請教牛頓望遠鏡重影如何解決

[JJLEE]

各位先進大家好：

我在2013年參加了台大吳俊輝教授主持的華山天文望遠鏡DIY營隊，組裝了一台200mm-F/4的牛頓反射式望遠鏡，
去年因為購買了幾只新的Celestron X-Cel LX系列的目鏡，就將望遠鏡重新校準(collimate)，但觀測時發現有重影
(如附件土星照片，是用5mm的目鏡，倍率為160，此照片是用手機照的，用小畫家擷取放大)，另外做star test時，
調在最佳焦點前後也有明顯的重影(如附照片)。
因為我已經不記得當時組裝後的collimation程序，於是搜索了國內外各網站，研讀了許多校準的資料，
也買了雷射校正儀，重新校準好多次都沒有解決問題，我後來想了一下，如果是collimation的問題，
應該是影像模糊，或是有彗形像差，或是可視範圍變小等，但應該不會有重影？看起來好像是主鏡或斜鏡變形，
變成兩個光學面，形成兩個影像？
我試著用手從內部將一部分的光線遮住(無論遮住部分主鏡的光線或是從次鏡反射的光線)，其中一個影像就消失了(當然亮度也減小了)，
將手左右移動時，兩個影像會輪流跳動出現。
我想請教各位先進幾個問題：
1.重影是否可能是鏡面變形造成的(組裝時外力造成的)？有沒有解決的方法(我曾將次鏡從基座拆下來再重新組裝，也沒有任何改善，
下一步可能將主鏡從基座拆下再重新安裝試試看)
2.有些Collimation 程序中提到需要將次鏡offset，但這台望遠鏡次鏡的鏡架是固定的十字形，左右無法調整offset，只能調整軸向的offset，因此是否有必要？(如果沒有將次鏡offset，似乎只會使可觀看得範圍變小，而不會影響影像的品質？)

以上問題還請各位先進幫忙解答，或是指點一下何處可以找到解決方法。感激不盡。

[peter]

牛頓鏡 這類 都需要調光軸

https://familystar.org.tw/content/view/123/21/

https://blog.xuite.net/lengy924/twblog/120062841

https://www.youtube.com/watch?v=qI3k77Kfo5I

https://www.youtube.com/watch?v=UlZqOEpAEZU

https://www.youtube.com/watch?v=nKuhacjCsB0


可問 劉志安   

[JJLEE]

感謝peter的回應，可是您所建議的調整光軸一事，我自認為已經按照標準步驟做了不知多少次：
我參考的網頁有：
您所建議的  https://familystar.org.tw/content/view/123/21/
以及網路找到的：
https://skyandtelescope.org/astronomy-resources/how-to-align-your-newtonian-reflector-telescope/
https://www.fpi-protostar.com/bgreer/collim.htm
https://www.astro-baby.com/astrobaby/help/collimation-guide-newtonian-reflector/
https://changlucas.pixnet.net/blog/post/39553270#comment-44628457
另外也看了許多Youtube的說明，至於雷射校正儀，我買來後也先做了一塊V-block，
確認它本身沒有偏差後才使用。

如果沒有做錯，它的程序應該如下：
1.先把斜鏡的中心調整到目鏡筒中央位置，須利用中心點的螺栓調整高低，並視需要旋轉斜鏡，
(此一步驟完成後，從斜鏡反射回來的主鏡可能尚未位於斜鏡中心)
2.調整斜鏡的三顆螺絲，使其反射回來的主鏡與斜鏡同心，此時由主鏡反射回來的斜鏡影像(以及目鏡筒影像)
可能尚未對準目鏡筒中心。
3.調整主鏡的調整螺絲，使由主鏡反射回來的斜鏡影像(以及目鏡筒影像)全部同心。

令我氣餒的是重新做了這麼多次調整(我現在已可在幾鐘之內，將所有調整步驟重做一次)結果還是沒有改善，
所以需要請教高手是否有其他原因。

[曹大貓咪]

嗯...這的確是很少見，我沒有見過這情況。

我僅在隔一層玻璃窗見過清晰的雙影經驗。如果是清晰影像，光軸偏移問題就可以排除。

我懷疑是反射鏡，特別是斜鏡是否有極細的裂痕！？或是反射鏡的內應力不平均所致？！不過內應力不均僅會出現繞射星盤變形！也不太會出現這種清晰雙影情況。因沒有親眼觀察，無法確認所謂清晰狀況....



呵呵呵，百思不解.....



曹大貓咪

[peter]

FB  天體暨宇宙事件攝影觀測聯萌

問看看  ..

How to Check and Fix Telescope Collimation in the Field
https://www.photographingspace.com/check-fix-telescope-collimation/

以前看過 牛頓  土星看到 就 類似 很差圖  ...   後才發現 副鏡會轉

另外    laser 調光軸  有些和目鏡座  有 "GAP"  因有小縫隙. 調出來也有問題  .  那看月亮會如何?? 

[JJLEE]

由於我在觀察遠處十字形的目標時，當垂直線調焦到清晰時，水平線就模糊，反之亦然，
從我上面附的幾張成對的照片也可以看到這個現象。因此我也懷疑是否斜鏡受力變形，
也試過將斜鏡的鏡面拆下重新安裝，它是用矽膠黏在一個塑膠基座上，
我試著在鏡片後面局部墊一片shim，想讓它稍微變形，結果並無改變(也許施力不夠大)。
另外主鏡的安裝也是先將矽膠塗在一塊木質層板基座上，再將主鏡放在上面以手加壓待其凝固，也可能當初安裝時矽膠塗佈不均勻，
或施力不平均造成它變形(只是猜想)，可能下一步會將主鏡從層板上拆下來重新安裝，
(順便旋轉一個角度，看看重影的方向是否隨之改變)。

回應Peter兄的問題：您提供的網頁連結我也看過，它裡面也提到直接調整斜鏡螺絲不是正規的作法，
而是到了現場應急的"垃圾步"，我倒是可以找機會試一下。對於目鏡座我也檢查過，加墊shim調整其角度，
確保其軸心對正鏡筒中心，另外也在目鏡座的轉輪與齒條之間加墊shim減少它的gap。
另外在此附上一張月球的照片(已經不記得倍數是多大，可能是用9mm的目鏡，大約89X)，
請指點一下是否可從中看出甚麼問題。

[reed]

重影部分，為主鏡兩個軸受力不均造成。
從失焦的星點照片看，星點呈橢圓狀況。這種情況是光軸偏移的結果。

吳教授的望遠鏡有兩種形式、一種是水管的，一種是木合板的，請問你的是哪種的?

[reed]

嗯...這的確是很少見，我沒有見過這情況。
我僅在隔一層玻璃窗見過清晰的雙影經驗。如果是清晰影像，光軸偏移問題就可以排除。
我懷疑是反射鏡，特別是斜鏡是否有極細的裂痕！？或是反射鏡的內應力不平均所致？！不過內應力不均僅會出現繞射星盤變形！也不太會出現這種清晰雙影情況。因沒有親眼觀察，無法確認所謂清晰狀況....
呵呵呵，百思不解.....
曹大貓咪

我遇過。 是主鏡的位置並不在機構的圓心。 或者講主鏡的圓心標誌並不是標在真正的圓心位置。
所以所有的光軸校正全是歪的。然後星點就是像樓主這樣。

[peter]

F4 副鏡好偏心

[JJLEE]

感謝各位熱心回復，我的望遠鏡是木合板的(如附照片)，如果主鏡的圓心標誌並不是標在真正的圓心位置，
要如何找到真正的圓心？要用trial and error方法嗎？找到後調光軸的方法應該會不一樣吧！今天仔細檢查了主鏡及斜鏡，確認沒有裂痕。

[曹大貓咪]

嗯，不管望遠鏡是用什麼材料做的？找出斜鏡和反射鏡的圓心方法都很簡單。

這在目鏡座的中心點放置針孔目鏡（可以購買或自製），在針孔中心用眼觀察就是斜鏡和反射鏡的中心。由目鏡針孔看到斜鏡，可看到整個反射鏡圓周，反射鏡的中心點mark(請事先在反射鏡上中心畫一個中心點），若是中心點mark在目鏡針孔中心，理論上就是校對好兩鏡的中心了。

我喜歡用光學雷射套在目鏡上固定好，雷射光用斜鏡三個螺絲調整雷射光投射到反射鏡中心mark，就是校對好目鏡和斜鏡（90度）到反射鏡的中心點。
最後再調整反射鏡的三個螺絲，利用雷射光投射到牆壁白紙上，可以看到斜鏡黑色影子和反射鏡的亮雷射光盤，調整反射鏡三個螺絲，將斜鏡圓型黑影放置在反射鏡光盤的中心即可。

當然市面上還有很多調整光軸（斜鏡和反射鏡中心重疊）的工具和方式，這就需要自行去參考。最簡單是針孔目鏡去校對兩鏡的中心點。


但有一點，自製目鏡座是否和斜鏡面的裝置呈90度？這點要用水平泡去測量。若有呈90度狀態，去校對光軸及中心點才有意義。

購買的商品，大致都是合格的。我測量vixen和高橋的MT鏡，都是合格的。

圖為我用自製的針孔目鏡，校對後的卡式反射鏡中心調整。若要更精準，則需要去找一顆亮星，利用失焦後的星光繞射光盤去作細調。

最後一圖：針孔目鏡調整後的卡式鏡望遠風景。HM目鏡+手機鏡頭投影放大攝影。





曹大貓咪

[JJLEE]

我用的方法除了最後一道程序"利用雷射光投射到牆壁白紙上"之外，其它和曹兄敘述的一樣。
因為我是用雷射校正儀，它的樣子有一點像Cheshire collimation eyepiece，它會將射向斜鏡的光點反射到主鏡，
再反射回斜鏡，再經過斜鏡反射回雷射校正儀的中心點(當然要正確調整主鏡的三個螺絲之後才會使光點回到中心點)。
我最初也自製了一個sight cap，一個Cheshire，一個雷射校正儀。但因為達不到理想效果，所以懷疑自製的
設備是否不夠精確，後來在淘寶看到現成的雷射校正儀並不貴，就買來用還滿方便的。

關於目鏡座它應該不算自製的，它是吳教授DIY營隊整套望遠鏡的組件之一(事實上所有組件都是工廠製作的
學員只要準備工具到現場完成組裝即可)。

我也曾將斜鏡拆除，檢查並調整目鏡座(只有些微誤差)使其和鏡身成90度。
今天google了一下，找到一些自製artificial star light的資料，看起來滿簡單的，準備做一個來試試。

[曹大貓咪]

人工星非常好用，以前校對折射鏡和卡式鏡非常好用且具有精確性。

但我自用的人工星發光器是採用不同直徑針孔透光所產生不同亮度的星點。不過現在已經找不到了。


圖1：校對BORG10公分F4 折射鏡的光軸後，多顆亮度不同的人工星點所看到的多顆繞射星盤。

圖2：利用真實恆星，不同於人工星點有大氣擾動下，10吋SCT校對後的繞射星盤。

圖3,4：自用的雷射校對內置有精密十字光規，所以常用於反射鏡光軸方便快速校對。現在一般雷射校對器多半僅是雷射光點，沒有十字光規，但校對器中央附有針孔提供反射鏡的最後投射點，其意義是一樣的。

最後二圖：M64.   后髮座的螺旋星系. 大溪天文台
在大氣擾動穩定的視狀，10吋SCT F6.3 利用繞射星盤校正光軸後的測拍影像。

最後一圖：大溪天文台新安裝14吋反射鏡後，經光軸修正穩定後，最需了解14吋鏡在大溪地區的極限星等。終在2021年的11月5日，待午夜擾動穩定時分，測得最暗星等18.06等（corrected  v band)。





曹大貓咪

[reed]

感謝各位熱心回復，我的望遠鏡是木合板的(如附照片)，如果主鏡的圓心標誌並不是標在真正的圓心位置，
要如何找到真正的圓心？要用try and error方法嗎？找到後調光軸的方法應該會不一樣吧！今天仔細檢查了主鏡及斜鏡，確認沒有裂痕。

鋪張A4的紙在主鏡鏡面上面，在紙上把圓形烙印下來，或者找到可以畫到10cm 半徑的圓。有些主鏡直徑是203mm，這部分自行量測。
將圓型的紙對折再對折，這樣角落紙張的角落就是圓心。圓心剪掉一個小孔或是戳出個小孔。然後將紙張對準主鏡擺下去。這樣就可以知道
主鏡標示圓心的偏移狀況。

副斜鏡的部分，看機構應該不太會產生應力。應該與雙重星點無關。

[JJLEE]

Reed兄：
依照您敘述的方法是可以找到主鏡的幾何中心，但我的主鏡以目測看來還不至於偏差到變成橢圓，
(也許要實際測量才能確定)，我本來以為您的意思是：主鏡加工時，光學中心偏離主鏡的幾何中心，
所以打算在距離幾何中心幾個mm之外(假設偏差量只有幾個mm)畫一個圓圈，把這圓圈上的各點都當成可能的光學中心，
再逐點測試，看是否試到某一點會變得清晰，那就是它的光學中心了。