老在瞧 发表于 2019-3-5 11:27

望远镜快慢的一点看法

本帖最后由 老在瞧 于 2019-3-5 11:33 编辑

尽量准确衡量镜子的快慢估计是搞拍摄的都要面临的问题。我的印象里基本上分为两派,焦比派和口径派。

两种方法给出的数据有时差异很大,不能符合实践中的感受。最近想升级镜子,直面这个问题了,经过搜索和思考,找到
一个衡量方法,介绍一下,大家指正。

要讨论快慢,必须要明确衡量的标准,这个标准是所拍摄图像达到一定的信噪比,而非亮度。
影响这个是入射ccd的光子数(ccd量子效应先不讨论),而望远镜的作用是将远方视野的光聚焦在成像平面上,成像平面一般
相差不太大,先假定相同。这时候影响进入ccd的光量受三个大的因素影响。
第一,视野大小,这个意味着将远方更大范围的光聚焦在焦平面上。这个似乎是焦比的作用机理。
第二,镜子的口径,意味着有更多的光线进入望远镜。这个是口径派的机理。
第三,镜片数对光的折损,镀膜质量对光的折损等。这些不好衡量,不再讨论

具体到我现用的65Q和想升级70SA,先通过星图软件查到两者的视野(6d下),因为比例是相同的,所以直接用角视野进行计算。

65Q:4.88度*3.26度=15.9
70SA:5.86*3.91=22.9
两者的视野之比1:1.44
通光口径之比   1:1.16
两者是相乘的关系,最终光量之比是1:1.67
即70sa用65Q的6成时间到达近似的信噪比。考虑到70SA的成像圈稍大于65Q,差距可能会小一点点。

请用过两者的用家给判断判断是否符合实践的情况。

以上适合折射镜,中心有遮挡的镜子就更复杂一些,除了通光口径的损失,还要计算对视野的减光。







weiguo1688 发表于 2019-3-5 11:40

你想得太复杂了。对于天文望远镜来说,通光量只取决于望远镜的有效通光口径。那焦比是干啥的?一句话可以说得很透彻:焦比决定了单位面积像平面上所能够接收到的光子的数量。这句话慢慢理解一下就明白了。

nameye 发表于 2019-3-5 13:34

weiguo1688 发表于 2019-3-5 11:40
你想得太复杂了。对于天文望远镜来说,通光量只取决于望远镜的有效通光口径。那焦比是干啥的?一句话可以说 ...

单位面积,单位时间。

schwt 发表于 2019-3-5 17:33

焦比,就是光圈数值,摄影里只看光圈不看口径,就是这个原因

老在瞧 发表于 2019-3-5 21:50

weiguo1688 发表于 2019-3-5 11:40
你想得太复杂了。对于天文望远镜来说,通光量只取决于望远镜的有效通光口径。那焦比是干啥的?一句话可以说 ...
再进一步想想,焦比是通过何种原理决定的光子数呢?{:5_296:}

老在瞧 发表于 2019-3-5 21:52

schwt 发表于 2019-3-5 17:33
焦比,就是光圈数值,摄影里只看光圈不看口径,就是这个原因

摄影圈是光圈调节焦比,严格上不是焦比,因为焦距并未改变,是通过通光量的改变模拟,这个应该有换算关系,但是我不晓得。

天文圈的焦比才真是焦比,比较好衡量{:5_283:}

老在瞧 发表于 2019-3-5 22:54

以佳能的328为例,口径是107。F2.8时焦距正好300,F5.6时计算焦距是600

实际的焦距是没有变化的,这个计算焦距仅意味着光强度等同于实际焦距600全开光圈的镜头。

不知这个看法正确否?

weiguo1688 发表于 2019-3-5 23:42

老在瞧 发表于 2019-3-5 22:54
以佳能的328为例,口径是107。F2.8时焦距正好300,F5.6时计算焦距是600

实际的焦距是没有变化的,这个计算 ...

错,是把有效通光口径减小到53mm。焦距没有变化。

xujunyan2011 发表于 2019-3-6 08:58

对于手头的6D而言,影响时间的只有焦比。
F5的70SA比F6.5的65Q快1.69倍。也意味着70SA曝光5小时=65Q曝光8.45小时。

weiguo1688 发表于 2019-3-6 10:38

老在瞧 发表于 2019-3-5 21:50
再进一步想想,焦比是通过何种原理决定的光子数呢?

这个很好理解吧。举个例子,拍摄某一个特定视场的目标,使用相同口径不同焦比的望远镜和相同的成像终端。焦比小的目标在像平面所成的像比焦比大的在像平面所成的像小。这个不难理解吧,焦距不同嘛。ok,相同视面的目标单位时间发射出的光子相同,当然在像平面上接收到的光子也相同,显然成像越大的单位面积接收的光子就越少,成像越小的单位面积接收的光子就越多。

老在瞧 发表于 2019-3-6 10:48

weiguo1688 发表于 2019-3-6 10:38
这个很好理解吧。举个例子,拍摄某一个特定视场的目标,使用相同口径不同焦比的望远镜和相同的成像终端。 ...

你按视场固定来讲,我按成像圈一致来说,这俩是一回事,意见相同

weiguo1688 发表于 2019-3-6 11:19

本帖最后由 weiguo1688 于 2019-3-6 11:21 编辑

老在瞧 发表于 2019-3-6 10:48
你按视场固定来讲,我按成像圈一致来说,这俩是一回事,意见相同
成像圈本身对于单个被拍摄目标来说没有任何意义。除非你的成像圈小到不能覆盖整个目标。有意义的是像平面成像的大小。这个只取决于望远镜焦距的长短。只要望远镜口径相同,在能够完全覆盖目标的前提下,无论焦比多少,相同曝光时间接收到目标发射出来的光子数量就是一样的。唯一不同的是成像的大小。如果后期将成像缩放到大小一致的话,你会发现它们的信噪比也是一样的。结论就是——信噪比是可以用分辨率来交换的。

weiguo1688 发表于 2019-3-6 11:40

本帖最后由 weiguo1688 于 2019-3-6 11:44 编辑

70as焦比是f5,65Q焦比是f6.5。不同口径又不同焦比很难比较。简单一点可以这样考虑,65Q的焦距是65x6.5=422mm,如果有一支望远镜成像大小与65Q完全相同,但是f5焦比,那么它的有效通光口径大约是422/5=84mm。这支84f5的镜子与70as有着相同的曝光效率,不是么?因为它们焦比相同。同时这支84f5的镜子与65Q又有大小相同的成像,不是么?因为它们焦距相同。这下问题就简单了,如果用70as更换65Q相当于将65Q的曝光效率提高到了84F5的效果,但同时你又将分辨率由422mm焦距的效果降低到了350mm焦距的效果。这不,还是用分辨率来交换信噪比!
PS:注意这里说的分辨率是指成像终端上目标所占有的像素多少,不是光学系统的分辨力。

老在瞧 发表于 2019-3-8 22:02

本帖最后由 老在瞧 于 2019-3-8 22:03 编辑

weiguo1688 发表于 2019-3-6 11:40
70as焦比是f5,65Q焦比是f6.5。不同口径又不同焦比很难比较。简单一点可以这样考虑,65Q的焦距是65x6.5=422 ...
看了半天总觉得咱俩说的是一回事{:5_283:}
我的算法简单说就是,视场大小之比*口径大小之比,用于衡量不同焦比和不同口径的快慢。

视场的大小就是焦比,这两个是一回事,而口径则决定了单位度视场的进光量不同。这两者就是乘的关系。
拍摄目标越小,效率越接近口径之比,目标越大则越接近两者乘积之比。


请指点。

weiguo1688 发表于 2019-3-9 10:31

本帖最后由 weiguo1688 于 2019-3-9 10:32 编辑

老在瞧 发表于 2019-3-8 22:02
看了半天总觉得咱俩说的是一回事
我的算法简单说就是,视场大小之比*口径大小之比,用于衡量不同 ...
"视场大小就是焦比”?如何理解?是焦比大的视场大?还是焦比小的视场大?70F5的视场比65F6.5大,这里是焦比小视场大;以前KSON有一款80F4.4的ED镜,它的视场比70F5小,这里焦比小视场也小;这如何解释?事实就是决定视场的不是焦比而是焦距(详见中学物理几何光学)。
“口径则决定了单位度视场的进光量不同”如何理解?口径大了,单位面积进光量会增大么?不是吧。口径越大,总进光量就越大。单位面积的进光量不会有变化,除非你观测的目标亮度不同。
“拍摄目标越小,效率越接近口径之比,目标越大则越接近两者乘积之比”这句话不知道您在表述什么?能用数学方式表达么?

loadinging 发表于 2019-3-9 15:24

weiguo1688 发表于 2019-3-9 10:31
"视场大小就是焦比”?如何理解?是焦比大的视场大?还是焦比小的视场大?70F5的视场比65F6.5大,这里是焦 ...

我感觉大部分中学物理只学了一个光学内容,就是凸透镜的成像特点(倒立的实像),其它的内容啥都没有{:5_290:}

梦中游 发表于 2019-3-9 17:00

其实画一个光路图就很好理解了吧?望远镜的物镜就是一个光子收集器,其口径越大,收集的光子就越多。在这个前提下,单位时间内同口径不同焦比的望远镜收集的光子是一样的,只是这些光子在成像面的分布密度不一样而已。所以科研天文台的望远镜都追求口径大小而不是追求焦比的快慢。
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