物镜口径与“成像扎实度”

savagein

哈哈，讨论越来越有趣了。
造成分辨率差异的原因是残余像差。这句话没错。
方版的例子中，用物镜光阑选取的近轴区光线成像，球差和色差对分辨率的影响会降低。要说明的是球差和色差对分辨率的影响。
而这里我想讨论的是物镜口径与“像质”的关系，并非与分辨率的关系。除非像质等同于分辨率。


现有如下问题：
一，若是两个像差矫正相同级别的镜子，一个大口径，一个小口径，那个像质会更好？哪个成像的真实程度更好？
按照信息论的观点，通过不同口径的镜子观察同一个物体，大口径自然采集了更多的被观察物的信息，因此更好的反映了被观察物的原貌。这也是FL856比FL842像质更好的原因。

二，若是FL856和FL842观察单色物体（如白纸，暂不考虑分辨率和物镜口径的关系），哪个镜子的成像更真实（扎实）呢？哪个更好的反映了白纸的原貌呢？

funder

我们通过FL56这样的镜子观察图像，除非是暗光下，实际就只用了中心的30-40mm口径，所以才获得了高像质。这和安装了光阑实际是等效的。

funder

如果是纯色的物体，由于在频谱空间没有信息量，能观察到的东西只和透光率和色彩还原有关，和口径无关。

Saturn

细品funder所语是一种享受
I’ m just Saturn，funder to blend the Sun.

qpx68

北旅最懂镜子的两个人都姓方，一个是方版，一个是随风浪子。。。。

feng1734

阿贝成像原理这个东西应该是从傅立叶光学来的，如果透镜前焦面上是物体的光强分布，则根据透镜的性质，在透镜后焦面上得到的就是物的傅立叶变换，是对应物的光强分布的频谱分布，正是因为有了频谱面才有分频一说，所以聚焦在频谱面不同位置的光线才能说是包含了物体的不同频率的信息，才可以说倾角大的光线包含了高频信息，，
所以，像望远镜这种，如果物体并不是放置在前焦面上，则有没有对应的频谱面，以及频谱面的位置在哪都是不清楚的（因为我不太了解傅立叶光学，所以自己没法推），如果对于望远镜来说找不到物的频谱面的话，那么说什么＂物的高空间频率分量不能被收集进物镜＂就显得毫无道理了，，，，

feng1734

不过，对于望远镜来说，不知道可不可以这么看，，，
把物镜焦面上的像看作是物，他正好位于目镜前焦面上，于是目镜后焦面（接近出瞳位置）上就是物的频谱面，而出瞳是目镜所成的物镜的像，于是物镜的像就与物的频谱面非常接近，，于是望远镜成像可以分为三步，，
首先，假想一个完美的无限大的物镜（焦距和真实的望远镜物镜焦距一样）将无限远的天体完美的成像在目镜前焦面上，然后这一完美的像在目镜后焦面处按照不同的频率在空间上被分开，在这个频谱面有一光阑，这一光阑直径相对于目镜镜片直径是如此之小，以至于他替代了目镜阻断了高频信息的继续传播（如果这个光阑很大的话那么阻断高频信息的就会是目镜，和显微镜物镜一样了），所以目镜最后成的像就丧失了高频成分，损失了多少信息会受到光阑的大小的影响，也就与物镜的大小有了联系，，

话说，显微镜的物镜既展开了物的频谱又阻断了高频信息，，而望远镜这里展开频谱的是目镜，阻断高频信息的是物镜，，，

feng1734

另外，关于口径与分辨力的关系来还有一种理解，只考虑望远镜对双星的分辨能力，，，
一颗无限远的恒星发出的是平面波，双星发出的是两个方向的平面波的叠加，光学仪器能够区分双星就是说光学系统能够识别入射的光波不是单一的平面波，，那么两个平面波叠加形成的波与单个平面波有什么不同呢，，，
不同之处就在于单一的平面波波峰或者波谷都是一个连续的平面，而两列平面波的叠加则会出现周期分布的直线形状的孤立的波峰和波谷，，相邻的两条孤立的波峰线或者波谷线距离为　波长／两列平面波夹角，，所以如果光学仪器口径小于这个值，那么他接收到的光波就没有稳定的直线形状的孤立波峰或者波谷存在，于是光学系统就会认为入射的光波是平面波，光源只是一颗恒星，，如果光学仪器口径大于这个值，那么光学系统就可以察觉直线形状的孤立波峰或者波谷的稳定运动,于是望远镜就能分辨出双星，，
口径=波长/角度 或者写成 角度=波长/口径 就是望远镜的分辨率公式，采用不同的判据会有不同的系数，瑞利判据系数是1.22，，，

changshayou

另外，关于口径与分辨力的关系来还有一种理解，只考虑望远镜对双星的分辨能力，，，
一颗无限远的恒星发出的是平面波，双星发出的是两个方向的平面波的叠加，光学仪器能够区分双星就是说光学系统能够识别入射的光波 ...
feng1734 发表于 2010-1-6 04:25

牛X，看不懂，先坐下来学习一下

火龙BZI

不知道英田的60ED镜头和蔡司的56镜头哪个更好呢。

85983

烧镜子和烧音乐器材一样，体积永远和质量成正比，体积可以弥补技术上的差距
哼哼哈嘿 发表于 2010-1-4 19:59

这点赞同

sks56

谁来给我解释一下为什么数十毫米的口径还会由于衍射接收不到足够光信息？我高中学光的衍射的时候，我记得只有光波只有通过与波长差不多直径的孔才会发生衍射。几十毫米的波长应该属于超超超超远红外线，根本没可能用眼看到的。

feng1734

多大尺寸都会衍射的，只是明显不明显的区别，，，

aitian

不知道英田的60ED镜头和蔡司的56镜头哪个更好呢。
火龙BZI 发表于 2010-1-6 11:56

哈哈，我也想知道英田的60ED镜头和蔡司的56FL镜头哪个更优秀呢？

sks56

多大尺寸都会衍射的，只是明显不明显的区别

如果这个衍射造成的失真以上面的40毫米为例，那么意思是自然界中所有直径小于40mm的物体，譬如一般的树叶，人的五官，甚至于衣服上的图案。直接就衍射掉了（不反射）所谓的“高频信息”。也就是说小于40mm的物体，无论是直视还是用无线口径观察，统统是“不扎实”的。

这就产生了两个我又不清楚的问题，首先这个在事实上成立吗？其次假设这个是成立的，那么既然细节物体本身就不反射所谓的“高频信息”。那么用超大口径又怎么能无中生有的接收到“高频信息”？

feng1734

关于衍射会使景物模糊，或者高频信息低频信息什么讨论最好建立在数学的基础上，否则用这些比较含糊的词语来推导出的其他结论都是不可靠的，，
首先，口径越大，衍射越不明显，这个好理解吧，，所以口径与衍射所抹掉的细节的尺寸应该是某种“反比“关系，，——40mm的口径产生的衍射就会模糊掉40mm的细节—— 这种说法是一种“正比”关系，显然不对的，，，
另外，关于高频和低频信息，虽然没大看明白你的第二段话，但说说我的理解，，，
首先不管是高频信息还是低频信息，单一频率的信息其实都是毫无信息的东西，稳定的某个频率的信号其实是最没有用处的信号，，，就如同单一的波长无法传递信号，无线电广播发出的电磁波至少都是2种频率的混合，，，就如同光波的相速度可以超过光速，但用来传递信息的群速度（多个波段的混合速度）永远都不会超过光速，，，不管是高频还是低频，接受单一的频率都没有任何景物的有用信息的，所以高频和低频并没有信息多和信息少的区别，并没有某一频率更有用的说法，，，高频和低频只是在说两部分光是不同的，，成像的好坏主要取决于光学设备能够将多大范围内不同的光波混合起来，，，所以超大口径能够接收到更多的高频信息，其实就是说超大口径能够将更多的不同的光波混合起来，这些光波的不同是显而易见的，他们在空间上就是分离的，，至于用高频和低频来描述这种区别，个人认为这个可以看作是数学上的细节，并不是很关键的东西，，，

sks56

高频这用语是1楼提出来的，我也只是引用。
我这么说吧，首先衍射可以看作是光波绕过障碍物继续传播这个概念。如果我没记错的话。

回到1楼的问题，1楼说小口径的镜由于衍射（就是由于光波绕过镜口继续传播，没有进入镜筒）导致物镜不能接受一定波长以外的光波，因此造成“不扎实”。

但是衍射不只是对于镜孔，镜孔实际上充当的是一个光波传播的障碍物。也就是说，能绕过40mm口径物镜继续传播的光波，同样也能绕过其他40mm或以下的物体继续传播。因此，40mm物镜还接受不到的光波，是不能被40mm以下直径的物体所反射的光波。

所以，如果说由于40mm的物镜衍射能造成不扎实，模糊或者其他的负面影响，那么直径40mm以下的物体本身也应该存在不扎实，模糊的特性。

qwdqwdqwd

看得一头雾水的飘过。。。。。

feng1734

高频这用语是1楼提出来的，我也只是引用。
我这么说吧，首先衍射可以看作是光波绕过障碍物继续传播这个概念。如果我没记错的话。

回到1楼的问题，1楼说小口径的镜由于衍射（就是由于光波绕过镜口继续传播，没有进 ...
sks56 发表于 2010-1-6 16:58

一楼说的高频不能进入物镜，这个高频指的是景物的空间频率，并不是光波的频率，，，如果光波的频率在频谱面上被展开的话，那频谱面就是彩色的了，，，

sks56

迅速学习了空间频率的概念，还是那个问题，既然几十mm直径的物体能够表达（也就是反射）包含高空间频率的信息，为什么几十mm的物镜就不能接受这些信息？物镜和物体的区别就是一个是反射，一个是吸收而已。