试论望远镜规格的缩水

jiju

原帖由 子非鱼 于 2007-3-21 08:48 发表
>>请教楼主...

目镜结构我不懂，我这里只是最基本的三角函数计算，现在工作忙，迟些我把公式列上来，很简单的。
专业的东西要问 funder 和 ranger。

>>第一个表比较宽松...

第一个表也是 ...

     换句话说, 您在计算目镜直径与出瞳距离的关系时,可以不考虑目镜的结构,和目镜的焦距么?
      这么说吧: 目镜的直径与望远镜的出瞳距离,究竟是什么关系? 是线性的? 还是非线性的? 还是没有关系?  ( 请确认)

funder

不需要考虑，这是不同的角度

打个比方，判断一个车子的最大速度，我只要知道轮子的最大转速和轮子直径就行了。至于用什么发动机，烧什么燃料，什么风阻，什么道路，我都可以不考虑。反正你怎么变也超不过轮子的最大转速乘以轮子周长的。

jiju

原帖由 funder 于 2007-3-21 11:11 发表
不需要考虑，这是不同的角度

打个比方，判断一个车子的最大速度，我只要知道轮子的最大转速和轮子直径就行了。至于用什么发动机，烧什么燃料，什么风阻，什么道路，我都可以不考虑。反正你怎么变也超不过轮子 ...

      
  <风阻，道路，都不考虑? 那么神么?>  要那样飞机也不用搞成流线形了,火车也不必在铁轨上走了. 搞不懂.

jiju

车的实际速度受制约的因素多去了. 不能只考虑轮子的速度. 我把轮子上撒上油你的车还能跑么?
   21楼:实际的出瞳距离，表观视场要看目镜设计，一个直径3cm的大目镜只有10mm的出瞳距离和20度的表观视场也是可能的。这个表给出的只是一个理论下界。-----funder----

funder

不管你给轮子撒不撒油，最后车子的速度永远无法超过轮子的转速乘以轮子周长，这就是Upper Bound；同理，目镜直径的大小，对于出瞳距离和表观视场，也给出了一个Upper bound，它的意义是说，如果有个目镜，最外镜片直径15mm，不管怎么努力，也是无法做到表观视场70度，同时又有20mm的出瞳距离的。

funder

原帖由 jiju 于 2007-3-21 13:28 发表
车的实际速度受制约的因素多去了. 不能只考虑轮子的速度. 我把轮子上撒上油你的车还能跑么?
   21楼:实际的出瞳距离，表观视场要看目镜设计，一个直径3cm的大目镜只有10mm的出瞳距离和20度的表观视场也是 ...

jiju似乎没有明白我的意思，一个车的最高速是100km/s，我用轮子算出来最高是200km/s，这就说明我的计算是正确的，因为我给出了正确的Upper Bound（上界），只是它不够tight而已。事实上前面两个图不仅正确，而且很多时候足够tight，因为望远镜的目镜一般不会无意义做大。我们可以尝试用它来估计蔡八的参数，已知目镜直径17mm左右，表观视场68度，可以看出出瞳距离在11－12mm，和实际吻合相当好。MS的目镜（加上出瞳直径的4mm增加），Nikon HG 8×20的参数，都和此表吻合很好。

[ 本帖最后由 funder 于 2007-3-21 13:53 编辑 ]

jiju

你说的那是试车台上的速度. 请问相同直径的目镜会有相同的出瞳距吗?

jiju

-------如果有个目镜，最外镜片直径15mm，不管怎么努力，也是无法做到表观视场70度，同时又有20mm的出瞳距离的。------funder------
   你这又不考虑目镜的结构了,哈? 21楼不都说了么.

funder

在这里是不需要考虑的，任何结构，都没法逃出这个限制

siyg710

学习了

rootzj

高手云集啊！

jiju

(目镜结构我不懂，我这里只是最基本的三角函数计算，现在工作忙，迟些我把公式列

上来，很简单的。
专业的东西要问 funder 和 ranger。) 子非鱼

  (在这里是不需要考虑的，任何结构，都没法逃出这个限制) funder

  奇怪了,表的原作者不知道目镜的结构, 而推崇表的funder一会儿说要考虑结构,一会儿又说不需要. ??????
  要是这样? 48度~77度的这个对照表是咋蹦出来的? 不应该呀!

子非鱼

晕，一不留神，又为我没解释清楚争论起来了。

首先我要说我前面写的不够严谨，靠这些外部条件是算不出出瞳距离的，出瞳距离主要是目镜设计的时候确定的参数，简单的目镜出瞳距离主要和目镜焦距有关，复杂的目镜我也不清楚了。

那我这里写的出瞳距离是什么意思呢？就是根据给定的视角和目镜直径，基本最合适的出瞳距离，如果你目镜设计的出瞳距离比这个长，那就在那个位置看不到完整的视角（这个意思也是相对的），得往前挪到计算的这个位置才能看到全视角；如果你目镜设计的出瞳距离比这个短，那在计算的这个位置也还不到全视角，当然是得前挪到目镜给出的出瞳距离处才能看全，这样目镜直径也就基本白大了一圈。

写这么多，缩水或浪费，这是一层意思，当然20mm以上的出瞳距离可以说是为戴眼镜的准备的，视角缩一点是一种折衷，也没啥好责备的，我主要针对的是出瞳距离不到15mm的情况。另一层意思就是说这种小于15mm的短出瞳镜子的，如果你眼睛不习惯离这么近，不习惯睫毛碰到目镜，而实际用的时候自然往后缩了，那你能看到的视角就可以按这个表来算，这里的出瞳距离就是指你实际观察的距离，这么一算你就会发现，那些10mm出瞳距离的超广角在15mm距离观看一点也都不广角了，所以这种广角要不要买，要根据自己的观察习惯来权衡。它这个广角超广角可能是真的，但你实际能不能用到就只有问自己了。

其实目镜直径和有效出瞳距离的关系，跟光学透镜关系不大，简单的想想，你拿张纸剪个园洞，如果靠眼睛近，自然看到的视角就大，离得远，自然视角就小，那目镜只要直径不变怎么设计都逃不了这个理，狙击镜那目镜够大吧，离得远自然就看不广。算这个真正有点细节的地方有两点，一点是望远镜的像场视角，一般都按物场视角乘以倍数，这个是不对的，理论上理想的望远镜是线放大，就是比如你的视角是 148m/1000m，倍数8倍，那就相当于本来184米大的物体，你从目镜里面看到1184米这么大物体，按13楼的图用三角相似的关系一算：1184米:目镜直径＝1000米:出瞳距离，即 目镜直径＝有效出瞳距离×1184/1000；第二个问题是人眼瞳孔是有大小的，假如瞳孔3mm，即使眼睛的距离超过出瞳距离，也有完整视角内的光线射到眼睛里面的，但这时候面积很小就很暗了，没有多少实用价值了，再考虑到人眼瞳孔也有可能缩小到1mm，所以这里运算还是基本当作个点，为了保证亮度，要有实足的光线入射到瞳孔，因此目镜直径要再加个出瞳直径。另外一点近似就是角度小于10度的时候，tan函数线性是很好的，姑且以比较常用的7度物方视角来折算，就得到以下公式：

目镜直径＝有效出瞳距离×名义视角/57.22 + 出瞳直径 （视角单位是 度）
其中 名义视角＝物方视角×倍数

这个公式其实是根据标准光学公式
        目镜直径＝出瞳距离×2×tan（像场视角/2）+ 出瞳直径
        tan（像场视角/2）＝倍数×tan（物方视角/2）
简化推算来的。

这是理想无畸变的望远镜，实际望远镜除了少数专门严格校正的，都有枕形畸变，就是边角放大倍数大于线放大的理论值，但也不大可能是完全的角放大，所以应该是在线放大和角放大中间的值。保守起见，在这两种计算结果中按3:7开混合，线放大7，角放大3，这样的正畸变一般低于人眼容易察觉的4%，估计能较好符合大多数实际望远镜的情况，这就是上面一般估计值的由来。完全的角放大就是按上面的标准公式，像场视角＝倍数×物方视角＝名义视角这么算。

funder

原帖由 jiju 于 2007-3-21 20:20 发表
(目镜结构我不懂，我这里只是最基本的三角函数计算，现在工作忙，迟些我把公式列

上来，很简单的。
专业的东西要问 funder 和 ranger。) 子非鱼

  (在这里是不需要考虑的，任何结构，都没法逃出这个限制 ...

您的逻辑思维看来需要加强啊，我这么解释不知道您能明白不

目镜的出瞳距离实际是由其焦距，结构决定的

但是目镜的最外镜片直径大小，对出瞳距离以及表观视场的组合做了一个限制，不管怎么组合，都没法超过这个限制，否则将不可用。

以汽车为比方

车子的最高时速实际是由车子的性能决定的，但它一定不能超过公路的最高限速，比如公路最高限速是100，那么我不需要知道车子的性能如何，闭着眼睛就知道所有的车，都不能超过100km/s, 当然这只是一个上界，可能有的车性能不好只能跑到60，80。

jiju

我的看法(个人)
    楼主的这个对照表不能说没有道理. 只是与实际测得的出瞳距有些误差,但这倒不严重,大方向是对的, 楼主应直面问题. 因为表是您做的嘛
  
  通过楼主的表可以看出(实际也是): 在目镜直径相同时,结构不同,其出瞳距离也不同. 在这为何要提结构呢? 因为目镜的结构不同,视场角也不同.
  比如: Huygene  目镜是25~40度
          Ramsden  30~45度
          Kellner     40~50度
          Orthoscopic  40~50度
          Erfle        60~75度
          Plossl       50度

  例如:  (K)    50度    直径16毫米     出瞳距离是15毫米
           (ER)  65度    直径16毫米     出瞳距离是11.5毫米

jiju

老fu是学电子的, 却大谈汽车, 唉, 那东西跟光学能扯上么. 你得这个 我得这个
  赶快睡觉! 明天还得带课呢!

子非鱼

我已经自我纠正过了，这个表不是计算出瞳距离的，是计算出瞳距离的一个合理值的。
我感觉我说的和funder的意思没有任何矛盾啊？

如果望远镜的标称出瞳距离超过这个值，就意味着在指标给出的距离用眼睛看，视场达不到给出的标称值，所以这个也算是限制值（超过其实是可以的，但应该降低视角标称值，不然就是夸大误导）；如果望远镜的标称出瞳距离低于这个值，则可以用这个图表根据标称出瞳距离反算出有效的目镜直径，这个有效直径会小于实际目镜直径，而大出来的这一圈玻璃是基本上无用的。所以从这里可以得出一个结论，就是望远镜设计应该根据计算选择合适的目镜直径，小了就是缩水，大了则浪费，这个本来应该是无需说的，可惜市场上充斥的低档望远镜中太多不符合了。

这个表的另一个用途就是假如你超过给定的出瞳距离用望远镜，可以计算出实际看到的视场有多大，如果你习惯的用眼距离远超过这个镜子的标称出瞳距离的话，就会发现你平常实际得到的视角，超广角短出瞳的镜子可能还不如一个中等出瞳的普通视角镜子大。

guide-14

知识帖

bigpear

学习了。

关键是厂家要厚道，指标是多少就是多少，不要缩水。老美老欧买东西就是外观看以下，付钱拿货走人。而我们买东西都要先研究一下，自己都快成为专家了才干买东西，生怕被人骗。所以厂家要厚道才是关键。

刘敏

看了想不进步都成问题啊！