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2009-12-01‧反射鏡光軸與極軸管理作業之數理探索

  2009-12-01反射鏡光軸極軸管理作業之數理探索 

幸好沒人會單單因為有人沒實際接觸過黑洞,就反對他研究黑洞的問題,因為筆者真是從沒調過光軸,也很怕調光軸的.........


  極軸調整和光軸調整,都是要滿足數學正解實現最高性能的,但是極軸和光軸,都是靠管理而非調整,所以筆者都會用『極軸管理』、『光軸管理』稱之。
 
  即使是準精度赤道儀,透過精密製造已經可以做出正圓運轉,有頻率準確的馬達可以恆星時運轉,若非周期誤差干擾,平均誤差已經在大氣擾動範圍內(非瞬間誤差)。在赤道儀運轉期間極軸固定的情況下,可以控制的變數有極軸高度、極軸方位、馬達速度三項(如果發現四~六項變數,那就是方程式裡的變數消得不夠徹底),透過這三項變數管理調節,可以適應全天各處非高速天体追蹤,極軸故意適度偏移的話,彗星、行星也可以暫時用恆星時速追蹤。

如果赤道儀運轉期間極軸可以移動,那就更靈活了。  

   台灣緯度比日本低十度,極軸望遠鏡應用不適性更高,恆星漂移法雙星對極軸不單是在學理上不足以趨近數學正解,也無法隨意適用全天各區,因為全天各區天体所需瞄準的極軸位置是不同的,筆者不知道各廠安裝大型天文台赤道儀怎樣作業,反正不會準就是了。

  相同的,各廠怎樣安裝鏡片實現光軸精確,筆者也不知道,還是一句反正不會準就是了。

筆者不是說光學設計或製造有問題,而是光學精良是一回事,但組合這些鏡片組合的方式又是另一回事。

  每個具有曲率的鏡片控制中軸線位置的變數至少有四項(牛頓鏡平面附鏡沒有中軸問題變數只有兩項),加上目鏡座無法完全控制中軸線位置的四項變數因應主鏡光軸,因此光軸調整成為難解題(別忘了在此已經偷偷忽略了鏡片間距問題),雖說光軸調整應以主鏡為準,但是以目鏡為準調整也是便宜行事的高效率選擇。

  如果目鏡座也能完全控制中軸線位置,牛頓式反射鏡的光軸控制變數至少十項,那就可以給他『管理』到天亮,不用睡覺也沒空觀星了。筆者想了幾分鐘,其實有簡單到不行的的對策可用,以牛頓式主鏡來說,反射鏡中央留一個細小的圓孔,然後在中間垂直插上一根1015cm長的 通透細管就可以了,從目鏡座內置雷射或目視觀察都可以,這樣就可以讓主鏡輕易遷就目鏡座,即使在野外也容易對好光軸,根本不用想變數、管理之類的問題,也不會影響天体光路,就這樣輕快颯爽的給他解決了,這是渾天儀窺管原理的高精度應用,筆者喜稱此為光之細道。

相信本格推理來客程度都很高,構造與操作細節應該不用贅述。廠商(或工作室)做好鏡片調整結構,光軸調整應該是幾分鐘就給他解決了。

  至於蓋賽林式反射鏡該怎麼辦呢?.......筆者還要再想想,廠商大概應該在主副鏡周邊做一圈LED照明吧,並且排除於目鏡視野之外,或許還會有更輕快颯爽的解決方案。


 

 

   

alget 2009-12-03 22:45:41

真巧合, 本人手上的<<天文望遠鏡使用與製作>>, 當中的示範例子, 就是這種設計, 所以我明你在說什麼.

本來我打算"抄考"外國的盒型便攜望遠鏡.

(折疊後有點像蛋糕盒, 但更像1960年代香港暴動的土製炸彈. 我連望遠鏡的名字都想好了, 叫做"同胞勿近1號".)

所以一開始就否決四顆螺絲的方案. 不過, 盒型便攜望遠鏡要求極高的木工技術, 部分部件要鋸成弧形.

還是採用開放式鏡架的方案吧.

(Poor man telescope的設計似乎不適合大口徑短焦望遠鏡的要求.)




最後, 送上一篇有關反射鏡內部氣流的日本文章:

http://www.ztv.ne.jp/mars/thermo.htm (圖片很精彩, 一般人拍不到.)

版主回應
  如果是三顆螺絲,那就要依照重力配置,一顆調左右,兩顆調上下(反之亦可)。螺絲的配置要有方向性,這樣調整起來有意義又迅速。

  牛頓式反射鏡比較簡單處理,因為副鏡沒有中軸問題,如果能將牛頓式反射主鏡中間開洞,就可以將目鏡座設置在主鏡後方(像蓋賽林式一樣),不但光軸超好調,同時鏡筒比牛頓式短,這樣的設計筆者認定是最完美的。大口徑反射鏡是目視觀望者的最終道路,筆者推薦的設計,經查筆者藏書,很意外沒有這種光學型式和命名,大家這麼在乎光軸的話,用這個設計就對了,如果閣下看過這樣的設計商品,歡迎引介給大家。

  長焦牛頓鏡就是最好調光軸(比折射鏡還簡單),沒有色差問題,才會受到諸位行星攝影名家高手的喜愛,筆者經過光軸調正分析思考以後,才透徹這一點。

  經過複雜的數學算計,找出不需要算計就可操作的方法,當年中研院先生們對筆者的評價,如今看來算是準確。筆者曾輔導學生考試,研究出答題技術,一般考生要花時間回頭檢查答案,但筆者輔導的不需要檢查答案(因為填錯答案格會無法繼續作答),有充裕時間在考試時間內在桌上睡覺(此時鄰桌都還沒答完呢,更別說他們還要檢查答案了)。

  有些事還是閣下做得來,同好們需要的是外國同好如何獲得觀星樂趣的連結,而不是天文NEWS的連結。
2009-12-04 11:36:23
alget 2009-12-03 14:28:20

本人正打算以超低價購入一面8吋f/4.5反射鏡, 用來DIY.

http://www.hkastroforum.net/viewtopic.php?p=169714#169714 (表面鍍膜似乎已經氧化了?)




不過當我看到那些複雜的設計, 已經心知不妙.

http://mybigeye.myweb.hinet.net/big5/tele7-1.htm

版主回應
  不用這麼麻煩的,首先確定目鏡、副鏡的結構,再把反射主鏡黏貼在木板上,只要透過目鏡做觀測將主鏡中心點引入準確位置(求圓心的方法不作贅述,最好在主鏡上點出圓心位置以利光軸觀測),剩下就只有主鏡方向問題,周邊四顆銜接主鏡木板和鏡筒螺絲就可以同時兼作光軸調螺絲了(四顆螺絲比三顆好),效果又精準,結構超簡單,輕快又颯爽。

  從數學來看,這種簡單作法仍有微小偏差,但是很容易察覺作更精細修正。筆者是作目標管理的,過程可以不計較,只要最後結果正確就好,無需刻意模仿商業製造的望遠鏡。

  用低磅數薄紙捲出目鏡一般直徑,中央會有小孔形成的細小管道,是真正萬無一失的高精度。用雷射筆或高亮度手電筒透過小管發射,調到副鏡兩點重合,就是萬無一失了。

  如果鏡筒沒有密閉,光軸調整作業可以一人輕快完成。
  
  
2009-12-03 16:18:26