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南瓜777 发表于 2015-12-25 21:30

2个镜片组合的效果

请教个问题

1、透镜成像可以等效成无数个三棱镜组合成的,如图

[attach]1285[/attach]


2、放大镜摔成两半,能够分别成像,小心的拼好后还是能成像。

3、屋脊棱镜里面有部分光路好像是分成两半,分别反射后再合并在一起,具体看不太懂,反正最后能正常成像。


4、那么把2个完全一模一样的放大镜,并排安装在镜筒前,能否成像?如果可以的话,用多个小口径组合成大口径的望远镜,不是成本更低吗?记得国外有个天文台就是好多小望远镜组合成大望远镜的,市面上怎么一个也见不到?

ytwscc 发表于 2015-12-26 03:47

您好

3、对,屋脊棱镜的原理,有点类似一个大门上的贴画,两侧各有一半。打开门,简单的分开,然后合上门,又简单的原样重合起来。这个其实倒挺简单的——可以认为是一种平面的切分、合并的感觉。

剩下1、2、4、这几条我觉得就有点复杂了,因为不是平面的。

咱们生活里面,最简单的模拟第4条中说的这种“多个小物镜组成一个大物镜”的方式,可能就是这样,找一张纸,挡在望远镜的物镜前面,上面留下几个孔:


[attach]1291[/attach]

就等于这几个孔露出的镜头部分的这几个小透镜,共同组成了一个大物镜。

如果咱们真的把这些小部分切下来,其实截面类似这样:


[attach]1287[/attach]
会发现这些镜片,其实并不是“完全一样的”,每个镜片在自己的位置,都有自己对应的形状。如果再画上光路,会发现就好像降落伞,这些各自小镜片看起来很散,但其实焦点都位于一点


[attach]1288[/attach]



所以原理上,这种多个小镜头构成一个大镜头的做法能行。不过这些多个小镜头,都是要经过特殊设计的,随着位置的不同,形状都还要做调整,来补偿位置。

而不是简单的这种:


[attach]1290[/attach]


所以其实不是完全一样形状的镜头(上次聊[url=http://www.ytwscc.com/bbs/viewthread.php?tid=23436&extra=page%3D1]另一个话题[/url],涉及到的时候简单说“一样的镜头”,其实不太对,不完全一样)。所以,首先形状不同,其次每个镜头摆放的相对位置也不同,而且安装的时候,镜头本身还有角度之类的,而这种镜头对这几个方面的精度要求很敏感,这几个方面的轻微误差都会影响画质。

而现在加工传统单一镜头的方式,可以很简单的把这几个方面的精度做到挺完美。所以相比较,那种镜头就是难度大- -

所以这种结构的镜头一般情况下成本倒不会低。。主要是在一些超大型镜头的生产制作时候,有一些别的优点。比如,如果要做单一超大镜头时,需要做一块超大的,内部质地均匀,近无瑕疵的光学玻璃,其实几乎是不太可能的。而且光学玻璃块越大,内部越容易有应力之类的。理论上应该是这样的。除非冷却速度缓慢,花几十年一度一度的冷却,而几十年的冷却又会遇到别的问题- -,像矿物都会结晶,光学玻璃成分可能都会反应,变质分解都有可能。所以简单的解决办法,就是这种分小块来做。拼成一个大的。虽然精度要求很高,做起来困难。起码不再是“不可能”。

这种做法也减少使用材料,传统的单一透镜,厚度薄下不来。比如我们日常用的放大镜,都是中间厚,四周薄,就算边上只有1毫米厚度,透镜的中心也经常有1厘米左右了(凹透镜也不会薄,就好像那厚厚的重度近视眼镜,只是形状相反)。。。而大块的单一透镜,更是这样,中心厚度比如会是0.5米之类的尺寸。这样的一大块玻璃透镜,其实摆放在那里,自身的重力,包括前面说的难以解决的应力,磨好后摆在那自己都会变化,还有热胀冷缩之类的,对镜头精度影响都会很大。——小镜头拼出来的,很多方面就不太一样了:


[attach]1292[/attach]

这两个镜头的效果基本是一样的。从图上可以看出,因为不像大镜头,表面连绵连续,对构成等效于它的小镜头来说,只要表面的弧线准确,它的厚度厚点薄点没有影响。所以一个很笨拙的比方说一顿重的单一大镜头,可以用几个很轻薄的小镜头,来组成。应力少,重力少,好多干扰都小。

所以对一些比如天文台用的特别大的镜头,这种设计因为避开了传统结构生产中的一些干扰和难度,这样做出来的镜头,会更经济,只要设计的好,,精度会更稳定。不过常规的望远镜如果这么做,就搞复杂了啊。。

南瓜777 发表于 2015-12-26 12:31

谢谢解答
你的意思是说,原理上可行但实际上不实用,除了天文台那种大个的以外,常见的小镜头没必要,得不偿失是吧?

看你画的图,有3个放大镜分别聚焦在一条线上,不能合焦,那么如果是反射镜呢?

[attach]1293[/attach]


两个反射镜焦距相同,大小无所谓,假设是最简单的球面镜。
如果是左边那样放置,就会各自反射,不合焦。
如果是右边那样按镜面圆弧放置,相当于大镜面的一部分,应该会合焦的,但要保证两个反射镜焦距相同,安装的时候精细一点。如果可行,那真是乌鸡变凤凰,毕竟口径大一倍,价钱可是翻了好多倍。

另外还有个问题请教,如果用电子目镜放在焦点上,把光变成电子信号,在电脑上处理,即使焦距有一点误差,也可以用软件处理,再合成一下,这样能行不?

ytwscc 发表于 2015-12-26 14:12

[b]回复 [url=http://www.ytwscc.com/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=45137&ptid=23825]3#[/url] [i]南瓜777[/i] [/b]


   喔,上面光考虑折射,没想反射的- -

对,如果是反射的镜面,这么做就行,比折射简单很多。

就是不知道日常场合这么做,精度现实不现实。

感觉您说电脑软件合成,应该还真是个好办法。。。以前看介绍,飞机上用的合成孔径雷达,就是一个小天线(镜头),飞机在飞行过程中,在不同位置几次成像,通过电脑合并起来,等同于一个大镜头。原理感觉差不多,原理上应该行。

虽然猜测光学的这种合成,可能比雷达要求高。

南瓜777 发表于 2016-1-11 12:14

[b]回复 [url=http://www.ytwscc.com/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=45138&ptid=23825]4#[/url] [i]ytwscc[/i] [/b]

最近一直在做这个,算是彻底失败了。

我用2块76700的牛反组合,首先就是机械精度不够,极难调整,各种方法试过了都不行,然后就是2块镜片焦距差了几毫米,成像模糊一片,不说亮度增加,就是清晰度都不如单片的好。看来是没什么实用性只能放弃了。


另外能否提个小建议,平时在网上查资料的时候,很不方便,各种知识都很琐碎,而且互相矛盾的地方有好多,不知道该听谁的,但是像光学原理、望远镜设计等等这种教材,系统倒是挺系统,可基本上看不懂,毕竟不是专业的,最多每一章前面几句文字性的描述能勉强知道,其他的不知道在说什么。我在想能不能再论坛或者网站上系统的专门介绍一下,分期或者分段,用简单一点的语言,好像十万个为什么那种,让人一看就明白,


谢谢

ytwscc 发表于 2016-1-11 16:09

焦距不同几毫米都能发现,工作很精细了。

详细光学设计光路原理,我没有学过,其实主要就是因为工作环境的关系,延伸的多了解了一些。像您说的恐怕需要涉及比较深入了,也不懂啊- -,谢谢信赖。。。

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