对《论坛某知名网店的研磨152f5镜面干涉仪测试报告》看法

来牧夫天文论坛有一段时间了，虽然我不是天文爱好者，也不DIY，但我非常喜欢这个版块，可能由于我本身是搞光学这个行业的原因吧。也非常佩服论坛中的各位爱好者自己动手享受制作望远镜的乐趣，看着他们的一个一个作品也很是欣慰惊喜。论坛中的爱好者也水平很高，远超出一个普通天文爱好者的水平，专业的味道十足，水平确实不一般。
      我本人是做光学设计的，我从设计角度以及像质评价角度来发表一下个人对望远镜像质的一些看法。结合《论坛某知名网店出售的手工研磨152f5镜面干涉仪测试报告》来谈一下牛反望远镜加工误差对像质的影响。
      在《论坛某知名网店出售的手工研磨152f5镜面干涉仪测试报告》中展示了很专业也是目前通用的对光学元件检测的方法，那么到底P-V值RMS值是什么概念？对像质的影响又是什么那？牛顿反射望远镜到底有怎么样的成像质量那？
      第一个问题，P-V和RMS值的意义是什么？这两个参数表达了一个面型在加工过程中，犹豫抛光的原因，使得加工出的面型与理想设计面型的误差。P-V值是最低点与最高点之差，RMS则表述的均值。大家都知道，在抛光时，犹豫抛光粉等等诸多原因，加工出来的表面不是理想光滑平面，都是凸凹不平的，当然这个凸凹不平的量是很小的。
      第二个问题，那么这个误差造成的对像质影响又是什么那？这里就要涉及到对像质的评价，其实对像质的评价有很多，不同的仪器看重的评价标准也不一样。对天文望远镜而言评价标准比较客观的有MTF、波前误差（这个就是可以由干涉仪检测的那个值，前面我们说的波前P-V值）、能量集中度（斯特利尔比）。其实3者之间也存在关联的。波前误差为1/4波长时，能量集中度在80%左右，其MTF也接近衍射极限。换句话说此时的像质是不会有任何问题的。因为牛顿反射望远镜只有这么一个反射镜片，所以其精度也就完全决定了成像质量。
     第三个问题，牛顿反射望远镜到底有怎样的成像质量那？大家都知道牛顿反射望远采用的是抛物面为反射镜面，抛物面对于轴上点是理想成像的，但轴外点成像质量是急剧下降的。换句话说，牛反只能对近轴区域成像（视场非常小），如果我们用相机来对拍天体照片，那应该尽可能让目标位于CCD相机的中央位置，而且目标要尽可能小，像月亮这样的面目标就不适合用牛反了。这就是为什么一些牛反使用者，为了使得轴外像质提高采用加装改正镜的方法。
     总结一下，一般波前为1/4波长左右精度的反射镜就基本满足牛反的要求了，过高的追求并没有太多意义。下面我就结合《论坛某知名网店出售的手工研磨152f5镜面干涉仪测试报告》中谈到的干涉检测方法来评价一下光学系统。
     这里我们首先设计一个牛反的抛物面反射镜，其口径D=150，焦距F=750。设计结果见下图。
反射望远镜2维图

理论波前图

回复 1# yuxuegang
帖子还没写完，继续上面的内容。
理论MTF

能量集中度

上面就是设计的理论值，下面我们考虑犹豫加工原因，引进加工误差之后，像质变化情况。我们引进和《论坛某知名网店的研磨152f5镜面干涉仪测试报告》中相当量级的P-V值和RMS值。
引进加工误差之后的波前像差及其干涉图。


引进加工误差之后的MTF

引进加工误差之后的集能度

      引入的误差大概在1/6个波长的数量级，我们可以看到，与之前的理论设计值相比非常的接近，完全满足使用的要求。其实更多的时候我们关注的是加工的精度，但却忽略了牛反更为致命的缺点，那就是视场太小。

那个像擦锅球一样的图吓到我了，，，，，，，，，

支持一下!~!
LZ对下面这个帖子有何看法?
http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-165095-1-1.html

这个我很早之前就看过，这里面的评价标准和我给出的是一样的，方法比较客观。我看到了两个来自中国的镜头，一个是上海的，质量比较差。一个是南京英田的，这个公司的产品很好，我也研究了他们所有的ED镜头。设计的非常不错，像质相当不错了。

楼主的模拟很专业，但是和那个帖子不大相关，因为那个帖子讨论是的虚标的问题。
还是以我给CANON做的镜片为例，图纸CANON标的局部光圈是0.5，根据CANON的反馈，其实0.75都可以使用，但是我们给他代工，只能按优于0.5来做。因为我承诺按他的图纸加工的。

谢谢楼主的支持。
其实一个好东西。是大家共同努力的结果。
不可能在别人指责中产生。
正因为有无数楼主这样的热情支持的朋友。我才可以做得更好！！

看了半天，楼主只是发表了关于牛反成像的分析，没觉得有其他肯定或否定的内容啊。

谢谢楼主的支持。
其实一个好东西。是大家共同努力的结果。
不可能在别人指责中产生。
正因为有无数楼主这 ...
苏鲁锭 发表于 2011-8-5 23:43

                               
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这句话有点问题吧~ 支持跟指责并不矛盾
指责只是提出了缺陷的地方，等于提出问题。有问题就解决，那么东西自然就进步了。
支持同样也可以发现问题，也可以解决问题，东西依然是进步的。
如果只支持，光表扬，不发现问题，不解决问题，或者对于指出的问题不理不睬，那么东西如何提高呢？
目前的顶级那几家工厂or作坊，被指责的型号或者产品，依然很多，很多型号都是在这样的指责中不断的改进的，进而逐渐树立起来的产品标准跟QC。甚至有时候厂家新产品一出来，就骂声一片，随后厂家也大多根据客户意见改进了产品。

我觉得，只要不是恶意诬陷、污蔑、诋毁，那么就算不上什么重大问题。

对天文望远镜而言评价标准比较客观的有MTF、波前误差（这个就是可以由干涉仪检测的那个值，前面我们说的波前P-V值）、能量集中度（斯特利尔比）。其实3者之间也存在关联的。波前误差为1/4波长时，能量集中度在80%左右，其MTF也接近衍射极限。换句话说此时的像质是不会有任何问题的。因为牛顿反射望远镜只有这么一个反射镜片，所以其精度也就完全决定了成像质量。

                               
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請教一下樓主，

Encircled Engery圖究竟看得出甚麼名堂，

一般解釋都是在80%的地方拉條線，

觀察他的半徑是否小於艾利盤半徑，

除此外還能看出系統其他光學品質嗎？

这个能量的集中和系统的品质是息息相关的，我之前也提到了，评价标准之间虽然不同，但确有着联系。

这个能量的集中和系统的品质是息息相关的，我之前也提到了，评价标准之间虽然不同，但确有着联系。 ...
yuxuegang 发表于 2011-8-6 11:22

                               
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我的意思是除了跟理想光學系統比對以外，是否還能看出其他訊息，

因為這幾種評鑑標準，似乎都有其優缺點，也就是互補的功能。

補充一下好了，一般廠商廣告最愛給的就是斑點圖，

但是斑點圖有它的盲點，有時候不是光比較斑點大小，

就能完全解釋光學品質的，我下面臨時畫了一張圖，

假設二光學系統的斑點圖如下，左邊的多數光線集中於較小範圍，

但是有部分光線分布於較廣的範圍，右邊的光線完全集中於某一較大的範圍內，

此時能武斷地說左邊的成像品質優於右邊的系統嗎？

能量集中一般可用于摄影的判断标准。 摄影的要求是80%能量集中在最小要求的半径内. 而艾利斑不太适合摄影镜的判断  斑点图只能得个大概的结果, 不是个精确的结果。
以上图为例，个人认为，如果是目视镜，还需要别的图或数据才好下结论。 如果是摄影镜，那左边的比右边好。

你说的斑点图是最不客观的标准，最主要的要看MTF和波前像差。这两个是最有说服力的。

你说的斑点图是最不客观的标准，最主要的要看MTF和波前像差。这两个是最有说服力的。 ...
yuxuegang 发表于 2011-8-6 14:58

                               
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每種圖表都有他的盲點，上頭我只是故意舉出斑點圖的不足，而這個盲點剛好能用EE圖來補足。

例如如果要辨認像差種類，從斑點圖的圖形是最直覺的方法，即使是新手也能看出個大概，反而是EE圖無法確認。

現在回到我的重點，就是評價成像除了跟繞射極限標準比對外，利用EE圖還能看出甚麼資訊？

上頭那兩個系統無法斷言孰優孰劣，相同的例子我在其他論壇提過，好像也是因為斑點圖大小有爭執，

前者解析度高後者反差高。

每種圖表都有他的盲點，上頭我只是故意舉出斑點圖的不足，而這個盲點剛好能用EE圖來補足。

例如如果要辨 ...
maytel 发表于 2011-8-6 22:30

                               
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    此外也看不出什么咨询了，呵呵。不是很明白你的意思，每个评价方式都有其目的，所以你要评价一个指标的时候，参考状态只有和理想装调对比才知道差距所在。你所说的EE图，主要就是反应能量集中程度，就像它的名字一样，别的含义也就没有了。

此外也看不出什么咨询了，呵呵。不是很明白你的意思，每个评价方式都有其目的，所以你要评价一个指 ...
yuxuegang 发表于 2011-8-7 00:56

                               
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舉個例子來講好了，從斑點圖的形狀你可以看出像差種類，

EE圖據我所知是能準確地定出成像的大小，不像斑點圖受到採樣光線的影響很大，

但注意數據條件斑點圖還是可以判斷出成像大小。

這些都是我所謂不同於跟繞射極限比較的資訊，我相信這些圖表應該不單單只能用來跟繞射極限比較，

否則每次的評價結論都是跟接近繞射極限、達不到繞射極限標準？

其實MTF圖也有他的盲點，最近在某國外論壇也有類似討論，幾乎每個設計師都有他的偏好。

如果你真的想对光学系统有一定了了解，我推荐你看一些应用光学之类的书籍。光学系统评价标准已经很完备了，只是业余爱好者很难理解这些评价标准。
下面一个一个的谈，EE图式看不出成像大小的。成像大小只和光学系统的焦距有关系，简单计算你就知道了。
你又说斑点图收采样影响，只有采样多到一定数量，斑点图反应的信息就不存在问题。同样斑点图也看不出成像的大小，前面说过，成像大小只和焦距有关系。
和衍射极限对比不是说要达到衍射极限，而是是你知道系统的理论值是多少，你得到的值是多少罢了。至于和理论值之间的差距多少合适，这个才是关键的。不同的系统，所要求的也是不一样的。这里就没办法有一个固定的标准。一般对天文望远镜，这类希望获得较高像质的系统而言，波前达到1/4波长或者更优于一些就可以了，这个就是标准了。此时对应的MTF也是有一定的表现的，和衍射值之间稍有距离，但距离很小，一般设计人员会把握。
我之前说的很详细了，每一种评价标准的目的是不同的。MTF反应的只是空间分比率和对比度之间的函数关系，准确是说就是调制度。此外，你希望看其他的一些信息，那就需要看其他的评价，比如色差，有色差的评价，等等吧。
希望你能理解。

如果你真的想对光学系统有一定了了解，我推荐你看一些应用光学之类的书籍。光学系统评价标准已经很完备了， ...
yuxuegang 发表于 2011-8-7 20:46

                               
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我沒講清楚，應該是星點成像的大小。

至於跟繞射極限的比較我懂，我只是希望能找出其他的資訊，如上頭就是我所知道的。

我沒講清楚，應該是星點成像的大小。

至於跟繞射極限的比較我懂，我只是希望能找出其他的資訊，如上頭就 ...
maytel 发表于 2011-8-8 20:13

                               
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    我不知道我表达清楚了没有，每一种评价标准，都像它的名字一样，这就是它的主要咨询，至于你可以从EE图看出斑点大小来，这我是不相信的。每一种评价标准其产生的理论都是单一的，比如，EE就是用来评价能量，MTF用来评价分辨率等等。它产生的理论决定了其用途及咨询。关键的不是这些，关键的是你可以根据自己的需求来知道应该达到多大的量级就可以了，如此而已。别在问我，从你吃什么中午饭，能否知道早饭吃什么了。