請教牛頓望遠鏡重影如何解決

[曹大貓咪]

嗯，有點變得複雜了？

老貓懶人法 定出牛頓反射主鏡和斜鏡中心點....

工具：兩張白紙，一支AB鉛筆，一支直尺，立可白和圓規。


把主鏡玻璃放置在白紙上面，用鉛筆仔細貼緊玻璃畫出反射鏡的圓形。然後把主鏡拿掉。

前題是主鏡一定是用車床或洗床等專門加工機冼或切出的圓形玻璃磚。大部份反射鏡材都是如此製造。

用直尺量圓形的直徑，得到大約中心半徑的數值。最後用畫圓弧的圓規，用直尺定出半徑，圓規以半徑為中心，多描幾次圓弧並修正圓規的中心點，老貓是取三次中心點修正最後畫出和圓形相同的圓弧。

這就是主鏡的中心點，最後把紙面的中心點用圓規刺穿一個小洞，套在主鏡面上，對準圓弧線和主鏡圓弧貼齊！用立可白點出中心點。我最後會加工，用油性筆畫上小小十字線。

#.立可白水劑是可以點錯後再塗改。若油性黑筆就不行了。雖可用中油去漬劑塗掉，但會影嚮反射鏡面，所以不要用。

至於斜鏡也是一樣，畫出橢圓形圓弧。用直尺找到最短水平直徑位置和最長垂直的直徑位置兩線的交叉點，其位置就是中心點。也是畫個小小圓圈。

這是小貓當年在圓山天文台一樓辛苦學習磨鏡時，老一輩的資深同好張景良先生（師大工教系及大安高工老師）教導小貓的。到了40多年的今天，還是很受用並使用到現在。雖然非真正所謂真圓的中心位置，但也夠用了。



老貓要說的是，反射鏡畫中心mark，並非一定要畫。否則中央有個洞的卡式鏡不就無法光軸修正了？！

只是不知哪時開始流行商售的牛頓鏡要畫mark了？牛頓鏡可以畫中心mark，方便光軸校對。但不畫也OK! 以前磨鏡DIY時，很少有人去畫中心mark。只要遵循光修的原則，以前老前輩的光軸精準也是修正地讓小貓們哇哇叫。呵呵呵呵.........


啊，哈！現在竟然有這個專用的鏡面中心十字規紙可用，只要貼近主鏡圓形尺寸，貼一個中心貼紙就完成，非常方便的工具。

https://www.stargeezer.co.uk/guides/130eq/centre-spotting-the-primary-mirror

不過就如reed兄所言，現在市面上太多的反射鏡因為廉價，圓玻璃磚加工方式已非老貓所知的方式進行，這點也是要注意。只是重點是反射鏡畫圓弧是沿著反射鏡外圍筆呈垂直慢慢畫圓形線，反射鏡內的導角面如何加工則沒有太大影響。因為我不會去對反射鏡鍍膜面的導角所形成的內圓形，而是以整個主鏡玻璃磚外圍圓周為主。
這是因為主鏡在拋光洗凈後，鍍反射膜是整個反射凹面。完成鍍膜後，反射鏡的圓周加工導出小角度，修掉反射鏡面鏡周的尖銳面以免碰觸受傷。因為每家工廠加工要求誤差不同，導角後的反射鍍膜圓周精度就差異很大了。特別是斜鏡，很多的確慘不人睹。不過當年我們磨出的斜鏡，各種形狀都有，無法和現代的工廠精美度相比。



當然！只要能看到圓點的星星就好，請自行參考每個鄉親的經驗。如老貓現在光軸校對就很少會去畫中心mark，用針孔校對好後，也不用人工星作光盤細調！而是直接在野外觀測時，直接找亮星直接光盤作細調。在天文台內的SCT反射鏡也是定時要光軸檢查，約兩個月就例行直接找亮星作繞射光盤在CCD作調整或檢查。

找出自己適合的調整法就OK了。因為使用反射鏡就有一種宿命，今天的精準光軸，美好的星點，並不代表未來是如此，所以學好校對，隨時校對自己的牛頓望遠鏡光軸是基本功，但這一切也比老貓以前辛福多了，因為市面上工具很多，找出一套最有效最簡單的方法，讓自己能在天文路上得到樂趣才是最重要的。不過話說回來，反射鏡......很多初學者是直接跳過，購買折射鏡。反射鏡不太穩定的光軸和焦點位置，是很多想以反射牛頓鏡作天文入門的致命傷。


Reed兄的光軸修正後星點非常漂亮！老貓就差了，星點自己能看得過去就好了。








曹大貓咪

[reed]

老貓要說的是，反射鏡畫中心mark，並非一定要畫。否則中央有個洞的卡式鏡不就無法光軸修正了？！
只是不知哪時開始流行商售的牛頓鏡要畫mark了？牛頓鏡可以畫中心mark，方便光軸校對。但不畫也OK! 以前磨鏡DIY時，很少有人去畫中心mark。只要遵循光修的原則，以前老前輩的光軸精準也是修正地讓小貓們哇哇叫。呵呵呵呵.........
曹大貓咪

曹大哥，畫 mark 是增加參考點。 各家廠商的校準參考位置不同。
以我接觸過的幾個主鏡，加工方法不同的話，後面對光軸就會有些差異。
比如說，有些主鏡加工完之後，再把鏡邊磨出一個小導角。磨這導角沒問題。
但是每個位置磨的進去的距離不同，那麼主鏡反射面就不是正圓了。
如果以這個反射面的圓周當參考點，那就偏了。
反而需要用主鏡真正的圓周當參考圓才行。  但是真正校正光軸，
看到的都是主鏡反射面的圓周。不去注意的話，看不到主鏡真正的圓周。
當然主鏡加上圓心mark，校正上比較方便。
甚至 CATSEYE 也可以使用影像重合的的方式做光軸校正。

個人認為，光軸校正的根本道理，大家都是相通的。其他都是工具與參考點的問題。

以下照片第一張是主鏡位置跑離真正圓心軸。
如果從鏡筒外直視鏡筒，看到主鏡的模樣，就是主鏡上下左右的位置偏移。
星點聚焦時，就是會有兩個焦點。

第二、三張，經過很精密調整之後的結果。
附帶一提，這兩張照片是我開始使用OCAL 這種電子影像光軸調整器開始的結果。
我使用很順，但也有不少人反應調整有困難。

[reed]

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。

主鏡加工應該都不會是問題。而是問題出在 "標示" 圓心位置上面。
牛反對光軸容忍偏差算大的。
我印象我當時的主鏡圓心位置偏移量大約 5mm 左右。
這樣的偏移量已經造成我校正光軸時與星點測試，校到懷疑人生，也包含目視時，已經能感受到光軸不正確的問題。

當時OCAL 校正，查出的問題就是主鏡標示圓心位置不正確。

[JJLEE]

Reed兄：
我了解您的意思，我的主鏡邊緣的確有導角加工研磨的痕跡，但我取中心點時，是以主鏡最外緣為基準，
與曹大敘述的一樣，也就是以主鏡的幾何中心為校正參考點，如果主鏡光學加工時是以幾何中心為基準，
那應該就沒有問題了。

我想我的初步調整程序應該是沒問題，經過各位先進的指點，以及網路上Google的資訊，
我想目前先從(人工)星點測試著手，做更精準的調整，有任何進展再向各位報告。

Reed兄，您傳來的關於OCAL的訊息我已收到，謝謝您，這還是我第一次知道有這種儀器，我上網Google了一下它的使用說明，
看起來像是以電腦軟體輔助光學測量，直接告訴你往哪個方向調整。您說有人反應調整有困難，
我想可能是他沒有先了解整個調光軸的原理，了解原理的人使用起來才會覺得方便，我想先不麻煩您，
我還是先用傳統方法來調整。再次感謝。

[JJLEE]

昨天花了一天的時間，先用一個LED手電筒前面加一片鋁箔，以針尖刺一個非常小的孔，做為人工星點，
接下來在室內最遠的地方放一面穿衣鏡，將人工星點放在望遠鏡旁邊，照向穿衣鏡再反射回到望遠鏡內，
(因為室內距離不夠長必須用鏡子反射加長距離)，總算勉強可以在目鏡處聚焦。
接下來先用原本調好光軸的狀況做星點測試，發現除了在焦點位置勉強呈現圓盤狀之外，在焦點內外都無法呈現圓盤狀的影像，
而是輪流呈現相互垂直的線條狀。接著試著重新調光軸，先故意以主鏡幾何中心向某一方向偏移約3mm，做為假想的光學中心，
調好之後做星點測試，結果相同並無改善。接著再改變主鏡的假想光學中心，這次與前面位置相差90度，重新調光軸之後再測試，結果仍然相同。
我在網路搜尋了一下，找到一個與我類似的狀況(如附圖)，
(https://www.cloudynights.com/topic/608863-focuser-misalignment-and-astigmatism/)
該文推測這是由散光(Astigmatism)的現象，而散光可能是由於主鏡受力變形(一般而言是鏡夾鎖太緊造成)，
或是斜鏡變形。原po說他的主鏡安裝方式不會有受力的情況(我的主鏡是用矽膠黏在夾板上，沒有使用夾子固定，
應該也不會有受力現象。
現在問題好像又回到我最初的猜想---主鏡或斜鏡變形？

[reed]

這款牛頓鏡主鏡是用矽膠黏在三合板板上的。
如果懷疑是重力變形，可以拆下支撐轉軸把鏡筒轉 90 度再試試看。 星點狀況是否與鏡筒轉90度有關。
三合板的木紋方向的膨脹與吸水後膨脹的情況不一定。這部分也可能可以查看看。

[JJLEE]

這正是我下一步準備做的，如果主鏡(不與基座分離)轉90度之後，散光的方位與程度沒有改變，則可排除主鏡問題，那就朝斜鏡著手。
您提到三合板吸水後木紋膨脹的方向可能會不一樣，我想起幾年前一次颱風天，放置望遠鏡的地板曾經淹水，發現的時候水已經消退，
不確定它是否有被水淹到，難道是造成它變形的原因？如果真是如此，那就得把主鏡從基座拆除再重新黏回去了。
今天看到另一篇解決astigmatism的方式，就是在目鏡前方加裝一矯正鏡片(好像戴散光眼鏡一樣)，但必須先能測出散光的角度及程度，
再訂做鏡片，也要看看目鏡筒有沒有適當的空間可以安裝，可能一般人無法做到。

[JJLEE]

這幾天本來想將主鏡連同鏡座旋轉90度，但由於三只支撐螺絲的排列是等腰三角形，而不是正三角形，因此行不通，
看來只有將主鏡由夾板上拆下來再旋轉，在此之前我先對斜鏡做了一些試驗：

1.在斜鏡背部加裝支撐，對長軸兩個末端施壓，想看一下是否會改變鏡面的曲度，
結果影像變得模糊不清，看來些許外力的確會造成鏡面變形，由於沒有辦法量化施力大小及位置，因此這個辦法行不通。

2.將支撐移除，將鏡片從鏡座拆下，重新以矽膠固定(在更早之前，我曾在斜鏡的短軸兩端加裝墊片，再用矽膠固定，
想看看是否有何改變，但結果無效，這次一併將墊片移除)安裝過程中極力避免對鏡片施力，確保其在自然狀態下定位。
測試結果似乎有些許改善，但仍不理想。(附上昨晚透過手機，以5mm目鏡，160X照的最清晰的一張土星照片，
以及一段影片，以及該影片用Registax6處理堆疊出來的照片)

3.將主鏡外圈以環狀紙板遮蔽，使光圈從200mm減少為150mm，測試結果好像也沒有顯著改善。

4.另外用北極星做星點測試發現，原來往焦點之內移動，影像會變成垂直線，向外移動會變成水平線，
現在卻變成相反？不知是何原因。

[JJLEE]

前幾天再度重調光軸，這次設法將次鏡向下降幾mm(調整offset)，在白天觀察遠方物體，似乎有些改善，
但要等天氣轉好才知實際測試觀星效果如何。
利用這幾天的時間觀看youtube(https://youtu.be/FQagPJ8pM7Y)，學習了一下影像處理，把土星原始的mp4影片檔，
經過 PIPP(Planetary Imaging Pre-Processing)影像前處理、Autostakkert!3影像堆疊、Registax影像處理，
以及最後用GIMP(GNU Image Manipulation Program)做色彩校正等四個步驟，重新產生一張jpg圖片檔案，
和先前單純用Registax處理的結果比較起來，影像有明顯改善。由於原始影片是用手機拍攝的，效果較差，
下次將試用單眼相機以及Barlow鏡直接裝在目鏡座上錄影(如同Youtube影片裏面的方法)，看看效果是否會比較好。
在使用上述四個軟體時，發現要處理的檔案名稱以及所在的路徑只能使用英文，如果使用中文，程式會自行結束，
我試了好久才查出原因。

[JJLEE]

前幾天利用晚上雲層較少的空檔，觀察了月亮及木星，影像還是模糊，今天在白天觀察遠方物體，
(以canon相機接上3XBarlow鏡照相)，將水平(左右)方向調整焦距到最清晰，垂直方向出現明顯的重影，
再試著分別將主鏡上半部、下半部遮蔽，顯示遮蔽一半後，重影消失，影像明顯改善，
因為上下兩半影像是對應到次鏡的短軸，由於長軸方向變形機率較大，因此推測不是次鏡而是主鏡的問題，
接下來準備試著調整主鏡，看看是否有所變化。

[reed]

加油!

[JJLEE]

這幾天下雨，利用空檔做了一個測試，我用吹風機加熱主鏡底座的夾板(溫度約45~50度)，
把相機裝在目鏡座，用螢幕觀看遠方目標，看看影像是否有變化，發現在加熱時影像明顯晃動，
第一次加熱時間約5分鐘，加熱後立即照相存檔，接著冷卻10分鐘後再照相，
如此反覆改變加熱--冷卻的時間，期間每個步驟完成後都照相，最後將所有照片依據時間順序，
比對其變化，發現前面幾次剛加熱完後，影像變清楚，但冷卻之後又恢復原狀(有重影)，
最後一次加熱約15分鐘，在後續30分鐘冷卻過程中，感覺影像似乎都一直保持在相對清楚狀態，
本來以為是否加熱之後有除濕的效果，改變了夾板的形狀，使其改善，但第二天(19小時之後)又恢復原狀。
看來單純加熱是無法永久改變，可能還是得將主鏡拆下重新安裝了。

[JJLEE]

昨天把主鏡從底座的夾板拆下來，清理乾淨、旋轉約45度後，重新用矽膠黏著，
今天待矽膠確實凝固後，再回裝到鏡身、重新調整光軸，最後測試結果終於成功了，
觀看遠方目標，已經沒有重影。

回顧這一段時間所做的嘗試包括：
1.將斜鏡拆下重新安裝(沒有改善)。
2.重新調整斜鏡位置(沒有改善)。
3.將主鏡底座夾板加熱(改變主鏡所受應力，短暫改善，不能持久)。
4.遮蔽半邊主鏡(有改善，但會減少有效光圈，不是根本解決方法，但已確認問題在主鏡)。
5.最後確認造成重影可能的原因是：最初安裝時，主鏡受到應力變形，或是三合板鏡架受潮變形影響主鏡，
只有重新安裝主鏡才能解決問題。

現在只等好天氣，重新拍攝一些照片，和以前拍的做比較，再確認成效。

在此要感謝各位先進的指教，尤其是reed兄有一台與我相同的望遠鏡，
他所提供關於主鏡三合板鏡架的經驗，對於我的問題很有幫助。

希望我這一次的經驗可以提供給有類似問題的人參考。

P.S.這個主題的網頁好像有問題，點選本主題後無法進入第1頁，而是直接進到第2頁，
從第2頁最頂端點選第1頁時，會回到親子觀星會的首頁，也無法進入第1頁，
我已在留言板反映此問題，希望能夠解決。

[peter]

網頁 沒問題的

AA  和我 看都 沒問題

[JJLEE]

我試了多次，網頁還是無法正常顯示，點選親子觀星會首頁右邊的"天文儀器DIY"下面的"請教牛頓望遠鏡重影如何解決"就直接進入該主題的最後面(最新發布的)，
我把網址COPY下來如後(https://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=45&topic=36934.msg255736;topicseen#new)
將畫面上捲到最頂端，點選第1頁顯示網址為(https://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=45&topic=36934.0)，就回到親子觀星會首頁。