牛顿反射式天文望远镜的利弊

有什么抬高不抬高的，工程师都搞工程去了，哪里有空。大家水平不一，有问题论论，取长补短，学习学习。

[quote:930342807a="david Li"]WZC同学,这场争论是你先挑起来的吧?一发贴就是教训的口气没错吧?首先压低别人抬高自己的不是我吧?DLM朋友一开始讲话也不客气,我不也很耐心的解释吗?

   不要怪我，年青人多少有些冲动。      

      本文也是主要谈牛反调光轴的重要性的问题,这你也同意吧?当然本文也有不严谨的地方,那不是本文的重点所在吧?你也不该抓住枝节借题发挥吧?我没有说和高端的器材比,廉价牛反像质极佳之类的话吧?始终都是谈调前和调后比较的问题,再就是和国产折射镜比较,也都是当时的真实感受,尽管这台折射镜很贵,单也不算高端器材,还是传统的镜子吧?我甚至连牛反和施牛都没有对比吧?我没有说使用过很多镜子,还是觉得原来的150F5牛反好吧?我说的是还是钟情于牛反对吧?你不是说也要上高精牛反吗?你说来说去就是谈和高端器材的对比,这没错吧?现在你说别人贬低你抬高自己你也不舒服了吧?后来我也有机会使用过不少镜子,如果都要和廉价牛反比,我不会写这样一篇文章吧?

     举个例子,大家讨论国家改革和百姓生活水平的关系问题.有个同学上台发言:''经过20年改革,人民生活水品有了很大的提高,不少同学都买了高档家用电器,我们有些同学还买了TSA-102S镜,要知道我们原来连个小双筒望远镜都买不起''.这时有个同学举手上台:''这都哪跟哪呀?你们知道发达国家人家是怎么生活的吗?你们这也叫生活?简直是苟延残喘!''是不很象我们这场争论呢?
     
      大家都还是注意一下自己语气,以讨论为主!
     
      算了,也不争什么了,免得大家都走极端,也不可能说服对方,还是以学习交流为主吧!但我也要说,WZC同学你以施密特系统来比较几乎最廉价的器材是不妥的,用途也不一样没有可比性,虽然我明白你的本意.其实就光学原理来说,最合适的还是同类产品对比,目视和目视,摄影和摄影的对比.我们要的是普遍性,不是特殊性.
      普通双片消色差镜,做到F5和F10,F15的像质是肯定没法比的,相信各位也同意.
     
      同理,抛面牛反在F4时和在F8时也是不同的,F4的视场变形要大,边缘像质恶化,不论你如何提高表面精度,这是本身的特点决定的.
      所以F5是各种目视器材的临界点,因为这还涉及到目镜的控制能力问题.
那么就同等加工精度而言,同类光学系统器材我们选择主镜焦比小一些的应当来说像质是会好一些的,这个结论对于反射镜和双消是适用的.一个高精度F4的牛反,和一个普通F10的牛反可能价格差别是很大的,但它们要达到同样的极限像质后者付出的代价还是低得多的.而前者还不能解决边缘像质的问题.同样的,C9.25和C8的镜子,主镜的焦比C9.25的要比C8小,又都是球面,在同等安装精度的情况下,大焦比的就比小焦比的要求高,焦比越大越是如此,尽管两者都有好的表现,但在用户中还是有个体差异的说法和C9.25像质好于C8,原因在于安装精度无法实现光学系统的理想状态.以C家的加工标准和质量控制,不应当出现个体光学器件加工精度级别影响到像质程度的差异.这也是在强调选择反射类镜子时主镜焦比尽可能小些的含义所在.尽管组合焦比达到F10,但主镜确焦比却很大.还是球面,就更是如此.

      至于反差的问题,是各光学系统本身的特点决定的,折射就比反射的大,不一定所有的人都会认为反差大就好,也不一定所有的人会认为反差小就不好,用普消折射镜举例,同等品质的大焦比的就比小焦的反差小,在摄影的时候尤其是拍星云,可能反差小的边缘结构就没有反差大的清晰,但在目视时,可能就会觉得反差大的镜子亮度会低一些,而反差小的就高一些.这取决于各人的感受.当然APO有些是可以用材质来改变的或者在设计时引入这一参数,所以APO可以在大焦比的条件下体现出较高的反差,使得我们有时后不能用传统的光学规律来衡量它,也会使得有些同好对反差的理解同传统的概念有不同.同样施卡,马卡,F10和F15反差也是不同的.也就是说同类同口径镜,遮挡大反差也大,因为相对口径缩小了.对于国外的评测,其实也是鱼龙混杂,不乏枪手的搅和,要买贵重的器材最好事先对比一下再作决定不迟.去年北美的汽车协会就颁布了新的标准,使其更符合实际状况,结果日本车普遍缩水调低了标称马力值.所以很多东西都是商业运作.

     高桥的发展也是从低到高的,早期的产品,还不见得比现在国内的品种丰富,威信也一样,南京天仪在80年代的产品无论是价格上还是品质上都是很有竞争力的,可是计划经济时代的产量比商品经济时代的产量还大得多,到80年代末几乎都停产了.这实在是很可惜.如果从那时起发展到今天,我们就会有自己响当当的器材,但我们没有自己的消费群,成本体制都是原因.面向的市场也很窄.我国现阶段天文器材还处于早期发展阶段,会有各种各样的问题.

      PANDA999 朋友的127F6.5折射国产镜如他所说,表现也是很优异的.当然这也还涉及到个人主观感受问题,现在的问题在于市场上的厂家不考虑质量,只考虑成本,很多不合格的产品一样流入市场,同样的产品本可控制得很好,结果在效果上大打折扣,就那EQ5为例,OEM的产品就比内销的要稳定.这已经不是水平问题,而是认识问题了.

      也希望这个贴子能够吸引更多的器材玩家,DIY高手和理论高手进来,把技术问题讨论透彻一些,也不要仅局限于几种光学系统,各种类型都讨论全面些,以期对各种层次的同好都有所助益.[/quote]

就反差而言,我们都知道焦比的影响,对于折射,反射,是类似的,但我没有仔细钻过这方面的理论问题,比如说,折射比反射要高,大家都知道,但原理是什么?我没有看到过相关的文献,限制口径或者说降低焦比是一个办法,当然不是增加中央的遮挡而是边缘,也有同样效果.增加中央遮挡会产生衍射的问题,但孔径比也同时缩小了,为何反差也随之缩小,我的确不了解其光学原理,希望有同好能就上面两个问题能探讨一下,在下也希望有所了解.学习学习.      

     再有一个问题,在很早的时候,就有不少文献谈道过手工磨制反射镜的检验问题,我也读过牛玉石先生的 60厘米反射镜制作一书,在检验时有条件的可以用恒星作为点光源,大部分的同好用的是手电电珠,且还要尽可能模拟成点光源,手工磨制的镜片精度可以达到1/20波长,或者严格的说,是用傅科刀口法可以检验到1/20波长精度,那么这个波长指的是什么标准?这个波长与激光干涉法的波长差别在哪里?它们的最终精度差别会是多少?其光源强调的是点光源或近似点光源.大家讨论讨论.

      WZC同学,争论的话我们就不多说了,如果你了解这方面的理论原因,也探讨一下.希望从这贴开始是纯粹的技术探讨.

副镜遮挡对反差的影响：
http://legault.club.fr/obstruction.html

反差和焦比没有本质的联系，只和制造难度有关．ＶＬＴ主镜的焦比是１．７５，可Strehl ratio at =500 nm 却达到0.7以上，是人类技术的结晶．

收到,多谢!
希望今后能多些这样的文章,另外,个人感受0-20%遮挡区别不太明显(土木而言),呵呵,仅是个人感受,另外摄影和目视感受有区别,也许在目视时这种差别会更大些.以前确实还没进行过这样的对比.

[quote:2271b88821="david Li"]收到,多谢!
希望今后能多些这样的文章,另外,个人感受0-20%遮挡区别不太明显(土木而言),呵呵,仅是个人感受,另外摄影和目视感受有区别,也许在目视时这种差别会更大些.以前确实还没进行过这样的对比.[/quote]

遮挡的问题以前有过讨论，刚才搜了一下，时间都过去一年多了，你看看这个吧：
http://www.astronomy.com.cn/bbs/viewtopic.php?t=36310&highlight=http%3A%2F%2Flegault.club.fr%2Fobstruction.html

david Li：关于刀口仪检测和激光干涉仪检测的差距在哪里，会说的比较多，这方面我咨询过国内的资深专家，他说普通的目测波长精度偏差非常大，不能做为定性的检测结果；真正准确的还是靠激光干涉仪来检测；说到头就是普通手工检测的产品精度是无法保证的，只有干涉仪的检测结果是可信的！
   关于反差问题可能您需要多看看光学仪器设计和一些光学理论的书籍，提高系统反差的关联因素很多，实际解决起来也是麻烦多多！

[quote:73bb1e14eb="david Li"]我是从摄影的角度来考虑的反差问题的,观点都在上面,个人理解,也在学习中,欢迎发表观点.当然几乎所有的文献也都谈道反射式系统由于遮挡而导致反差下降的问题,这点我的确不太清楚它的机理,能详细说说吗?[/quote]

说说我个人对反差的理解.

我觉得反差就是图象不同颜色部分或同颜色不同强度(亮度)部分的对比, 某种程度上, 是一种对比度的概念. 这个概念还和成象的清晰度相关联(锐利的图象给人主观上反差好).

在一定成像亮度下, 人眼对对比度有一个最低要求: 不同绝对面亮度的差别有个最小极限, 低于这个差别, 人眼就基本分辨不出差别了. 容易得出: 同一望远镜观测, 高倍条件下, 亮度低, 反差低, 这是因为同样的光能流分布在了更大的象面上, 图象绝对强度分布按比例变小, 不同部分的差别因此变小.

清晰成象会使不同亮暗的部分边界更清晰, 主观上给人反差会好些.

为什么有中央挡板的反射镜比折射镜的反差差呢? 在两者口径相同, 光学质量完美的情况下. 折射镜的入瞳是一个圆, 而反射镜的入瞳是一个圆环. 这样, 折射镜的理想点扩散函数是爱里斑(sinc 函数, 光强分布集中), 而反射镜的理想点扩散函数光强分布则变差(简单的付立叶变换就可以看出). 这种不同, 在低倍情况下是看不出的, 但高倍下是明显的. 这就是为什么, 没有光学质量问题的理想成象望远镜, 折射镜会好于反射镜.

楼上各位同好的诠释言简意赅,原来我也未深入思考过这个问题,现在也澄清了我的一些错误概念.
     在摄影用途的镜头设计中在保证清晰度的前提下,通过改变反差的设计参数从而形成不同的镜头体系,满足不同的摄影需求.
     摄影的反差概念和望远镜体系的反差体现还是不同的.

     例如反射棱镜的使用也是会提高目视对比度的,虽然在大多数情况下,我不喜欢用它,更喜欢直焦使用.

看了一个小时 对折射和反射 马卡的 相关对比参数 有了一个更深的了解，在此也感觉几位大侠在这里的高论
看了这么多也使我坚信了国产的光学设计并不差 差的是品质意识和相关配套的东西

[quote:3abadad4b9="lxyfuzz"]衍射条纹法是最常用的普通检测方式，检测手段通常是在普通光源下看样板与工件吻合时的条纹数或光圈数以及间距，但是靠这个来准确判断被测工件的加工精度是有限的，第一个限制就是样板，样板的精度好坏对被测结果有直接影响；第二检验人员的手法和检验技巧以及经验都有关系。在高精度产品的生产中，通常这种方法很难保证产品的质量，中低精度的批量生产就比较方便。[/quote]
LXYFUZZ:
   从你的介绍看,所谓的"衍射条纹法",应该是书上讲的"干涉条纹法"吧!
   它们之间有区别吗?
   以前我看过一个介绍,好象日本的一个名牌相机的高挡镜头,在生产过程中也是用"干涉条纹法"的吧! 现在名牌相机的高挡镜头在生产过程中都用激光干涉仪来检测了?

[quote:44e03707b5="david Li"] 例如反射棱镜的使用也是会提高目视对比度的,虽然在大多数情况下,我不喜欢用它,更喜欢直焦使用.[/quote]

这倒是头一回听说，愿闻其祥。

我原来看到过很多文献提到过全反射棱镜可以增加反差的效果,用一般的这种棱镜我到是觉得亮度有所下降,对于好的镜子这种情况不明显,但在南京200mm折射镜直焦和加天顶镜时还是有区别的,100X时,木星条纹对比度是不一样的.可能在棱镜用材上是可以体现这种区别的.但有些棱镜没有镀膜处理,表面反射增加,则适得其反,亮度下降,反差反而下降.
     就全反射棱镜的原理而言,应当不涉及到所用材质的问题,但在实际运用中,一般都还是用钡冕系列的玻璃,要知道冕玻璃是光学玻璃中最便宜的一种,所以要分系析,还是和玻璃本身的折射率及色散系数有关,为了尽可能实现全反射,其镀膜处理也是相当重要的,其直接效果就是反差和解析度的体现.所以,在反射棱镜的采用上,要就用好的,要么不如不用.

[quote:4b7446553a="david Li"]我原来看到过很多文献提到过全反射棱镜可以增加反差的效果,用一般的这种棱镜我到是觉得亮度有所下降,对于好的镜子这种情况不明显,但在南京200mm折射镜直焦和加天顶镜时还是有区别的,100X时,木星条纹对比度是不一样的.可能在棱镜用材上是可以体现这种区别的.但有些棱镜没有镀膜处理,表面反射增加,则适得其反,亮度下降.
     就全反射棱镜的原理而言,应当不涉及到所用材质的问题,但在实际运用中,一般都还是用钡冕系列的玻璃,要知道冕玻璃是光学玻璃中最便宜的一种,所以要分系析,还是和玻璃本身的折射率及色散系数有关,其直接效果就是反差的体现.[/quote]
全反射棱镜不适合快镜，色散影响清晰度和反差。那个200折射焦比是多少？100×时，是加棱镜还是直焦反差好？棱镜玻璃本身的的吸收特性和表面镀膜处理影响反差，但总感觉不至于会好过直焦，应该是负面作用才对。总不至于这个全反射棱镜做成类似与行星滤镜吧？

越讨论越细了,WZC同学你只考虑了色散的影响,但BK玻璃的高折射率对反差的影响有没有考虑呢?还有就是提升边缘像质的作用?也就是说越是快镜,边缘改善越明显.不过如果说新的光学部件引入,色散影响到清晰度和反差,反射和吸光还会带来光损,那用平面镜除了光损外,至少不会有色散的问题,不会有影响清晰度的问题,那为何不在双筒系统中都采用平面镜呢?何况就双筒低倍率所要求的精度或同等平面精度,平面镜的成本比棱镜低多了?

      另外,市场上形成的高,低反差两种体系的摄影镜头也都是多片几组的,即使镜面反射减到最低限度,光线通过多片镜片,吸收导致的光损也是不可忽略的,那么它们的反差体系的特点又是通过什么手段实现的呢?应当不是简单的通过增加,减少镜片的数量或增减镜头反射率来减小或增加反差的.当然它们都是在保证镜头解析度的前提条件下.

      还有就是我们现在使用的高精密测量仪器包括军用的测量仪器无一例外的采用的都是棱镜结构,又是为何?我们公司的仪器全为LEICA,我觉得反差还是不错的,而且这类仪器的特点就是大焦比且需要较高的反差的.尤其是军用测量仪器.
      这个棱镜的作用问题还是很值得讨论一下的.

[quote="david Li"]越讨论越细了,WZC同学你只考虑了色散的影响,但BK玻璃的高折射率对反差的影响有没有考虑呢?还有就是提升边缘像质的作用?也就是说越是快镜,边缘改善越明显.
就我所知两片反射镜片结构得到正像是一种称之为“松本正像”的系统。精度比棱镜高得多，国外爱好者的高档大双筒很多采用的是这种结构，价格巨贵。高折射玻璃其中有代表的是镧系玻璃，很多目镜在用，改善了边缘后带来的问题是有色偏，而且减弱反差。高折射玻璃棱镜对快镜边缘是如何校正的？
你能否说下棱镜是如何改善反差的？如果这个棱镜是您单为改善反差而做的，没有普遍意义的话，就没必要了。


     

[quote:daab635834="david Li"]越讨论越细了,WZC同学你只考虑了色散的影响,但BK玻璃的高折射率对反差的影响有没有考虑呢?还有就是提升边缘像质的作用?也就是说越是快镜,边缘改善越明显.不过如果说新的光学部件引入,色散影响到清晰度和反差,反射和吸光还会带来光损,那用平面镜除了光损外,至少不会有色散的问题,不会有影响清晰度的问题,那为何不在双筒系统中都采用平面镜呢?何况就双筒低倍率所要求的精度或同等平面精度,平面镜的成本比棱镜低多了?

      另外,市场上形成的高,低反差两种体系的摄影镜头也都是多片几组的,即使镜面反射减到最低限度,光线通过多片镜片,吸收导致的光损也是不可忽略的,那么它们的反差体系的特点又是通过什么手段实现的呢?应当不是简单的通过增加,减少镜片的数量或增减镜头反射率来减小或增加反差的.当然它们都是在保证镜头解析度的前提条件下.

      还有就是我们现在使用的高精密测量仪器包括军用的测量仪器无一例外的采用的都是棱镜结构,又是为何?我们公司的仪器全为LEICA,我觉得反差还是不错的,而且这类仪器的特点就是大焦比且需要较高的反差的.尤其是军用测量仪器.
      这个棱镜的作用问题还是很值得讨论一下的.[/quote]

   棱镜在光学系统中的功能就是折转光路，对光学系统的像质不会有任何正面帮助，这点david Li您可以查阅相关应用光学的资料看看；另外全反射棱镜增加反差的理论依据在哪里？您是否可以列出事实的东西出来？
  对于全反射镜片的优点是相当多的，但是为什么在双筒或多数正像系统中应用反射镜片的几乎没有呢，因为有两个很重要的原因；第一通过棱镜正像：光程短，反射镜片的光程就是空气光程，棱镜等于空气光程/玻璃折射率，您有空可以算算，这个距离少了很多哦!光程短了正像系统的体积就会小得多；第二点，棱镜装校容易，最常用的保罗一型正像系统，就2个直角棱镜互成90度组装就行，只要直角棱镜的加工质量保证了，装配工序只要校正这两组的90度和适当的棱镜倾角即可；如果用反射镜片要有4个反射面都需要校装，难度及其大；这两点是阻碍反射镜片不能用于正像系统中的主要原因！
   对于您说说的高精度测量仪器和军用测量仪器都用棱镜结构，我表示完全反对；您有机会可以看看军用光学仪器设计手册；答案就在里面。

偷偷小聲說一句, 民用菱鏡做為拍攝用(135單反吧),怕有縮小孔徑的嫌疑,真的因菱鏡開口不是很大,造成通光孔徑縮小,用折射鏡+菱鏡拍攝賺到反差是可能的.若裝反射或折反也有效,那就算我白說了.

有2寸的棱镜啊！不知道有没有人试过2寸棱镜拍摄的效果，我见过最大的直角棱镜是3寸有效通光口径的的，不知道用来干什么！

閃!!怕,我只是小聲說而已.........