000个图像，预处理和测量。
左边的图像是由Shack-Hartmann波前传感器记录的eo.sens®CL高速相机。你可以看到它的透镜是如何将望远镜的瞳孔细分为85段的。每个视频由1000张图片组成。摄像机以每秒2000帧(2khz)的速度运行。望远镜稍稍指向一个小太阳黑子的一侧，也就是子图像中的黑子。
此图像显示瑞典太阳能望远镜的界面观察者。绿色框表示Lenslet阵列的子图像。小的红十字显示通过软件计算的这些子图像中的偏移。然后将偏移转换为可变形镜的命令。
提供原始数据
在瑞典太阳能望远镜，两者的数字增益和固定模式噪声（FPN）校正都被关闭以确保eo.sens®CL提供原始数据。“我们不希望相机进行任何校正的原因是我们的光学系统本身并不完美，而且还会导致每个像素的增益和偏移量的变化，”一位研究工程师解释说。“所以我们测量了整个光学系统的暗场和平场，并使用我们的软件进行校正。”一个例外是黑色电平偏移。它被相应地提高，以确保即使在完全黑暗的情况下，像素值始终大于0。”
当被问及相机的最佳功能时，工程师提到了其不妥协的速度和优异的性能。他还突出了它的易于处理。“它不需要固件更新和专有工具。串行接口ASCII也易于使用。它非常坚固，紧凑，其螺孔非常良好，使其易于安装。”