牛顿式反射镜的校准容差

    参考外文资料整理下跟各位共享，择取重点加上个人见解，因为核心涉及复杂的光学理论，超出本人能力范畴，我不打算具体说明这些理论，总之仅供参考。

    望远镜都有个衍射极限的问题，抛开工艺问题（本文不谈这个），镜子的理论分辨率取决于实际通光口径，为了达到这个极限，我们需要把牛反的光轴校正到某种精确度。

先见表一:


    表一中有6列，第1列吃英寸表示的口径；第2列是焦比；第3列就是校准容差；4、5列是衍射极限范围，分别用角度和尺寸表示；第6列是注解编号。

    校准容差就是校准光轴时允许的离轴误差，只有光轴偏离在这个范围内，才能使得镜子到达衍射极限（通俗点说就是“光轴是准的”）。表中用角秒表示（表中4寸和6寸的好像不正确，忘记X2了。）。

    衍射极限视野，也就是说镜子并不是整个视场范围内都有同样的分辨力，它实际局限在光轴附近很小的范围内。同样焦比下，口径越大范围越小；同样口径下，焦比越短越小。

表格第6列注解部分（NOTE）：

1.传统的中口径牛反镜，口径和焦比都常见，容易校准，需要偶然间检查下光轴。

2.典型的大口径牛反镜，几乎不可能校准到需要的精度，由于主镜底座和镜筒的强度局限，光轴也不能维持稳定，因此慧差挥之不去。很小的衍射极限视野。

3.传统小到中口径的牛反，非常容易校准，光轴也不容易偏，即使上到口径毫米数等效的倍数也不容易看到慧差。

4.特别为分辨双星设计的牛反，大范围的衍射极限视野，光轴恒定而容易校准。

表二：


    表二是个系统而直观的图表，纵坐标是衍射极限视野（角秒），横坐标是口径（英寸），彩色线是不同的焦比（F4到F12）。三角形的标记位置是“理想值”，这个表三有详细表述。

    表中可以看到大口径真是亚历山大，24寸F12的衍射极限视野仅等同于4寸F5，这当然是因为大口径分辨率高的缘故。


表三：


    表三列出了λ/4精度下4寸到24寸的“理想值”。我的理解，长焦比有利于消除各种像差，而在特定镜面精度下，球面镜跟抛物面将在这个焦比下等同，显然镜面精度越高，球面跟抛物面接近需要的焦比越长。


我的结论跟问题：

1、能充分发挥出分辨率极限的是长焦比的镜子，例如10寸需要F12.2，口径越大需要的焦比越恐怖。在业余条件下，8寸F11.3已经差不多是极限了。

2、口径和焦比关系到牛反校准的难易程度，可以说常见的镜子F5以下已经几乎不可能校准。我用的DOB10是F4.7，容差大概只有70角秒，即目镜端允许偏轴只有0.4mm。我使用3个月以来，“从未”将它校准过，即使我尝试校准一整晚，仍然不能把它校准。18寸F4.5的容差已经降低到32角秒，还没有木星的视直径大，还没有我DOB10的一半，因此可以肯定地说，它的光轴必然是歪的。何况大口径必然是追求轻量化的，光轴根本就没足够强度维持，我不能想象把20寸带着1CM厚钢筒的牛反搬出去是什么情形。

3、“歪光轴”的大牛反有没有意义？答案是肯定的。虽然三个月来我的DOB10从来没有校正准确，我想我三个月的摄影功力也不如很多老手吧，但是拍摄的月面细节还是秒杀那些小镜子的，最根本的原因，还是在于口径碾压，虽然光轴有一定程度的偏差。

4、校准光轴是否重要？是的，这是牛反使用中最重要的一环，光轴的影响远远大于其他。很多人热衷于讨论牛反的中央遮挡问题，这个实际不是问题重点，常见的牛反中央遮蔽都在25%以内，没有证据表明这是个严重影响。相反，校准螺丝轻轻一拧，随时损失超过25%的遮挡影响，实际大家的光轴偏差可能比这个严重得多，却把问题怪罪到中央遮挡上。

5、为什么有人选择中央遮蔽小的牛反？我想这可能是个美丽的错误，实际遮蔽小的镜子最大的好处就是焦比足够长，导致光轴可以轻松校准完成，这个好处看得见。遮蔽25%减少到18%，有多大影响，老天才知道了。

6、抛物面VS球面。前面说过了，达到理想F值的牛反，两者实际是一样的了。不过现在光学工艺的进步，主流是短焦比的镜子了，抛物面是必然的了，抛物面最大的问题就是慧差，我们可以通过慧差修正镜去修正它。但是在某些严格的观察，这不可能，例如双星角距测量，修正镜会导致线性失真，类似于把曲面挤压在平面（这可以解释为何锐度增加，不仅是去掉慧差的问题），这样就导致视觉距离跟实际不同步，出现误差。因此双星测量只有选择长焦比的镜子。

7、激光校准器有没有用？我没有用过，不过我想的确没有任何意义。


首先激光的不能校准副镜，所以仍然需要传统的校准目镜，既然有了校准目镜，还要激光干什么。


其次激光的精度是大问题。以8寸F6为例，校准容差折算，只有0.9mm，你激光一来一回2.5m之后还要保持在0.9mm偏差内，光校准这个就得吐血。就算你的天价激光校准器是准的，你仍然需要把光点调到靶心0.9mm以内，你也许觉得目测0.9mm不算困难，好吧，你看看激光校准器的靶洞和光点大小超过0.9mm没，你只能靠猜去完成校准。这还是F6，如果不幸你用的是信达8寸F4摄影牛，容差降低到只有0.4mm，用激光你只能蛋痛了（虽然星点测试F4此时也同样蛋痛）。


    所以比较现实的做法就是普通的传统校准目镜，用来校准副镜。然后主镜用星点校准，尽量校准。

留存待看

请问有英文原文链接吗？我对这个很感兴趣。

没用过牛反,所以看不懂.等我的小黑到手,用过一段时间后,再来看吧.呵呵.

我看王师傅在试验中，把遮挡从20%扩大到30%，40%上，其实际分辨针孔瑕疵的效果我个人看来区别不太大，亮度下降了一些，对行星观测我没有试验过，对反差的影响不敢断定
还是光轴这个精髓核心问题好多人没有把它给校准到位，在这个前提下，减少遮挡，估计效果更好一些，但好多少，还是要试验证明的

实际大家的光轴偏差可能比这个严重得多，却把问题怪罪到中央遮挡上
深表赞同

shangql 发表于 2012-7-4 12:07

                               
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既然用简单设备（校准目镜、衍射斑）光轴校准不到衍射极限所需要的精度，请问能达到什么精度呢？
光轴偏离 ...

校准到什么程度取决于你一整套设备的精度、天气和你自己的能力。
如果说要具体定量，这超出了我的能力。

光轴偏离确实就是相当于口径减少和增大遮挡。
10寸镜子刚刚偏离光轴的话，大约损失了一寸。
也就是我的DOB10大概是中央遮挡飙升到30%，这估计是我很多时候的使用状态。

很可能你的主镜校准螺丝仅仅拧了1/10圈，你的牛反就只剩下1/3口径，即150的小黑变成50。
觉得很严重？很不幸，我看到的一些信息，大部分人都在这个不幸中。

只需要一些简单的校准，你的小黑就能保持130以上的性能，这个不难。

既然用简单设备（校准目镜、衍射斑）光轴校准不到衍射极限所需要的精度，请问能达到什么精度呢？
光轴偏离是不是相当于口径减少还是中心遮挡。
例如一个14寸的反射镜子 在光轴偏到什么时候相当于12寸 或者是10寸的镜子。
在机械强度不高光轴不稳定，或者说在调整光轴能力一定，只能把光轴校准到某一个精度的前提下，多大口径的镜子能发挥出威力。

坐照 发表于 2012-6-11 09:33

                               
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还是相对的概念，是焦比（F值）的概念，并不是简单的长短问题。
也就是镜面越接近平面，成像质量越高，光 ...

怎么个相对的概念呢？请教一下？
可以找一个大口径的镜子，和一个小口径的的镜子，按您上面发的图，解释一下？可以吗？

astroperson 发表于 2012-6-10 23:48

                               
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但是因为焦距长，所以视面积小，所以光轴歪了并不会在视界里影响成像啊？
...

还是相对的概念，是焦比（F值）的概念，并不是简单的长短问题。
也就是镜面越接近平面，成像质量越高，光轴容许偏差越大。

坐照 发表于 2012-6-10 22:33

                               
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理论的东西我也很难解释得透彻。
你可以简单理解为，越大的镜面，它的曲面越显得明显，导致各种像差越容 ...

但是因为焦距长，所以视面积小，所以光轴歪了并不会在视界里影响成像啊？

astroperson 发表于 2012-6-10 22:24

                               
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实际视野窄和校准程度的关系？还是不明白？怎么体现口径很大，就越难校准呢？
...

理论的东西我也很难解释得透彻。
你可以简单理解为，越大的镜面，它的曲面越显得明显，导致各种像差越容易被肉眼察觉。
好比折射镜，越大口径色差越明显，控制色差也就越难。

坐照 发表于 2012-6-10 22:22

                               
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大口径焦距长，分辨率高，所以实际视野也比较窄。衍射视野跟实际视野是有一定比例关系的。
...

实际视野窄和校准程度的关系？还是不明白？怎么体现口径很大，就越难校准呢？

astroperson 发表于 2012-6-10 21:52

                               
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"表中可以看到大口径真是亚历山大，24寸F12的衍射极限视野仅等同于4寸F5，这当然是因为大口径分辨率高的 ...

大口径焦距长，分辨率高，所以实际视野也比较窄。衍射视野跟实际视野是有一定比例关系的。

坐照 发表于 2012-6-10 20:36

                               
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这是歪多少的问题。
显然业余条件下，口径有某种极限存在，很可能那些半米以上的镜子只是看着美丽，当然 ...

"表中可以看到大口径真是亚历山大，24寸F12的衍射极限视野仅等同于4寸F5，这当然是因为大口径分辨率高的缘故。"

能给解释一下这句话不？

astroperson 发表于 2012-6-8 12:33

                               
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那如果这样说。理论上说大口径的所有镜子，光轴都应该是歪的，而不仅仅是牛反了。事实上，施卡，马卡，RC， ...

这是歪多少的问题。
显然业余条件下，口径有某种极限存在，很可能那些半米以上的镜子只是看着美丽，当然现在我无法证实。
光轴歪是严重影响分辨率的，14寸的镜子，即使性能跌到12寸，也是远远强于小镜子的。
所以还是那句话，光轴尽可能的准。

歪打正着

最后的恐龙 发表于 2012-6-8 16:10

                               
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楼主的帖子非常好，学习了。我遇到过114/900牛反光轴从基本准确到歪的一塌糊涂看目标清晰度差别也不是很大 ...

我边看木星便条光轴看过，最后镜子搬回来用校准目镜看已经歪的不成样子了

菜鸟看晕了 路过