我对信达小黑光轴调整的理解和基于校准目镜的操作
本帖最后由 eefluo 于 2015-12-8 13:38 编辑1、前言
牛反的用户，必然绕不开调整光轴这一课题。入了信达小黑后，基本将牧夫上涉及牛反光轴的文章逐一拜读，站在诸多巨人的肩膀上，收获很多，也能像模像样用校准目镜简单调调光轴（目镜十字线、主镜中心标记环、目镜窥孔（黑点）合一）。然而即便如此，依然感觉知其然不知其所以然，调出来的光轴是否正确心里没底。究其原因，大约因为所看过的文章存在几个不足：（1）只说操作不解释原理；（2）概念和手法有相同也有不同，不同之处不对比分析，不解释原理；（3）更甚者几个观点相互抵触，最典型的譬如副镜中间的大螺丝到底动不动得？说动的也有，说千万不能动的也有，并且，谁都不解释原理。以上种种，逼得我要去读很多帖子，动很多脑筋，做很多操作，也正是因此，所以今天一旦有些领会就迫不及待写帖子与大家分享，本文不敢保证一定正确，但我会尽力将“原理”解释清楚，原理讲清楚了就至少搭建了一个大家可以探讨、试验、修正的思路和操作框架，避免了因无体系而各说各话，说半截子话，到头来让读者一头雾水。
2、关于信达小黑光轴结构的几个公设
文章一开头必须定下几个公设，否则后面的内容无支撑点，也方便日后高手们纠错有清晰的靶点。
【公设（1）】：信达小黑主镜中心标记环，是主镜的物理中心和光学中心，是主镜光轴与主镜筒中轴线的交点。
论证：厂家制镜的初衷，没有道理不把主镜中心标记环处制成主镜的物理中心和光学中心，否则在不会带来其他收益的同时会带来设计制造上很大的麻烦。既然是光学中心，那么光轴必过无疑，为避免口径损失，设计制造中也无理由不将主镜光学中心置于主镜筒中轴线上。可参考下面光路图。
【公设（2）】：信达小黑目镜筒中轴线垂直主镜筒中轴线，且与主镜筒中轴线相交于一点。
论证：这是牛反光路原理，为最一般最简洁最有效率，光路理应如此设计，可参考上面的光路图。
【公设（3）】：信达小黑反射副镜是偏心设计，副镜的光学中心在副镜支柱中轴线上。
论证：（这一点论证起来困难，出错风险大，但是万一出错也不用太担心，因为只会引起后面具体操作过程的修正，而不是全部推翻重来。）
首先要清楚有哪几个部件可以调整副镜的哪几种姿态。反射副镜支柱靠镜筒口端的四颗螺丝，中间大螺丝套一弹簧，对副镜起“拉”的作用，负责副镜在沿主镜筒中轴线方向上的升降，下文简称“升降螺丝”，见下图中的子图3。周边三颗内六角螺丝，对副镜起“推”的作用，负责副镜倾斜角度的调整，下文简称“倾角螺丝”，见下图中的子图1。另外通过主镜筒壁上四颗镙丝调整连接副镜支柱和主镜筒的四根辐条可使副镜在垂直主镜筒中轴线的圆剖面上位移，见下图中的子图4。副镜可沿副镜支柱中轴线左右转动，见下图中的子图2。
如果副镜的光学中心不在副镜支柱中轴线（可认为也是升降螺丝中轴线）上，目前看不到任何好处，但显然会带来两个麻烦：a、调整倾角螺丝时，势必带来副镜光学中心不必要的位移，会让整个光学结构调整过程中各个因素乱麻一样相互缠绕，牵一发而动全身；b、调整好的小黑光路应该是主镜光轴与主镜筒中轴线重合并通过副镜光学中心（结合公设1、2及牛反常识想一想就清楚了），因此如果副镜的光学中心不在副镜支柱中轴线上，安装副镜时，副镜支柱就不能在镜筒正中心，这样或者会使连接副镜支柱和主镜筒的四根辐条长短规格不一，或者会使副镜安装过程繁琐易错，最终都会带来不必要的生产成本和效率下降。
看小黑副镜的结构，从支柱连接点向下（向主镜方向）延伸部分的镜体明显长于向上（向主镜筒口方向）延伸部分的镜体，如果副镜的光学中心在副镜支柱中轴线上，则显而易见小黑副镜是偏心设计（偏心设计的原理见下图.），这符合论坛中大多数的结论，也适合小黑F=5的情况。
因没有进行具体测量和计算，公设（3）的论证算不上严谨，欢迎高手们指正。
3、光轴调整目标
（1）反射副镜光学中心归位：反射副镜的光学中心调整至主镜筒中轴线（即调整好的主镜光轴）与目镜筒中轴线（即调整好的目镜光轴）交点上；（2）反射副镜角度归位：反射副镜过光学中心的法线与主镜筒中轴线（即调整好的主镜光轴）和目镜筒中轴线（即调整好的目镜光轴）共面，并且与后两者都成45度夹角；
（3）主镜归位：主镜光轴与主镜筒中轴线重合。 上述调整目标的理由请参见上面的牛反光路图。
4、基于校准目镜的光轴调整操作（1）首先实现调整目标（1）反射副镜光学中心归位，操作如下：a、先使反射副镜光学中心落在主镜筒中轴线（即调整好的主镜光轴）上。 使用直尺尽量精确测量并调整连接副镜支柱与主镜筒的四个条辐，将副镜支柱中心调整至主镜筒中心，使副镜支柱中轴线与主镜筒中轴线重合即可。b、再使反射副镜光学中心落在目镜筒中轴线（即调整好的目镜光轴）上。 拧松三颗副镜倾角螺丝，使得副镜可以沿支柱中轴自由转动，在目镜筒中插上校准目镜，调焦筒拉到最大，左右90度分别转动副镜，使得副镜反射面与目镜光轴平行（从目镜看去，随着转动角度到达90度，副镜反射面恰好从“面”变为“线”），从校准目镜中观察十字线中心与副镜反射面位置关系，参见下面两张图。左右90度分别转动副镜，副镜在升降螺丝上分别转动了-1/4个圈以及+1/4个圈，使得两个位置副镜的高低相差1/2个升降螺丝的螺距。通过升降螺丝调整副镜的升降位置，直到左右90度两个位置上，从校准目镜中观察十字线中心一个比反射面低、一个比反射面高，比如-90度时，十字线中心高于反射面，+90度时，十字线中心低于反射面，且一高一低的距离基本相等，如下图所示，则可以认为当反射副镜处于0度正对目镜时十字线中心恰落在反射面上，即实现了反射副镜光学中心落在目镜筒中轴线（即调整好的目镜光轴）上。
（2）再实现调整目标（2）反射副镜角度归位，操作如下：a、反射副镜转动角度归位 观察到连接副镜到镜筒的四根辐条组成一个十字线，十字线两个臂的其中一个臂可认为落在主镜筒中轴线和目镜筒中轴线构成的平面上，且平行目镜筒中轴线，下文简称A臂。当反射副镜转动角度归位时，目镜中可观察到A臂的像必然从正中间剖开副镜（将副镜分为对称的两半），并过主镜的中心标记环。具体操作是：用手沿副镜支柱中轴线转动副镜进行角度归位，归位过程中从目镜观察A臂的像出现在副镜中并持续转动至A臂的像从正中间剖开副镜并过主镜的中心标记环即可。如果看不清A臂，可以事先在目镜视野里将校准目镜十字线中的一个臂调整至与A臂的像重合，后续可参考校准目镜十字线中的该臂从正中间剖开副镜并过主镜中心标记环即可，参见下图所示。至此副镜的转动角度已初步归位。此步为副镜转角的粗调，稍有误差关系不大，因为下一步副镜倾角归位过程中还会自然地对副镜转动角度进行精细修正。
b、反射副镜倾角归位 通过松紧三颗副镜倾角螺丝，从校准目镜中观察，将主镜的中心标记环调整至校准目镜十字线中心，拧紧倾角螺丝即可，参见下图。这一步论坛有很多论述。 论证：反射副镜转动角度和倾斜角度归位后，处在主镜筒中轴线上的主镜中心标记环通过副镜反射落入处于目镜筒中轴线上的校准目镜中心，即实现了反射副镜过光学中心的法线与主镜筒中轴线（即调整好的主镜光轴）和目镜筒中轴线（即调整好的目镜光轴）共面，并且与后两者都成45度夹角。（3）最后实现调整目标（3）主镜归位，操作如下： 先拧松主镜底部三个高瘦帅螺丝，从校准目镜中观察，调整主镜底部三个胖矮挫螺丝，将校准目镜窥孔的像（一个黑点）调整至与主镜中心标记环和目镜十字线中心重合，拧紧主镜底部三个高瘦帅螺丝即可，这一步论坛也有很多论述。最后调整结果如下图所示,图中副镜的像并不与主镜的像同心，可看出小黑确实是副镜偏心设计。
论证：操作（1）（2）已经完成了对副镜的调整，操作（3）中实现了校准目镜窥孔在主镜中的像再通过反射副镜反射回校准目镜窥孔，这个结果只能在主镜光轴与主镜筒中轴线重合后方能实现。 5、结语 至此，全文已完成，理论的理解、操作过程是否有问题，欢迎大家指正。调整完成后，小黑实际表现结果还没来得及测试，也欢迎大家通过测试发现问题及提出优改建议，谢谢！
本帖最后由 eefluo 于 2015-12-7 21:37 编辑
占位 占位 写的很好，赞一个！ 占楼并收藏 顶一个 写得很严谨，这样的研究态度值得学习 学习学习 单位里的网络图片打不开，收藏一个先回家慢慢看 3、光轴调整目标
（1）反射副镜光学中心归位：反射副镜的光学中心调整至主镜筒中轴线（即调整好的主镜光轴）与目镜筒中轴线（即调整好的目镜光轴）交点上；
请原谅我看到这句之后就再也没往下看其实LZ仔细看看你贴的第一张图，就知道这副镜的几何中心（我用几何中心这个词，因为副镜只是块平面镜，几何中心等价于光学中心，而我们接下来要讨论的纯粹是平面几何）必须不与主镜光轴、镜筒光轴重合，也就是LZ你说的向里多伸进去点，向外少伸出来点。
然而，看到LZ最后一句，貌似也通过实验论证了的确不能重合哦？{:5_296:}
本帖最后由 eefluo 于 2015-12-10 23:01 编辑
B-2688 发表于 2015-12-10 19:33
3、光轴调整目标
（1）反射副镜光学中心归位：反射副镜的光学中心调整至主镜筒中轴线（即调整好的主镜光轴 ...
感谢你的用心！
我回复几点吧：
1、第一张图，是特地选了副镜偏心的牛反光路图，是为了大家理解后续内容能够对照着图片形象的理解。但是副镜不偏心的牛反光路图，副镜的几何中心确实与光学中心重合的，比如下图。而无论副镜是否偏心设计，几乎可以肯定的是：副镜的光学中心必须与主镜光轴、镜筒光轴重合。这一点上，你的理解不正确。
2、我不是学光学相关专业的，专业术语可能用的不准确，我文中所指的副镜几何中心，应当指图片1上的“斜镜中心”位置，假设小黑副镜是个椭圆，那就是指椭圆长短轴相交点；而文中所指的副镜光学中心，应当指图片1上主镜光轴通过副镜的那一点，或理解成：副镜上负责反射视场中心的那一点。这么一定义，就明白为什么“副镜的光学中心几乎必须与主镜光轴、镜筒光轴重合”了吧？
3、至于你说的“因为副镜只是块平面镜，几何中心等价于光学中心”这句话，在非偏心副镜牛反中成立，而在偏心副镜牛反中不成立。事实上，偏心副镜牛反的通俗理解恰恰可以说成：“副镜的几何中心与光学中心不重合的牛反”。
4、牛反，特别是F值较低的牛反，为何要采用偏心副镜设计，原因可参考原文的图片3。简单和通俗的说就是：副镜靠近主镜一端，光路被主镜聚焦的程度（光路靠近主镜光轴的程度）不如副镜靠近主镜筒口的那一端厉害（F值越低越明显），所以副镜靠近主镜的一端应该要相对再长一些，否则部分主镜边缘反射的光会射出镜筒而不会被副镜反射，造成这部分的口径损失。
eefluo 发表于 2015-12-10 22:49
感谢你的用心！
我回复几点吧：
1、第一张图，是特地选了副镜偏心的牛反光路图，是为了大家理解后续内容能 ...
朋友，我觉得你把问题搞复杂了。在讨论这个问题的时候，考虑平面即可，无需拓展到三维空间请看我这张图：副镜，本没用中心，因为现在你手里的望远镜里的副镜是看得见摸得着实实在在的一块东西，所以给你造成了有个中心的假象。
1，设想一下，在一个牛反里，我们先把副镜作为一条两端没有限制无限延伸的直线，那么，你怎么也找不到 中心 这个点了吧？
2，那为什么我们现实的副镜不是无限延伸的一大块平面呢？因为它遮挡光路啊！遮挡的地方得去掉，那我们应该怎么裁，从哪里下手？看光路图：注意主镜筒光轴和目镜筒光轴垂直并交与O点，所以副镜是一个过O点且与主轴们成45度的位置的直线，这些我们都没异议。接下来，光路EA,FB与主镜筒光轴对称，打到副镜所在直线上我们才得到A、B两点，而裁去A、B两点之外的部分，我们才得到线段AB，确定了副镜的位置。
3，关键点：OB段在x轴的投影必大于OA段在x轴的投影（这一点可以几何证明，在此不赘述）
4，由上面一条，得出线段AB的中点C，必不过O，以此图的位置关系，必在O的右下方
我所要说明的是，这个问题的因果关系。并不是说我有一块副镜，我把它摆在什么位置；而是说，根据光路图的几何关系，计算出来的副镜，就是在那个位置的。
欢迎朋友继续一起探讨
B-2688 发表于 2015-12-11 22:11
朋友，我觉得你把问题搞复杂了。在讨论这个问题的时候，考虑平面即可，无需拓展到三维空间请看我这张图 ...
爪机打字，尽量简短
1、你上面所有文字给出了副镜偏心牛反的原理，对上面所有内容我赞同；
2、这个世界上除了偏心也有非偏心设计的牛反，本坛中对小黑倒底是偏心还是非偏心是有过争论的，但到目前为止尚未出现一锤定音权威的说法；
3、我原文中反复解释小黑是偏心设计，目的是为调整副镜到位的那些操作打下正确的理论基础。但这种解释不能只停留在理论上，否则花了大篇文字去说理论上牛反应当偏心设计，逻辑上也没法论证小黑就一定是偏心设计，毕竟，小黑是个低价的入门镜，为生产成本而采用非偏心设计也不是不可以；
4、我俩无本质上的分歧，不过我坚持的是要以最大努力摆事实讲道理，说明小黑偏心设计在事实上具有极高的概率，否则全文都是无本之木，会闹笑话的；
5、建议停止对行文方式喜恶差异的争论，把重心放在＂原文这么理解倒底对不对？原文这么操作倒底对不对？＂这个关键问题上来.
本帖最后由 gs3c 于 2015-12-12 08:34 编辑
小黑当然是偏心的，这个定论我来下，lz的理论一堆还看不出是不是偏心…… 本帖最后由 gs3c 于 2015-12-12 08:50 编辑
其实没那么麻烦，调光轴就是做到三点一线，角度正确就行了。厂家的校准工装来保证offset偏移量。而这个工装成本也就20块钱，所以不存在低端产品不采用offset的说法。另，offset的本质的副镜与副镜斜切粘的位置或者高度，所以一秒就能知道是不是offset设计 本帖最后由 gs3c 于 2015-12-12 08:53 编辑
b2688的观点也是我大宝剑校准器的设计原理，我比较赞同 gs3c 发表于 2015-12-12 08:50
b2688的观点也是我大宝剑校准器的设计原理，我比较赞同
GS，大宝剑最后一步定位后安装副镜有啥技巧吗，总是不能确定大宝剑有没有贴合副镜 小黑所有螺丝都动了，也在纠结怎么校准光轴中，看了很多文章，就是没有一个确定的答案，返厂至少要300多，两个多月了，不知道怎么办了，感谢楼主 星星缘 发表于 2015-12-13 16:41
小黑所有螺丝都动了，也在纠结怎么校准光轴中，看了很多文章，就是没有一个确定的答案，返厂至少要300多， ...
快使用大宝剑 早用造好
wenzp 发表于 2015-12-12 14:25
GS，大宝剑最后一步定位后安装副镜有啥技巧吗，总是不能确定大宝剑有没有贴合副镜 ...
左手同时按着大宝剑和副镜斜切右手紧螺丝，三个顶丝刚刚触到就行（以激光点不动为准） 然后推出大宝剑 再单独用激光2次校准并紧上螺丝就行了
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