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牛反光轴校准原理之我见（欢迎各位同好拍砖）

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shgyxs 发表于 2012-11-1 15:38 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自： 中国–河北–秦皇岛 联通

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   最近看到很多牛反光轴调整的相关帖子，深感牛反光轴校准的重要性。对于牛反光轴的调整，自己也做了多次。但还是有一些理论上的东西不是很清楚，因此把自己对牛反光轴校准原理的理解作一简述。真诚的希望各位同好对本文中的观点提出疑问、批评指正。只有发现问题，纠正理解的偏差，才能找到正确的解决方法。最大的发挥器材的潜力。
   关于牛反光轴校准的原理简单的说，即两个前提，一个光学中心点。（见下图）
   第一个前提：主镜中心点A应位于镜筒中心轴（X轴）上。否则镜筒前端很有可能遮挡部分入射光线。通过望远镜的最小有效倍率以及目镜的表观视场，可以计算出望远镜的真实视场角度。例如信达小黑，其最小有效放大倍数为150/5约30倍，如果目镜的表观视场为50°，则真实视场角度为50°/30约1.67°。tan(1.67°/2)X630=9.2毫米（630毫米为主镜至镜筒最前端的距离）。这个距离小于主镜边缘至镜筒内壁的距离（如果在低倍率下采用广角目镜有可能产生遮挡，随着倍率的增高遮挡的问题逐渐消除）。所以主镜如果居中则镜筒前端不会遮挡入射光线。调整主镜的过程即为主镜中心轴与X轴重合的过程。
   第二个前提：目镜调焦座中心轴（Y轴）垂直于镜筒中心轴（X轴）并相交于点B。关于这个前提产生的原因我更倾向于《剑桥天文爱好者指南》中的说法，即“尽管副镜不一定非要严格地将光线翻折90°(2个45°)，但90°是最为高效的设计，因为这样所需的目镜调焦座和斜镜的尺寸最小”。如果Y轴仅仅垂直X轴但无交点，那么这台望远镜无法在充分发挥最大口径时获得光轴的准直。
   一个光学中心点就是指副镜的光学中心点C。点C应为完全反射主镜汇集光柱体并与X轴成45°时副镜与X轴或Y轴的交点。其实光轴校准的过程就是X轴与Y轴的交点B与副镜的光学中心点C相重合的过程。由于信达小黑的副镜采用了偏移设计，因此C点并非副镜的中心点或形心点。采用偏移设计的好处是减小了副镜的尺寸，降低了遮挡率。
未标题-1.jpg
牛, 拍

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购买望远镜就在牧夫天文商城
空隐澈 发表于 2012-11-1 15:41 | 显示全部楼层 来自： 中国–重庆–重庆 联通
专业

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shgyxs
感谢朋友帮顶，如果能提出相关的疑问，本人将万分感激。  发表于 2012-11-1 15:46
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hy2016 发表于 2012-11-1 15:56 | 显示全部楼层 来自： 中国–广西–玉林 联通
因为专业，所以提不出疑问……

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shgyxs
谢谢同好点评，如果真的很“专业”就不用写贴了。只有找到理解的偏差才能在实践中做好。  发表于 2012-11-1 16:10
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mileszhou 发表于 2012-11-1 16:13 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–杭州 电信/数据中心
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zhangxuebing 发表于 2012-11-1 16:23 | 显示全部楼层 来自： 中国–江苏–无锡 电信
没完全看懂，继续学习
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mileszhou 发表于 2012-11-1 16:27 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–杭州 电信/数据中心
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fyjs 发表于 2012-11-1 16:38 | 显示全部楼层 来自： 中国–山东–德州 联通
收藏，学习。

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shgyxs
感谢帮顶  发表于 2012-11-2 17:06
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mileszhou 发表于 2012-11-1 17:01 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–杭州 电信/数据中心
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vwuvwu 发表于 2012-11-1 17:15 | 显示全部楼层 来自： 中国–广东–广州 电信
虽然没有研究过牛反，但是我对牛反的理解和lz相同
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沈阳老裴 发表于 2012-11-1 17:30 | 显示全部楼层 来自： 中国–辽宁–沈阳–铁西区 电信
本帖最后由 沈阳老裴 于 2012-11-1 17:54 编辑

贴张截图供大家参考，多余的话不说了。大家请看我加红线的位置


1212.jpg

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shgyxs
感谢沈阳同好的回复。对于附图我的理解是您认为B轴与C轴是不同轴的，即主镜筒中心轴与光轴中心不会重合。但对于信达小黑的副镜由于采用的偏移设计使得A轴与B轴相交而非与C轴相交了。见下图。  详情 回复 发表于 2012-11-1 19:26
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 楼主| shgyxs 发表于 2012-11-1 19:26 | 显示全部楼层 来自： 中国–河北–秦皇岛 电信
本帖最后由 shgyxs 于 2012-11-1 19:35 编辑
沈阳老裴 发表于 2012-11-1 17:30

                               
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贴张截图供大家参考，多余的话不说了。大家请看我加红线的位置

感谢沈阳同好的回复。对于附图我的理解是您认为B轴与C轴是不同轴的，即主镜筒中心轴与光轴中心不会重合。但对于信达小黑的副镜由于采用的偏移设计使得A轴与B轴相交而非与C轴相交了。见下图。
1.jpg

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沈阳老裴
你可能理解错了。你可以看下你的小黑，假设你的光轴是正的，不加目镜，你从调焦筒口观察副镜，不知道你是否能看到同心圆，如果看到的是同心圆，那么你所说的信达的副镜偏移设计是A轴与B轴重合就是有问题的。  详情 回复 发表于 2012-11-1 21:34
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沈阳老裴 发表于 2012-11-1 21:34 | 显示全部楼层 来自： 中国–辽宁–沈阳–铁西区 电信
shgyxs 发表于 2012-11-1 19:26

                               
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感谢沈阳同好的回复。对于附图我的理解是您认为B轴与C轴是不同轴的，即主镜筒中心轴与光轴中心不会重合。 ...

你可能理解错了。你可以看下你的小黑，假设你的光轴是正的，不加目镜，你从调焦筒口观察副镜，不知道你是否能看到同心圆，如果看到的是同心圆，那么你所说的信达的副镜偏移设计是A轴与B轴重合（相交？垂直?)就是有问题的。

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shgyxs
根据GS2C的帖子，感觉我的理解没有错。A轴与B轴垂交即为14楼B图；A轴与C轴垂交即为14楼A图。A轴的位置发生了变化。另从目镜筒看副镜为同心圆。  详情 回复 发表于 2012-11-2 09:39
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沈阳老裴 发表于 2012-11-1 21:36 | 显示全部楼层 来自： 中国–辽宁–沈阳–铁西区 电信
对于信达所谓的OFFSET设计，我一直没能找到准确的解释，不知道谁有？能否提供一下解惑啊？

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mileszhou
我不懂牛反设计，但个人认为，offset的目的是为了减小遮挡。由于副镜的约45度的倾斜，副镜长轴两端离开中心的距离，在保持相同的暗角的条件下，是不同的。接近主镜端要长些。可能这就是所谓的OFFSET设计。 纯属个人  详情 回复 发表于 2012-11-1 21:53
gs2c
offset就是B图的情况  详情 回复 发表于 2012-11-1 21:52
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gs2c 发表于 2012-11-1 21:51 | 显示全部楼层 来自： 中国–上海–上海–普陀区 电信/静安区电信
本帖最后由 gs2c 于 2012-11-1 22:04 编辑


                               
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2011-3-3 09:51 上传
下载附件 (30.2 KB)



网上找到了个图 正好说明问题。
a是未经过偏心调教时光轴的样子，此时主镜中心副镜中心在同一直线上，但是焦点却偏移了，但对于f6以上来说偏移量很小，几乎可以忽略不计。（适用于f6以上焦比）

b经过副镜偏心调校后光轴最准的样子（适用于所有焦比，f5以下焦比做到这一步尤为重要）但是做星点测试看失焦环的时候会发现黑影不在正中央！这就是信达的offset设计

c是设计的时候忽略了副镜偏心，在这种情况下只能通过向下移动副镜和调整主镜角度来达到b的效果（适合f6以下所有没有偏心设计的牛反，也可用于顽固光轴不正的调校）做星点测试看失焦环黑影在正中央！且做星点测试时只需调整主镜（参见文佳的调视频教程）



当然还有第4种情况，那就是B的副镜加大版本，相当于把b图副镜虚线的位置填满。此时光轴最准，且星点测试时黑影在失焦环正中央。唯一的缺点是增加了些许遮挡。

下面的英文网站可做参考
http://www.backyardvoyager.com/collimationFAQ.html

最后：了解原理后各位大胆的调吧，短焦牛反的光轴调校并不神秘！

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wdzr_826
是不是可以这样说，在“offset”设计下有一部分主镜反射光有可能不能由副镜反射，从而损失一部分光  详情 回复 发表于 2013-1-29 14:02
shgyxs
谢谢gs2c同好提供的资料，获益匪浅。  发表于 2012-11-2 17:07
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gs2c 发表于 2012-11-1 21:52 | 显示全部楼层 来自： 中国–上海–上海–普陀区 电信/静安区电信
沈阳老裴 发表于 2012-11-1 21:36

                               
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对于信达所谓的OFFSET设计，我一直没能找到准确的解释，不知道谁有？能否提供一下解惑啊？ ...

offset就是B图的情况
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mileszhou 发表于 2012-11-1 21:53 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–杭州 电信
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 楼主| shgyxs 发表于 2012-11-1 22:00 | 显示全部楼层 来自： 中国–河北–秦皇岛 电信
mileszhou 发表于 2012-11-1 16:13

                               
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个人认为，你这里说的是调整的目标，而不是前提。达成这个目标的前提取决于采用的方法。对于采用激光准直仪 ...

首先感谢mileszhou同好抽时间回复本帖，并且在文中提供了很多的想法和思路。本人由衷的感谢。下面对于一些问题谈谈自己的理解。
1.关于是“目标”还是“前提”的问题。在我们讨论牛反光轴校核原理时是否应假定所有的元器件均是完美的，不存在这样或那样的缺陷。“目标”的意思是我们调整的方向，而“前提”的意思是只有这种条件下才能实现某种目标。简单地说在分析原理时它们是前提，在光轴调整实践中它们是目标。
2.您说的5个前提我也非常同意，但2、3、5条属于元器件的问题应该不在原理讨论范围内。在光轴调整实践中第2条很重要。
3.在满足二个条件时激光在副镜上的点就应位于主镜筒的中心轴上，一是副镜座中心位于镜筒中心，二是副镜位于目镜筒的中心并呈正圆形。条件一通过测量便可完成。条件二只有通过校核目镜才能完成。而激光准直仪是无法调整的。
4.关于调焦座、副镜和主镜自成一个自洽体系，却与镜筒无关。这是我最担心的，因为前面我们已经把镜筒中轴做为参考轴。调焦座、副镜和主镜都与它有着直接的联系，如果去掉这个参考轴那么这三者之间的位置关系如何评判呢？
5.对于误差一般较小，所以可能可以忽略这一点我持保留意见。即使有轻微的暗角，也说明我们的望远镜损失了口径（本来我们爱好者的望远镜口径就比较小）

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mileszhou
我在后面作了一些补充，即光轴调整由两个目标： 1。使平行于主镜轴的光垂直地透射到CCD的中心； 2。使主镜轴和镜筒垂直。 目标1可以通过星点验证，是正确成像的基本要求。目标2在没有镜筒的牛反中毫无意义。在没有  详情 回复 发表于 2012-11-1 23:39
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mileszhou 发表于 2012-11-1 23:39 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–杭州 电信
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ghfgfh 发表于 2012-11-2 08:06 来自手机 | 显示全部楼层 来自： 中国–天津–天津 电信/电信/IDC机房
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mileszhou 发表于 2012-11-2 08:56 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–杭州 电信/数据中心
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