望远镜快慢的一点看法

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。

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。

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。

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

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？

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

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？

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。

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。

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。

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

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。

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。

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
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。

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？

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

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。