2个镜片组合的效果

南瓜777

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




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

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：




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：



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






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：





所以其实不是完全一样形状的镜头（上次聊另一个话题，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：




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

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？




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

回复 3# 南瓜777


   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

回复 4# ytwscc

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

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。。。