爱得深沉，我的牛反双筒制作之旅

        磕磕绊绊许久，继6寸和8寸的验证版本之后，新的10寸基于牛顿反射模式的全正像双筒望远镜日前全部完稿了！说全部，是因为不只是主镜身，还包括了底座，综合了光机电三个分系统。                  这款不尽相同的新双筒，光学部份经验证可用，成像分辨率良好，对比度观感逊色于设计良好的折射，考虑到新双筒以其近于固定台级别的口径，体量上却能被一个初中生拖着走，一言不合还可以快速加以拆装，而大约相同口径的折射系统，无论普消复消都是断不可能实现此一异能，你大约能够理解和包容这一牛顿时代传承下来的些许先天缺陷了！所谓异能的取得，一方面是得益于单片反射主镜的卓越结构，一方面可以追溯到本设计中每一分项的清晰思路：本双筒有光阑无镜筒，极限减重，骨感设计，不再牛大招风；本双筒重心恒定，随动平衡，可支持的目镜上限重量800多克；本双筒调焦距不妨碍调瞳距，同理，调瞳距也不影响调焦距，调瞳距的过程可以理解为左右反射镜的整个附镜笼在同步旋转，这一点显然超越了松本正像，与经典折射大双筒旗鼓相当，好处是副镜不可调不能调也不必调，减少了一个传统误差来源，也为所有目镜的全面兼容作了有力铺垫；光学系统所依托的镜身结构件高效而紧凑，本双筒因为光路经主镜先向前再水平回收折叠的缘故，长度上能做到极尽其短，镜身结构长度约为焦距的四分之三，另一方面镜身结构宽度也在力求其窄，主镜座采用区别于传统3点的4点支撑（形3实4），镜身结构宽度仅为正常工作宽度的五分之三，一方面并无镜筒牵制另一方面极力简化空间占位，最终的镜身结构件能够与所有其余部份做到一箱（外尺寸930毫米×380毫米x265毫米）打包，可以作为单件货物托运，也可以稍加分解，当作两件合格行李航空托运；双侧主镜座水平方向可加以联动，以实现左右视场永不分离，只要愿意整个物距范围内都能合圆+合像，这一点没有任何双筒可比肩；编码器内嵌于云台之中，茫茫星海不再迷途，PUSH TO指哪打哪，红点寻星激光笔，从此退居二线；调焦系统粗调一拉到位，微调一扭配合，海盗般的粗犷，观星固然无所谓，观鸟却是最快不过了；什么时候能完成这么一个“鲁棒”的系统哈哈哈，真是想想就激动！      
        话题转回，为了把这个双筒望远镜以及背后的支持系统全盘做出来，把光学部份做好，机电部份做漂亮，我也是咬牙吃了些苦头，吃当年虚掷年华读书只凭兴趣的苦，吃工作后随波逐流不思进取的苦，吃五线小城见识短浅的苦，当我迈着两条腿，从宁波转场昆明，从武汉南下深圳，一路奔走补偿式吃苦的时候，通过N多次的头脑风暴，当年那个聪明的自己似乎又回归了，理想中的双筒系统也显得更为真切，虽然看起来新系统比当初想象的要复杂，但这份完整经确认是必须的！
        没有人能随随便便成功，背靠家人让我得到最大程度的宽容，结识各路师长、朋友与同好让我收获宝贵的指导、帮助和鼓励，不具备超能力的我，穿过漫漫长路，成功在此发帖，期待来自你的互动！

最早的铁木结构，5元钢管+少少的制作费，验证了光学的可行性，以及随动平衡的合理性

简洁精致

第二版采用树脂打印，用于验证瞳距调整的有效性

第三版尺寸升级为篇首图中的八寸，光学部份能力很强大，机械部份问题重重，电动升降中轴带来无法克服的振动，明示和暗示着重行设计底座的必要性，而这个重行设计，耗去了我的两个100天

感觉有2个问题：
1、两个光轴不平行，图像是否会旋转不重合。
2、反光镜小且光路长，物件的口径是否被阉割（浪费）。

双层结构的调焦座，外层带键槽以直线滑动速度取胜，内层为单螺旋小螺距下可实现精确调焦（如图，1.25寸目镜被一组顶丝顶住，纹丝不动，结构非常有力量），另外无螺纹的光面套筒间，公差可控制在极小幅度，目镜运动直线度容易保持，额外的好处是有效行程很大（行程与收缩后净高之比大于1了），希望补偿目镜之间焦平面不齐，或者扩展最近对焦距离，都能弹药充足，避免了通常调焦座样式下的捉襟见肘

谢谢猴哥，谢6楼兄弟顶贴，第一个问题本贴图中有所显示，希望能理解。副镜为何要旋转，不旋转不行吗？答案是一定的，因为不旋转副镜的话调焦座就得前进后退，来承担调瞳距的担子，稍轻小的目镜还好，一旦碰到稍微重大些的目镜，难保不会松松垮垮，而旋转虽然会带来困难，反而可以通过机器加工来保证和克服，副镜的旋转中心（光学中心，偏置后，相距几何中心数毫米）根据要求同时位于主镜光轴与转像平台本身旋转中心上，听上去非常困难的感觉，其实呢，但当找对了材料与加工方案，困难也就容易解开了：转像平台与主梁前端间，有两组四个接合面，一组平面定垂轴，一组弧形面定心，CNC加工精度对实现副镜在垂直方向上的稳定定位，非常关键，但在我来说并非系统中的太大困难！另外设计原则中很重要一点，中心点处必须是全口径通光的，这里的通光比例同时也关乎分辨率，当然，如你所判断的，离开中心点较远时，如直径30毫米圆上的边沿区，其通光亮度会下降到大约一半，虽然根据观察，这种亮度的下降，对目视来说并不明显。

体量上却能被一个初中生拖着走

刚看到这句时，我很吃惊，初中生就玩起这个，不是一般的牛

两个物镜靠的这么近，自己的脑袋会不会成为遮挡物？

KKKVVV 发表于 2019-7-23 08:47
体量上却能被一个初中生拖着走

刚看到这句时，我很吃惊，初中生就玩起这个，不是一般的牛 ...

拖行双筒的事还早着，按照下面的整机重量数据，我还真担心一名初中生干不动它

其实就我本意，也是要为大中小同学们设计这个双筒的，如果他们还小，那就是作为家庭增加的亲子互动设备，有机会的情况下带去野外露营，没机会也可以在家摸摸，风景也好星空也好，孩子觉得够酷够好玩够烧脑，设备不必担心面壁向隅的话，那我的努力就值了

双筒系统的光学部份早早就定稿了，6寸到8寸到10寸主要是比例的调整，三个版本制作下来，随着材料与加工的进步，光学部份得到机械部份支持更为全面，主镜预应力定位+转像镜与支架间平面定位+转像镜旋转定位，都能按照设计运作，铝合金主梁刚性足够好有助于光轴的准直与保持，左右像场内原生的水平垂直高差轻微，经过训练，全新安装的双筒，其光轴同步可在一念间完成，而八寸100x倍率下，光轴同步能更进阶一级，具体就是左右光轴能被操作成各自或共同随目标运动，并实现全视距下的合圆合像。 反倒是光学以外的其他机械部份，因为被寄予厚望和矛盾集中的缘故，很容易成为拦路虎：一是设计决定引入电动升降，就需要对电动升降的启停扭转作出有力管控；二是设计决定集成重力摩擦云台，就需要解决摩擦表面的长效管理、信号线的走位与保护、摩擦阻尼的换档等事项；虽然两方面看来都找到了不错的办法，但在样品完成之前，最好还是不足为据。 这个大双筒装配起来，不用说是特别威武了（头部没挡光…挡光…光…头部尺寸离挡光还远，倒是我们可以就头部的上升气流对最终成像的影响交换看法）！主镜工作全重17千克，其中光学部份（含目镜在内，这个特点很重要）与机械部份正好各占一半，天地良心，客观地讲，机械部份要完成重量支承、调节瞳距、调节焦距、单侧光轴状态独立确认及此后的双侧光轴同步与辐凑、换目镜下的再平衡等重要功能，即便换上SiC主镜什么的，减重空间也不多了！ 除了主镜的17千克，重要辅助设备里头，云台与编码器1千克，电动中轴4千克，三节二张角脚架4千克，也就是说，不含电池组和第二组目镜，这个十寸双筒系统重量堪堪站上了26千克

787806 发表于 2019-7-23 09:47
两个物镜靠的这么近，自己的脑袋会不会成为遮挡物？

宽度长度高度都够大，大的主镜较易安排

专业观天客串对地，俯仰生姿的设备理工男的活宝贝……欢迎加Q分享

哇，光学思路十分新颖，之前没见过有人做这种结构的望远镜

这样会不会被自己的脑袋遮住一部分光路？

吸积盘 发表于 2019-7-24 17:36
哇，光学思路十分新颖，之前没见过有人做这种结构的望远镜

这个十寸双筒的光学部份，仅就单筒（虽然筒是没有了，还是按传统称谓吧）来讲，光轴准直也是非常好的--安装后初步调整幅度（目测决断）为数毫米级别；在此基础（单筒分别准直）上，双筒为达成同步，所需调整幅度可以少于1-2毫米，单筒有高精度牛反成像打底子，双筒协同工作又带来可观的加成，整个双筒的能力不言而喻！         转像原理下图中有提示，简洁明快可靠，怎么旋转都成同一实像（不改变上下方向，不改变中心点，成像不变动），不仅能实现最为人性化的面向目标直视观察的模式，也找准了瞳距调节的突破口，避免了传统DlY大双系统中调焦调曈连锁互扰的情况，在扼制系统松散趋势的用时，顺带优化了结构件的展宽展长与展高，实现了高密集度一体式打包与转场的可能性。下图分别为转像原理图，第三版八寸双筒实物图，以及模拟打包的第一版（太LOW害羞）。高密集度打包，一般的DⅠY爱好者往往重视不够。谢谢你的回复

我还比较好奇这个双筒是怎么调节瞳距的，从图上看似乎是旋转固定目镜与副镜的那个杆来调节，但是这样一来，副镜不就移动了吗？或者主镜也可以跟着移动？？
希望拍一张瞳距调节装置清晰的照片，最好加个调节的视频

吸积盘 发表于 2019-7-25 14:32
我还比较好奇这个双筒是怎么调节瞳距的，从图上看似乎是旋转固定目镜与副镜的那个杆来调节，但是这样一来， ...

旋转转像组调整瞳距时，当然也包括这个连杆。而事实是转像组内副镜、连杆、第三镜、调焦座各部件间的相对位置都已作严格限定，不可调整。其中副镜光学中心（已考虑OFFSET）与其表面朝向，第三镜及其壳体位置，是重中之重！根据观察模式可相应选择第三镜，但与副镜一样，毫无调整余地，全靠精度说话了。转像组通过一弧形面悬挂在主梁的前面板上方另一弧形面（靠两弧面定中心+悬挂），并被一枚穿过前面板的手拧螺丝锁紧在前面板前方（靠两平面定垂直+锁定）。整个转像组不作调整。目镜及其固定组件并不归属于转像组，双筒的光轴调整，由且仅由主镜决定。
希望附图能让你明白转像组的安装与调整原理