你需要什么样的望远镜,即我们该如何选购和观察其光学性能

2011-05-06

                                    你需要什么样的望远镜,即我们该如何选购和观察其光学性能 

       当我们拿到一只望远镜时，会注意到上面标注出的它的规格，A×B，其中A是放大倍数，B是望远镜的口径大小，单位是米。这两个指标决定了望远镜的规格，也是重要的参数。
望远镜既然是观察远方的仪器，其作用就是在尽可能少的损失物体本来细节的前提下放大目标方便观察。即：理想的望远镜应该“无损地放大目标，真实地还原细节”。
   很多人觉得望远镜的放大倍数应该越大越好，其实望远镜的放大倍数是由很多因素决定的，实践证明，适合手持观察的望远镜倍数应该是6-10倍，而以7，8倍为更多。市面上的望远镜倍数一般不会超过20倍，如果标出了几百倍，几千倍，那么是假货无疑。为什么倍数不做高些呢？事实上，高倍数的望远镜在技术上没有什么难点，只要愿意，做到任意高倍数都可以，但是，高倍数会带来很多负面影响。首先是亮度，倍数越高，物体的表面亮度会越差，因为物体面积被放大到正比于二次方放大倍数，亮度下降会非常明显。当然如果望远镜口径大，倍数可以适当高些，但是手持望远镜的口径一般不超过50mm.还有更重要的就是高倍带来的抖动，手持望远镜会有轻微的抖动，但是这种轻微的抖动被放大以后会变得非常明显。在10倍以上时，图象的晃动已经使得人眼不能充分观察到图象的细节，发挥望远镜的分辩能力，此时再增大望远镜的放大倍数又有何用？如果望远镜可以固定在三角架上观察，那么放大倍数当然可以高些，但是对于对地观察的望远镜，由于有前面所说的亮度以及分辨率的制约，放大倍数也不会过高，否则图象会非常昏暗模糊，同时视场过小，寻找目标困难，笔者见到的更高倍数的用于地面观测的大型双筒望远镜倍数是60倍，口径超过100mm。近些年，国外还出现了防抖动望远镜，比较有名的有canon,fujinon的产品，他们采取电磁稳定技术，可以“稳”住图象，使得手持望远镜也可以做高倍观察，就连美国陆军也采用了fujinon的稳像望远镜产品，制式编号是M25军用望远镜。当然这种望远镜的价格都很高，体积重量也要大一些，所以应用不是很广。
    望远镜的口径是望远镜重要的参数之一，望远镜的口径越大，理论分辨率会越高（但是要注意，其实一般手持望远镜远远用不到理论分辨率也达不到理论分辨率，所以实际分辨率才是更重要的，这取决于望远镜的光学质量），聚光能力越高（相同倍数时亮度更高），但是同时望远镜的体积和重量会越大，价格也会更高,手持望远镜一般都在20-50mm。不过要注意，有些质量不高的望远镜由于棱镜遮挡，内部设置了过小的光栏等原因，所以实际口径要比标称值小。同时望远镜的亮度和镀膜质量和性能也很有关系，一部较小但是高质量的望远镜往往能比大而差的望远镜进行更有效的观察。
   望远镜口径除以倍数的数值叫做望远镜的出瞳直径，也就是望远镜从目镜出射的光束的直径。这个数值一般不标在望远镜上面，但是可以很容易算出。同时也可以直接测量，把望远镜目镜冲着自己，物镜对着亮处，目镜离开自己一定距离，这时可以看到一个亮圆斑，这个圆斑的直径就是望远镜的出瞳直径，如果不是很圆有切边说明棱镜不好或者不够大。望远镜的倍数口径和出瞳直径知道两个可以算出第三个，所以我们可以以此验证一下望远镜的标称是否准确。正规的产品标称大都是很准确的。望远镜的出瞳直径直接决定了望远镜看到物体的表面亮度，出瞳直径越大则亮度越高，正比于出瞳直径的平方。但是当出瞳直径大于人眼瞳孔直径的时候，有些光线没有进入人眼被浪费，望远镜的有效口径就变小了。人眼的瞳孔大小在阳光下是2-3mm，黑暗中可以达到7mm左右，而且因人而异，并随着年龄的增加而变小。关于怎么样测量自己瞳孔的大直径可以看附：瞳孔大小测量。另一方面，出瞳直径对观测的舒适性也有一定的影响，出瞳大时，瞳孔在晃动以及眼球转动时都不容易偏离出瞳光束，所以会比较舒适。望远镜的出瞳直径有时候简称出瞳，但是这很容易和另一个指标－出瞳距离混淆，后者指的是观测者的眼睛要离后一片镜片多远才能看清整个视场。长出瞳距离的望远镜（一般认为22mm左右为更佳）对观测者特别是戴眼睛的观测者舒适性很有帮助。
    望远镜的各种性能是互相制约的，没有万能的望远镜，如何选择就要看需要的观测类型了。实践是检验真理的标准，我们看看望远镜的使用者是怎么选择的：
    先说军用望远镜，我们国家的军用望远镜型号较多，解放前有6×30中正式，美国的6×30，7×50望远镜，德国的8×30，10×50等，还有类型很多缴获的日本望远镜。解放初我们进口的军用望远镜有zeiss jena 6×30，8×30（两种），7×50，10×50，15×50，捷克6×30,8×30，12×60，苏联6×30，8×30等。其中数量更多的是6×30，8×30两种，这和欧洲当时的装备情况是基本一致的。评价比较高的是zeiss jena 7×50，有一个很响亮的名字叫做“蔡司之冠”，今天还有很多收藏者对其趋之若骛，因为它的口径大而倍数低，这样出瞳直径大，亮度高，对暗光下的观测特别有利，而且抖动小，看起来舒服。缺点是体积重量比较大，表观视场也比较小（这是由规格决定的，详见上篇拙作“望远镜的视场”）。喜欢高倍的人对15×50的zeiss jena也赞赏有加，因为倍数高，可以远距离观察，不过由于抖动比较大所以不适合长时间观测。从60年代开始我们国家开始自行研制军用望远镜，不过长期以来摆脱不了“仿制”的痕迹。型号有62（8×30），63（15×50），65（哨所用大型25－40×100），69（15×50），74（7×50），78（7×50），81（10×50），88（12×42），95（7×40，7×50），新海军7×50，以及一些数量较少的其他品种。从装备数量上，大的是62式8×30，因为其体积和性能上比较适中。海军主要装备7×50的品种，因为船上便携是次要的，加上有晃动，7×50会比较舒适，瞳孔不容易偏离出瞳光束。另外海军也装备有不少62式8×30，也是因为其小巧方便。西欧国家和我们国家情况相似，主要装备有7×50，10×50以及8×30望远镜，其中又以8×30，常见，如hensoldt,kern,leica等8×30军用望远镜。东欧国家比较有名的军用望远镜有zeiss jena 8×30（经典，从2，30年代以来结构几乎没有改变），7×40 DF/EDF ,罗马尼亚的IOR 7×40等。美国人似乎比较喜欢高光力的大出瞳望远镜，军用望远镜在二战时候主要以6×30，7×50为主，后来6×30渐渐消失，现役的望远镜主要是M22G,M22B（均为7×50），不过美国人也发现7×50望远镜有些场合实在太大太重，所以同时装备了采用屋脊棱镜的7×28 M24,这似乎是目前轻的一种现役军用望远镜，重量380g，可以放在制服口袋里。需要说明的一点是，现代国外的军用望远镜大都是免包装设计，目镜盖，物镜盖都和望远镜是一体的，大多外包橡胶磕碰（我觉得放磕比防震更符合实际）。这样更符合实际需要，相比之下我们国家的军用望远镜还是传统设计，似乎更适合把玩，加个漂亮的背包，重量增加了近一倍不说，用起来也不够方便快捷。恐怕这和我们的传统观念：军用望远镜＝精致的高档望远镜 很有关系。世界各国海军以及航海人员现在基本都采用7×50望远镜，原因上面已经说过，有的航海望远镜不仅有带照明的分划，还带有内置罗盘，不是假俄罗斯上面的那个小指北针，而是联入光路内，可以从视场内精确读出所对方位角，对航海很实用。比较有名的是zeiss,fujinon,nikon,steiner的产品。
    对于天文爱好者，望远镜的口径是非常重要的。一般国外流行的手持天文用双筒镜是7×50的（比较有名的是fujinon,nikon),因为他的出瞳较大，在观测星云，彗星等物体时表面亮度高，同时倍数低，视场大些，找目标比较方便，星星在视场内收得比较紧。此类大出瞳直径望远镜还有10×70的，不过恐怕要用支架了。如果你的瞳孔散不到7mm,可以选择倍数高些的10×50，16×70。对于星团，密集的双星，视面很小的星系等观测目标，倍数可以高些，如20×60。如果用于月面和行星观测，则倍数较高的望远镜观察效果比较好。一般6倍以上望远镜就可以看到月面的环形山（在弦月时观测效果更好，满月时由于光线的关系，环形山会很不明显），木星的卫星也可以看得比较清楚。15倍以上可以看见土星光环，高倍双筒镜需要配合支架进行观测，不过做这种观察并不是双筒望远镜的强项，更好还是用天文望远镜。双筒望远镜的优势在于对大视面天体的观测。由于其特有的方便性和舒适性，即使对于一个拥有专业天文望远镜的爱好者来说，手持双筒望远镜仍然有其不可取代的地位。国外还有更大的专业天文用双筒望远镜，口径都在80mm以上，大的有25×150,40×150，30×180，主要用于高档玩家的星云星团的目视观测，寻彗等，价格惊人。近几年，咱们国家的25－40×100大双筒出口到美国，反应也相当不错。
    对于观鸟者，望远镜的倍数一般要稍微高些，一般为8-10倍居多，口径30-42mm，出瞳大小是4-6mm,一方面，有时候鸟会在阴暗处，出瞳不能太小，一方面，手持重量太大不利于长时间观测，因此也要比较在乎重量，所以一般国外的观鸟用双筒望远镜主要有8×32，8×40，10×42（600-750g)等规格，另外观鸟用双筒镜还有一些额外的性能比较重要如近对焦距离,快速聚焦等。大多数情况下，双筒望远镜还要配合一个spotting scope就是架在三角架上单筒的高倍镜使用，这样效果比较好。对于国内的观鸟爱好者，建议用8×30或者7×35双筒镜+460单筒（别忘了支架），性价比非常好。
    对于一般的户外旅游者，综合性能和重量，可以考虑8×30，7×35（600g左右）的型号。如果非常在意重量，可以考虑屋脊棱镜的产品，如8×25（320g左右).如果只需要在强光下使用，那么可以来个更精巧的8×20望远镜，折叠后体积非常小，可以放进衣服口袋，缺点是目镜和出瞳直径，出瞳距离都比较小，观测舒适性较差，这就是带着舒服看着不舒服，和7×50正相反。
    对于场面较大的表演，足球赛等，需要一个倍数低些，视场较大的望远镜，如俄罗斯5×30屋脊棱镜型，6×30广角型，高倍的望远镜虽然可以帮助你看清演员的面目和球员的表情，但是看到的范围太小，光是追着球跑就够你累了。
    如果你家里视野特好，想看看远景什么的，可以考虑用三角架架个大一点的高倍双筒（如20×60，26×70），或者单筒的spotting scope,前者舒适性好，后者小巧便宜一些，加一个手持的小型中倍望远镜。
如果你打算购买第一只望远镜（天文，航海爱好者除外），建议先从8×30开始，性能和体积重量很均衡，外观很经典，小巧结实。即使以后发现了喜欢的方面想要升级，这只镜子也可以作为一个很好的补充。因为没有万能的望远镜。
    后我要说说对变倍望远镜的看法（手持的连续变倍望远镜）。变倍望远镜就如变后掠翼飞机一样，设计的初衷是想满足多用途的需要，但是多用的东西总是比不上专用的东西。变倍望远镜由于复杂，成像的分辨率和亮度比同倍数的望远镜要差了一截，视场特别是在低倍时的视场要比一般望远镜小很多，可靠性差，价格也高。虽然Nikon等也有变倍望远镜的产品，但是变倍望远镜在顶级高端系列望远镜里还从没有出现过。这很能说明问题。当然如果以后的光学技术发展了，变倍望远镜要接近定倍望远镜也不是绝对不可能。
    晚上在黑暗中呆过半个小时让眼睛瞳孔充分放大。于3米外放一红色发光二极管（用收音机，变压器上面的指示灯就可以）。事先准备一些和自己瞳孔大小接近的卡纸条，宽度可以从5.5mm-7.5mm不等。眼睛看着发光点，用卡纸条在瞳孔前来回平移，看是否能够完全将亮光遮住，如果可以，则纸条宽度大于瞳孔，否则相反，经过多次比较，可以得出瞳孔的大小。