大口徑短焦抛物面镜→2吋巴洛→斜镜，可行嗎？

想制作一个大口径的携带式望远镜方便到2000-3000米高度进行純观测，
但望远镜尺寸是个问题，信达18吋 GOTO DOB什么都好，但镜筒仍然太高。

三十年前还是学生时期看过美国TASCO公司销售的一款施密特牛顿镜，
设计上镜片依次是：
5吋球面修正镜 → 5吋 F3.3 球面反射镜 → 加倍镜 →  椭圆斜镜 = 125mm F8 (f1000mm)
把加倍镜放到斜镜前面设计大幅缩短了镜筒长度。(虽然該镜高倍时效果很差，修正镜无镀膜，镜片精度低。)

最近看到某宝有接受口径450mm、 F1.5 以内反射主镜的订制，
我在想，2吋 ED巴洛镜的镜片直径约37mm，
订做450mm F2-2.5的高精度抛物面主镜 → 37mm巴洛镜片 → 37mm椭圆斜镜，
如果焦点可以延伸到镜筒外侧，那应该可以做出长度1米左右的18吋牛顿镜，
而且斜镜尺寸可以大幅缩小。
18吋镜筒做到1米的话，上韩国Crux 赤道仪应该不成问题。

请问..............这个想法有无错误或可能有问题的地方？


注：
晶华大观、Televue 有四片式复消色差 2X 巴洛镜，
但由于其设计好像焦点位置不改变，
焦点就无法拉到镜筒外侧，所以不能用。

另外，我查了很多公司的延焦镜，但都是1.5~1.6X，2倍以上的镜片直径太小；
VIXEN的彗差修正镜最多只有1.7X，放的位置好像有限制，也不能用，
找来找去好像只有2英吋 2X ED 巴洛镜比较适合。

你需要这种望远镜口径450mm的话长度也差不多450mm

                               
登录/注册后可看大图

来自安卓APP客户端

施卡就是F/2的主镜，所以镜筒短。然后又通过副镜变成了f/10，后截距也很长。你描述的这种F/1.5的抛牛加巴罗的系统如果组装起来成像会很差很差。

来自安卓APP客户端

莴苣 发表于 2021-9-15 23:42
施卡就是F/2的主镜，所以镜筒短。然后又通过副镜变成了f/10，后截距也很长。你描述的这种F/1.5的抛牛加巴罗 ...

16吋施卡一样很重啊！

您说的成像很差是中心差还是全面性的差？
这携带式望远镜不进行摄影，事实上我也没拍照的兴趣，
但观测时希望全面星点大致清晰，不要有彗差。

我刚刚用65mm F3的折射物镜当成 F3抛物面镜焦距的的末端，
然后用2倍巴罗来移动测量了一下，
焦点延伸超过牛顿镜筒的外面可以做到，
巴洛镜距离焦点可以做到27CM，勉强足够，
此时影像放大约2.8倍，合成应该是F8.4。

主镜F8的抛物面镜不加慧差修正镜直接观测没有问题，
但不知道超短焦反射镜+巴洛镜合成F8的影像有无问题。



GSO有接受40公分超轻量反射镜的订制，
F2.5的焦比应该可以做到，有无接受更大尺寸我还没问。

PS：
我不想用卡式镜，牛顿比较方便观测，不需要加装天顶镜。

楼主是不是搞错了。巴洛怎么会缩短镜筒长度呢？

来自安卓APP客户端

而且实在看不懂这个设计和直接做一个450F2.5的牛反有什么区别？你要保证通光的话，透镜组的直径还要比原始的牛反更大

来自安卓APP客户端

90后王一帆 发表于 2021-9-16 08:21
而且实在看不懂这个设计和直接做一个450F2.5的牛反有什么区别？你要保证通光的话，透镜组的直径还要比原始 ...

450mm F2.5的牛顿的斜镜需要短径130mm以上，
如果在斜镜前方使用加倍镜，斜镜可以缩小到40mm以内。
如果使用加倍镜后假设合成焦距为2700mm，焦比F6，
但主镜筒长度则是F2.5的长度而已

现在450DOB设计大多是F4~5，镜筒太大太长，
而施卡虽短，但重量不轻，不考虑。

90后王一帆 发表于 2021-9-16 08:13
楼主是不是搞错了。巴洛怎么会缩短镜筒长度呢？

一开始我就解说过美国Tasco125mm F8施密特牛顿的设计，镜筒最前端有一片125的球面修正镜
接著在主镜与斜镜之间有一个加倍镜，主镜为F3.3，
加上加倍镜后合成焦比F8  焦距1000mm，
这种设计镜筒长度缩短到400mm。
当时用or5ｍｍ目镜白天从望远镜仪器公司窗户看出去，
没有发现加倍镜引发色差，但现场比较锐利度明显低于高桥FC76。


如果我改用大口径超短焦抛物面主镜，
使用2吋加倍镜(镜片直径约37mm，置于主镜与斜镜之间。)，
把合成焦比放大到F6-F7，
那也可以有效缩短镜筒长度与重量，
问题在于影像品质不知道如何，这是我比较担心的。

APO254 发表于 2021-09-16 09:50
本帖最后由 APO254 于 2021-9-16 09:55 编辑


一开始我就解说过美国Tasco125mm F8施密特牛顿的设计，镜筒最前端有一片125的球面修正镜
接著在主镜与斜镜之间有一个加倍镜，主镜为F3.3，
加上加倍镜后合成焦比F8  焦距1000mm，
这种设计镜筒长度缩短到400mm。
当时用or5ｍｍ目镜白天从望远镜仪器公司窗户看出去，
没有发现加倍镜引发色差，但现场比较锐利度明显低于高桥FC76。


如果我改用大口径超短焦抛物面主镜，
使用2吋加倍镜(镜片直径约37mm，置于主镜与斜镜之间。)，
把合成焦比放大到F6-F7，
那也可以有效缩短镜筒长度与重量，
问题在于影像品质不知道如何，这是我比较担心的。

同样一块450 f/2.5主镜，下面是牛反，上面是新结构。为什么能缩短镜筒？明显是更长了啊

                               
登录/注册后可看大图

来自安卓APP客户端

减小一点遮挡，增加巨大的装配调试难度，引入像差，增长镜筒。是否值得？

来自安卓APP客户端

90后王一帆 发表于 2021-9-16 10:34
同样一块450 f/2.5主镜，下面是牛反，上面是新结构。为什么能缩短镜筒？明显是更长了啊
...

您似乎还没清楚在斜镜与主镜中间放一个加倍镜的意思，
我是仔细看过该种设计，只不过那是施密特球面主镜牛顿，
现在我想用抛物面，这样镜筒前方不需要修正板。


一、
假设450口径F2.5，加上2吋2X巴洛镜合成焦比不是F2.5，也不是F5，可以到F6-8，
相对于一般18吋DOB的2米镜筒的确可以缩短近一半，但焦距更长，
镜筒缩短近一半的话整个镜筒结构也可以更轻松。

二、
450 F4.5主镜的DOB其椭圆斜镜直径至少125-130mm，整个斜镜结构会很重，
如果改用超短焦主镜，在斜镜前方加上加倍镜，我昨晚测了一下，
斜镜可以只用36mm，加上一片2寸加倍镜，
整个斜镜结构的重量与尺寸会远低于125的斜镜，因此斜镜支架的压力可以降低，
而且遮挡变得很小。



现在我的问题只在于把原本在目镜前方的巴洛镜移到斜镜之前，
这样子的合成影像品质不知道如何。

90后王一帆 发表于 2021-9-16 10:41
减小一点遮挡，增加巨大的装配调试难度，引入像差，增长镜筒。是否值得？ ...

在椭圆斜镜前方加上巴洛镜装配难度不会增加，
事实上也许是更简单，原因是整个斜镜重量体积都大幅缩小。
零件用CNC加工可以确保巴洛镜与斜镜为45度角。

至于有无引入像差我不知道，但抛物面牛顿不是也常使用巴洛镜，
只不过现在巴洛镜放的位置不一样，会不会有另外的像差产生我不知道。
我的想法是合成焦比如果为F6-F8，
其影像品质视是否可接受？
(我不拍照的，不要用大片幅摄影的角度思考。)


我另外在思考的是F2以下的超短焦主镜使用介质膜是否合适，
因为介质膜对于反射的角度有要求。
不知道焦比低于F2的话，2英吋2X的加倍镜能把把焦点延伸到足够长，
至少要能延伸到镜筒外，目前确认F3主镜加上2X加倍镜可以，
我准备买个投影机镜头测试看看F2.5以下是不是也可以。

APO254 发表于 2021-9-16 11:02
您似乎还没清楚在斜镜与主镜中间放一个加倍镜的意思，
我是仔细看过该种设计，只不过那是施密特球面主镜牛 ...

我明白您的意思了现在有几个需要面对的困难点：
一：超短焦主镜无法忽视的彗差
二：巴罗放在远离焦点位置时的误差会被放大，这一点不是特别重要。
三：超短焦主镜相对于中等焦比主镜的光轴调整难度指数上升。

优点您之前已经提到。
现在大概就是，
1、新设计对比中等焦比牛反（f/4左右）能有效缩短镜筒长度，同时焦距更长，但调整难度更高而且彗差更大
2、新设计对比超短焦主镜（f/2.5）搭配目镜端巴罗，能有效缩小副镜遮挡，但调整难度更大。

据我所知，短焦牛反的星点是很难调整到良好的状态的，所以您的新设计最主要的竞争者还是中等焦比牛反（f/4左右）。两者之间对于相质来说应该后者有绝对的优势，前者的便携有优势。

90后王一帆 发表于 2021-9-16 11:38
我明白您的意思了现在有几个需要面对的困难点：
一：超短焦主镜无法忽视的彗差
二：巴罗放在远离焦点位置 ...

一：超短焦主镜无法忽视的彗差

如果巴洛镜放在斜镜前不会产生其他像差，那彗差我认为可以忽视，
因为我模拟了一下，合成焦比至少F6以上，
F6的牛反不需要彗差修正镜就能直接目视观测。


三：超短焦主镜相对于中等焦比主镜的光轴调整难度指数上升。

这一点我反而不担心，因为镜筒越短镜筒的强度与刚性自然越高，
只要重要的调整零件车制时够精密，调整不会有难度。


我目前担心的是巴洛镜移到斜镜前方的话成像品质会受到什么影响？

这么短焦的反射镜，对装配误差会十分敏感，首先的问题是镜筒刚性，如果镜筒不够结实这玩意儿每变一个姿态光轴就会歪一次。其次装调也十分困难，就算当时装好了，后来运输的时候也很容易出问题，除非你当固定台。最后说慧差，这种牛反的慧差修正需要专门定制改正镜，指望巴洛并不靠谱。
光学设计不能拍脑门，指出一个根本性的问题，用了巴洛确实能缩小副镜直径，但是你有考虑过这样巴洛的直径至少要和原来的副镜一样大的问题吗？为了小直径的副镜搞个大直径巴洛是得不偿失的做法。

来自安卓APP客户端

精度足够的椭圆镜对成像不会造成影响，只是用来改变光路方向，所以巴洛镜放在副镜前副镜后是一样的，分析时可以去掉副镜分析，变成主镜-巴洛镜-目镜在一条直线上，类似施密特摄星镜那样结构来分析。
主要的就是巴洛镜距离目镜距离的影响，巴洛镜距离目镜越远，放大倍率越大，这种结构距离这么远，最后不一定能对上焦

FTL 发表于 2021-9-16 21:13
这么短焦的反射镜，对装配误差会十分敏感，首先的问题是镜筒刚性，如果镜筒不够结实这玩意儿每变一个姿态光 ...

一、
抛物面镜的彗差大小主要是看最后合成焦比，
如果合成焦比达到F6以上，用多数目镜时彗差影响都很小，
除非采用长焦超广角目镜。


二、
你说的为了缩小斜镜而需要大口径巴洛镜的问题完全不存在。
巴洛镜直徑也只要36mm就行了。

我今天用5cm /123mm F2.5的投影机镜头加2吋巴洛镜测试，
焦点最远可以从巴洛镜延伸到大约26.5公分以上，
不过因为是用强光手电筒距离4米当星点，
如果无限远的话应该会缩短一些。

三、
装配误差在CAD绘图、3D打印、CNC的幫助之下基本不是问题，
以前纯手工DIY才有这种大问题。

而镜筒强度完全不需要担心，因为镜筒缩短到1米出头，
其刚性会远远超出一般18吋DOB，
而且镜筒我准备用大型3D印表机加碳纤材料一体成型。
比较要注意的是斜镜支架的结构、强度、刚性而已。
只是这问题在很久以前是问题，但是现在DIY者有很多工具设备可选择，
制作上远比以前容易与精确。

以前高中时代用钢片锯切割铜片，然后用磨刀石與剉刀打磨边缘，
用手持小电钻钻孔，然后加上长螺丝与硬弹簧做斜镜调整机构，
支架反复搞了好久才算稳定，但整体支架的刚性與精确性仍是不足，
毕竟当时个人能力与条件都很差，所以都是克难式的，现在这些都不是问题。


我的问题仍只有一个，因为那个我不懂，
就是把原本在目镜前方的2吋 2X 巴洛镜移到斜镜那么远的地方，
对于影像到底会产生哪些影响，这一点是我唯一在意的。

壹二叁 发表于 2021-9-16 22:55
精度足够的椭圆镜对成像不会造成影响，只是用来改变光路方向，所以巴洛镜放在副镜前副镜后是一样的，分析时 ...

2倍巴洛镜前移到主镜与斜镜之间能还不能形成焦点这部分我已经确认可以。

在测式「焦点能否成形」以外还顺便测试两点，
一是巴洛镜与焦点的距离，这关系到焦点能不能延伸到镜筒外测。
二是当焦点可以延伸到镜筒外测时合成焦距会变成多长？
如果合成焦距太长，那就无法进行低倍率观测。


其实我这两天分别拿F4、F3、F2.5的物镜与2吋巴洛镜来模拟就是進行以上的确认。
目前估计应该会选择F2.8~3左右的焦比，但整体影像品质好不好就不知道。

壹二叁 发表于 2021-9-16 22:55
精度足够的椭圆镜对成像不会造成影响，只是用来改变光路方向，所以巴洛镜放在副镜前副镜后是一样的，分析时 ...

其实2吋巴洛镜离主镜的原始焦点无法拉太远，
16吋 F2.8主镜，镜片37mm直径的巴洛镜最多只能距离原始焦点10cm。

APO254 发表于 2021-09-16 23:07
一、
抛物面镜的彗差大小主要是看最后合成焦比，
如果合成焦比达到F6以上，用多数目镜时彗差影响都很小，
除非采用长焦超广角目镜。


二、
你说的为了缩小斜镜而需要大口径巴洛镜的问题完全不存在。
巴洛镜直徑也只要36mm就行了。

我今天用5cm /123mm F2.5的投影机镜头加2吋巴洛镜测试，
焦点最远可以从巴洛镜延伸到大约26.5公分以上，
不过因为是用强光手电筒距离4米当星点，
如果无限远的话应该会缩短一些。

三、
装配误差在CAD绘图、3D打印、CNC的幫助之下基本不是问题，
以前纯手工DIY才有这种大问题。

而镜筒强度完全不需要担心，因为镜筒缩短到1米出头，
其刚性会远远超出一般18吋DOB，
而且镜筒我准备用大型3D印表机加碳纤材料一体成型。
比较要注意的是斜镜支架的结构、强度、刚性而已。
只是这问题在很久以前是问题，但是现在DIY者有很多工具设备可选择，
制作上远比以前容易与精确。

以前高中时代用钢片锯切割铜片，然后用磨刀石與剉刀打磨边缘，
用手持小电钻钻孔，然后加上长螺丝与硬弹簧做斜镜调整机构，
支架反复搞了好久才算稳定，但整体支架的刚性與精确性仍是不足，
毕竟当时个人能力与条件都很差，所以都是克难式的，现在这些都不是问题。


我的问题仍只有一个，因为那个我不懂，
就是把原本在目镜前方的2吋 2X 巴洛镜移到斜镜那么远的地方，
对于影像到底会产生哪些影响，这一点是我唯一在意的。

看了你的回答我大概知道你打算做一个把球面副镜换成巴洛加平面镜而且不要改正板的施卡。如果巴洛延焦效果足够那确实不需要大口径巴洛。但是我依然对短焦抛物面加巴洛的组合的成像质量表示怀疑，消慧差需要专门的设计，这样随便组合起来多半不会有比较好的效果。

来自安卓APP客户端