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屋脊棱镜屋脊面

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发表于 2013-4-19 14:02  | 显示全部楼层 | 阅读模式
  望远镜里使用的屋脊棱镜是一种统称,其包括而不限于别汉屋脊棱镜和阿贝屋脊棱镜两种,就好像保罗也有Ⅰ型和Ⅱ型一样。但是,屋脊棱镜的核心,其区别于其他棱镜类型的地方,不是别汉或者阿贝,而是屋脊面。很多介绍屋脊棱镜的贴子都说“屋脊棱镜结构复杂”一笔带过,那么,今天好好讲讲屋脊面这个东西。
  啊对屋脊棱镜先要有基本了解吧,去看看百科:
zh.wikipedia.org/wiki/%E6%96%BD%E5%AF%86%E7%89%B9-%E5%88%A5%E6%BC%A2%E7%A8%9C%E9%8F%A1——别汉屋脊
zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%BF%E8%B2%9D-%E6%9F%AF%E5%B0%BC%E7%A8%9C%E9%8F%A1——阿贝屋脊
zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%BF%E7%B1%B3%E8%A5%BF%E5%B1%8B%E9%A0%82%E7%A8%9C%E9%8F%A1——阿米西屋脊(非直视)
从光路可以看出,别汉屋脊棱镜的两块之间必须分离留下反射面,而阿贝屋脊棱镜的两部分则可以合并,虽然加工时通常还是选择分开加工后胶合。别汉屋脊棱镜没有屋脊面那块是Littrow棱镜,如果把它去掉的话,可以直接变成45°斜视版,但屋脊面仍然存在,这样的斜视镜依旧是屋脊镜。

  在谈屋脊面之前,先简单提一下光束。介绍棱镜的光路图里,光线都是一条线,其实,成像靠的是光束,如果想成是一根根的光线来成像,下面就没法说了。可见目标的每个点都发出光束进入物镜,光学系统将光束整理后从目镜射出,还是光束,我们的眼睛也是通过光束看到大千世界。
发表于 2013-4-19 14:02  | 显示全部楼层
  屋脊面是屋脊棱镜的核心和关键,上面链接里阿米西棱镜的图中(就是贴在下面这张),发生反射的那条棱,加上棱两边的两个平面,就是屋脊面。
Amici-roof-prism.png

  下面左边的光路图表示了理想屋脊面的截面内行为,不难看出,整个屋脊面都接受光束输入,完成一次转像并将光束向另一个方向输出,充分利用了整个迎光面,实现结构的紧凑。
roof1.png
  但是,这样的紧凑设计带来的后果,则如上面右图所示。世界上没有完美的东西,理想屋脊面的二面角是90°,现实中,则有一个误差δ。这个δ的存在,导致了来自一个目标点的光束,通过反射后,最终的镜像点分成两个,它们的张角为4δ。并且这两个像点的亮度是相当的,而非一主一次。
  我们来看看δ需要怎样的精度。如果这个δ等于千分之一度,也就是3.6秒,那么像点张角就是14.4秒,如果这个棱镜用于10x的望远镜,看到的像点张角则达到144秒。这是什么概念呢,肉眼在画面抖动不强的情况下,不难分辨60秒的线对,如果画面较为稳定,努力分辨,一般人达到40秒也是可以的。所以144秒的张角在视场中是可以轻松发现的。
如果δ的精度优化到两千分之一度,如上计算,画面上的像点分离张角便降低为72秒,依旧在肉眼不难察觉的距离。参考这贴(www.bggd.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=196003)20楼,国产屋脊的星点奇形怪状,但没看出明确的星点分离,大概就是这个精度。
如果δ的精度优化到万分之一度,同样的计算,画面上的像点分离张角降低到14.4秒,这样的张角,一般人肉眼应该已经无法察觉了,但是面对技艺高超的米雕艺人,或者使用高分辨率的相机进行拍照,仍然有可能露出马脚。三大的屋脊达到了什么样的精度呢?
  如果你手边有量角器的话,可以拿出来,试着画一个直角,你能画出多高的精度?想像一下,千分之一度,两千分之一度,万分之一度,是怎样的精确。

  我们再顺便来看看,如果保罗棱镜加工精度不高,会是什么结果,如图:
roof2.png
这个保罗棱镜的误差高达30°,但是如果不考虑透射面倾斜带来的色差增大(现实中不可能有这么巨大误差),并且正确地校准光轴,那么结果无非是直视版变成了斜视版,一个像点依然是一个像点,根本不存在分离成两个的可能性,光学照样良好。这就是保罗棱镜的先天优势,这不是反射次数的问题,阿米西屋脊棱镜(转角全正像棱镜)只反射两次,照样会发生像点分离,像质严重下降。
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发表于 2013-4-19 14:02  | 显示全部楼层
  有人说,保罗棱镜有安装误差,有光轴问题,有像倾问题。但是,屋脊棱镜难道没有?屋脊安装必然零误差,先天地光轴完美,没有像倾,可能吗?保罗要面临的问题,除了做不了直筒以外,屋脊是一个不少。
  有人说,星点本来就不是屋脊的强项。这话是什么意思呢,言下之意是不是,“星点不好,对观景观鸟、分辨细节,没有什么影响,所以不应该拿星点来评价屋脊镜”呢?我们来看看,一个目标点,当然包括星点在内,被现实的屋脊面分离成了两个亮度相当的像点,那么,一幅画面,当然也就变成了两幅位置接近的画面叠加的结果。如果分离量达到了肉眼可见的程度,要说这对锐度、分辨率没什么影响,这难道不是胡说么?
roof3.png
  还有人说,屋脊的先天不足可以通过技术来弥补。是这样没错,但是就目前而言,说这种话的一定是有钱人,对他们来说,只要有厂家做得出来,他们能买得到,价格不是问题。而这句话,恰恰有意无意地回避了一点——高精度屋脊是用钱堆出来的。当然这也要分开说。
前面说了,国产屋脊的星点奇形怪状,大概是两千分之一度的精度,这应该是国产里的高端屋脊镜了,低端屋脊咱其实看过,那星点不是奇形怪状,而是明明白白的就是两颗。国产里的高端屋脊镜什么价,1000元左右。有人说2000,国产确实有2000元的屋脊镜,但是钱花到哪里去了,相位膜、介质膜、ED镜片,算是屋脊三大噱头吧。而这三大噱头,哪个能够把δ变小?一个都不能。所以,国产屋脊的水平,其实是1000元左右的档次。
那么,要做到万分之一度的精度呢,两千和一万差多少,5倍,没错,5000大元,这就是所谓“高精度屋脊是用钱堆出来的”。为什么国内没有这个级别的屋脊镜呢,一种可能,没有技术,你愿意出钱也没厂家能做出来,从这一点上讲,屋脊的先天不足的确“需要”通过技术来弥补;另一种可能,国内市场太小太乱,厂家不愿意做。

  最后附上一点阅读材料:www.bggd.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=152509
“只要厂家认真选材、认真加工组装,那么就可以得到不错的光学”
“很多厂家都可以做出不错的产品,高端产品失去了性能上的优势,利润空间越来越少,对于高端品牌来讲,只能把技术力量转向难度大的屋脊镜上,使得几个国际顶级品牌很早就停止了保罗镜的技术提升,高端保罗镜产品停滞不前了。”
“屋脊镜的性能已经有了质的提高,高端产品的整体性能已经达到甚至超过高端保罗镜的水平,当然随着提高的还有价格和厂家的利润。”
  这就是保罗与屋脊的过往,今天的情况,很大程度上,是厂商的博弈,商业的利益驱使的结果,而绝不是屋脊凭借“直筒,体积小”这点优势拿到的天下。当然啦,喜欢便携的人还是不少的,希望省钱光学好大点儿无所谓的人也是不少的,社会尚未共产,屋脊想一统天下,难。
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发表于 2013-4-19 15:00  | 显示全部楼层
写的很好啊。
国内厂家如果做屋脊的技术不那么高,完全可以做高水平的保罗镜。不过利润低。
想做好的屋脊,就得投入大笔的研发资金,还要保证自己的技术不能传出去,还要能跟三大媲美,还要价格亲民,如此才能打开市场。

不过现在人们买望远镜,大部分还是买地摊上的熊猫牌,让人无语。
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发表于 2013-4-19 15:08  | 显示全部楼层
哇哇,学习了,不错,顶一个;另外熊猫好不好,说实话这个东东听得多,还没是在用过。。。有人评价么?
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发表于 2013-4-19 19:17  | 显示全部楼层
footway 发表于 2013-4-19 15:00
写的很好啊。
国内厂家如果做屋脊的技术不那么高,完全可以做高水平的保罗镜。不过利润低。
想做好的屋脊 ...

国内厂做好屋脊不是不可能,不过就现在这种居民无其屋的状况,做好了也卖不出去几台,所以个别有钱人还是让他们买进口屋脊算了。当然,也有一些消费者虽然没什么钱,也追求便携,愿意光学上将就一下的,所以国产也还是有那么些屋脊的。
不止是镜子,许多消费品,地摊货大行其道,表现出居民安全感缺失(胆小的存钱,胆大的追求钱生钱,就是不敢消费),消费需求疲软,虽然经济数字很漂亮,其实风雨飘摇啊。
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发表于 2013-4-19 19:20  | 显示全部楼层
lc198063 发表于 2013-4-19 15:08
哇哇,学习了,不错,顶一个;另外熊猫好不好,说实话这个东东听得多,还没是在用过。。。有人评价么?

听得多么?外面淘宝之类的地方可能的确听得多,北旅里偶尔能听到,听到的时候差评为多,少有的好评之一是“老实人”镜友非常喜欢的望无尽
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发表于 2013-4-19 22:30  | 显示全部楼层
很好的帖子,言简意赅。以前听老师感慨:我们就是设计出来了,也造不出来。因为我们的加工精度和国外有“数量级”的差距。
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发表于 2013-4-20 09:08  | 显示全部楼层
zjbeilvzhixing 发表于 2013-4-19 22:30
很好的帖子,言简意赅。以前听老师感慨:我们就是设计出来了,也造不出来。因为我们的加工精度和国外有“数 ...

这位镜友是光学专业的么
感觉贴子很长啊看到言简意赅我就震惊了

点评

俺也觉得言简意赅,没有废话,都在点上  发表于 2013-6-6 17:00
我很久以前学惯性导航的。这个帖子已经很简洁啦,深入浅出,读来容易理解。  发表于 2013-4-20 15:03
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发表于 2013-4-20 09:26  | 显示全部楼层
精度呀精度,追求的东西!
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发表于 2013-6-5 18:40  | 显示全部楼层
曾经有过的十几个镜子 慢慢淘汰下来——不知不觉只剩下几个大保罗,原以为自己没跟上潮流。看了不少ED屋脊测评,基本是用一大堆形容词证明ED屋脊比保罗好,让我一直纠结要不要搞一个ED屋脊。算了。这个贴子终于让我明白了——我还是老老实实玩保罗算了。
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发表于 2013-6-5 19:13  | 显示全部楼层

RE: 屋脊棱镜屋脊面

etten 发表于 2013-6-5 18:40
曾经有过的十几个镜子 慢慢淘汰下来——不知不觉只剩下几个大保罗,原以为自己没跟上潮流。看了不少ED屋脊测 ...

其实单论光学的话,屋脊通过砸钱,可以把误差降低到肉眼无法发现的程度,保罗的主要优势是性价比。并且厂家通过让保罗为屋脊让路,可以做到屋脊超越保罗,所以顶级屋脊效果好并不奇怪。
不知你淘汰的是什么档次的屋脊,淘汰的原因,是光学不好,还是更重要的,使用舒适性不足呢
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发表于 2013-6-5 19:49  | 显示全部楼层
好贴,学习学习。
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发表于 2013-6-5 20:25  | 显示全部楼层
我得认真的好好学习,向楼上致以崇高的敬礼!
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发表于 2013-6-6 10:17  | 显示全部楼层
yukiko 发表于 2013-6-5 19:13
其实单论光学的话,屋脊通过砸钱,可以把误差降低到肉眼无法发现的程度,保罗的主要优势是性价比。并且厂 ...

回楼主 我淘汰的都是五七百元的屋脊镜, 成像的确不如更低价位保罗。特别是屋脊口径超过42MM就很难持稳。我的50MM屋脊有1KG, 还不如我的9X 63 、1.25KG保罗拿的稳。真不明白为什么那么多人追8X56 9X63屋脊,重、 不便携、色差大、视场小、好在哪里?
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发表于 2013-6-6 10:29  | 显示全部楼层
双筒望远镜是各种性能平衡的结果,不计体积追求光学的话,应该搞长焦APO天文镜。
正因为如此,便携性也是双筒望远镜(手持)的重要性能之一,而便携性和光学性能又是可以互换的。好比舰艇的总排水量固定了,如果主机效率高做得轻一些,节约的重量就可以带更多的装甲,带更多的武备,等等。用屋脊镜,体积节约了,就可以用节约下来的体积重量去增加口径,也是变相提高了光学性能。
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发表于 2013-6-6 10:31  | 显示全部楼层

RE: 屋脊棱镜屋脊面

etten 发表于 2013-6-6 10:17
回楼主 我淘汰的都是五七百元的屋脊镜, 成像的确不如更低价位保罗。特别是屋脊口径超过42MM就很难持稳。 ...

其实追大屋脊的人倒不是很多吧,32屋脊大概是比较受欢迎的,曰“便携与光学的最佳平衡”,然后口袋党一部分追25、20屋脊,要光学的一部分追40、42屋脊,这些加起来是绝大多数吧感觉。
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发表于 2013-6-6 10:37  | 显示全部楼层

RE: 屋脊棱镜屋脊面

funder 发表于 2013-6-6 10:29
双筒望远镜是各种性能平衡的结果,不计体积追求光学的话,应该搞长焦APO天文镜。
正因为如此,便携性也是双 ...

如果不谈钱,产品按需分配,这事儿好谈此第一点
另外一点,有空再说
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发表于 2013-6-6 11:06  | 显示全部楼层
所有的棱镜对光学素质都有损害作用,所以最严苛的场合,连棱镜都不用,改用平面镜。
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发表于 2013-6-6 11:48  | 显示全部楼层

RE: 屋脊棱镜屋脊面

funder 发表于 2013-6-6 11:06
所有的棱镜对光学素质都有损害作用,所以最严苛的场合,连棱镜都不用,改用平面镜。

那么严苛的场合还用什么平面镜啊,直接成倒好了,以及根本不用折射式,改用反射式。
凡事儿莫走极端,版主前面拿“长焦APO天文镜”出来就有点这种味道了。
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