浅谈双筒望远镜

姜晓军

双筒望远镜(以下简称双筒镜)具有成像清晰明亮、视场大、携带方便、价格便宜等优点，很适于天文爱好者用来巡天和观测星云、星团、彗星等面状天体。在晴朗无月的夜晚用双筒镜观测时，可见在广阔的视场之中繁星密布，偶尔有一两朵星云、星团点缀其间，令人心旷神怡。如果你过去一直使用高分辨率、长焦距的天文望远镜，也许还没有意识到自己已经失掉了很多观测的乐趣，那么请试用一下双筒镜，你一定会被视场中平时未曾欣赏过的美景深深地陶醉。由于双简镜有着广泛的用途，所以在市场上它的品种繁多，性能也相差很大。

双筒镜采用的是折射系统，可分为伽利略式和开普勒式两种。伽利略式双筒镜结构简单，光能损失小、镜筒较短、价格也较低。但是，它的放大率一般不能超过6倍，放大率再增加，视场就会迅速减小，视场边缘变暗，成像质量也会下降，所以这种双筒镜用得较少。现在常见的是开普勒式双筒镜，它的视场比伽利略式的大，而且成像更加清晰，但开普勒式双筒镜成的是倒立的像，为了得到正像，在它的光路中加有转像棱镜或转像透镜，这些转像装置在地面观测中是必不可少的。但像的倒正对天文观测来说无关紧要，不过正像望远镜可以给初学者找星带来方便。

光学性能

表示望远镜性能的参数有六个，它们是口径、放大率、视场、相对口径、极限星等和分辨本领。介绍这六个参数的书籍和文章很多，本文不再赘述，这里只结合双筒镜的特点做一简单说明。

双筒镜的口径、放大率和视场一般都标在镜身上。口径和放大率用两组数字表示，例如“10×50”表示这架双筒镜的放大率为10倍，口径是50毫米。再如“7～15×35”表示放大率在7倍至15倍之间可调，口径是35毫米。放大率和口径是反映双筒镜性能的最重要的参数。选购时要特别注意。用于天文观测的双筒镜应选择口径大一些的，这样可以看到更多的天体。那么放大率是否也是越大越好呢?不是的。放大率的选择要根据观测的需要来确定。当口径相同时，用较高的放大率可以看到较多的恒星，但对于星云之类的面状天体来说，在低放大率时看起来却比高放大率时更亮些。而且随着放大率的增高，视场还会变小。与天文望远镜相比，双简镜的优势就在于它的视场大和适于观测面状天体，所以用于天文观测的双筒镜放大率不宜过高。

现在市场上常见一种变倍双筒镜，它的放大率在一定范围内可连续变化，这样它便具有许多架定倍双筒镜的功能，使用起来比较方便。变倍双筒镜的缺点是视场小，结构复杂，成像质量不如定倍率的双筒镜。视场是反映望远镜性能的另一个重要参数。与天文望远镜不同，双筒镜的视场经常不以“度”做单位给出，而是给出在1000米处看到的景物的最大宽度。如“131m/1000m”或“393Ft./1000Yd.”表示用这架双筒镜能看到1000米处的景物的最大宽度为131米。天文爱好者都习惯使用角度来表示视场的大小，它们之间很容易换算。对于上面的第一个表示式，视场：θ=131÷175。

双筒镜的视场是由棱镜和目镜的设计决定的。口径和放大率相同的双筒镜视场往往不同，大视场能给观测带来不少方便。但视场边缘的像质往往较差，价格也较贵。

双筒镜的相对口径(即口径与物镜焦距的比值)比一般的天文望远镜大，而面状天体在望远镜中的亮度与相对口径的平方成正比，这就是双筒镜比天文望远镜适于观测面状天体的原因。在许多双筒镜的说明书中经常提到“出瞳直径”。它是相对于入瞳直径(即望远镜的口径)而言的，它是由物镜汇集的光束进入观测者时的直径。在数值上等于物镜直径与放大率的比值，如10×50的双筒镜出瞳直径就是50／10=5(毫米)。出瞳直径越大成像越亮。人眼瞳孔直径在完全黑暗的时候最大，为7毫米，所以出瞳直径不应大于7毫米，否则一部分光线就会因为无法进入瞳孔而白白损失掉。一般来说，用于天文观测的双筒镜出瞳直径在7毫米左右为宜。通常认为7×50型双筒镜最适于天文观测，它的出瞳直径为71毫米，成像清晰明亮，视场较大，一般为6～70，而且重量轻，易于手持观测。随着年龄的增加，瞳孔的最大直径会逐渐变小。30岁左右时为6毫米，40岁以上一般只有4．5毫米～5毫米。这时使用10×50的双筒镜较合适。

望远望的极限星等m和分辨率δ的理论值分别为：m=21＋51gD，δ=140/D。

D为以毫米为单位的望远镜的口径，δ的单位为角秒。但是由于双筒镜的放大率较低及观测时调焦不准、大气抖动等原因，极限星等和分辨本领都达不到理论值。双筒镜的这两个参数制造商一般没有给出，使用者最好能自己动手测一下，这对于更好的利用双筒镜很有帮助。在晴朗无月的夜晚，当昴星团上中天时，用双筒镜能看到的最暗的恒星的星等就近似等于它的极限星等。用双筒镜刚能分开的双星中两子星的角距即为它的实际分辨本领。双星的数据可参阅有关星表。

出瞳距离

出瞳距离是能够看清整个视场时眼睛与目镜的最后一片镜片间的距离。它的大小对于戴眼镜的近视患者非常重要，虽然摘掉眼镜重新调焦后仍能看到清晰的像，但当需要用肉眼和双筒镜反复交替观测星空的时候就很不方便了。另外戴散光眼镜的人如果摘掉眼镜，无论怎么调焦也是无法看到清晰的像的。

要戴着眼镜看清整个视场，出瞳距离最少应为14毫米～15毫米。当出瞳距离少于8毫米时，即使不戴眼镜的人使用起来也会感到不方便。

增透膜

当光线由空气进入玻璃或由玻璃进人空气时，大约有5％被反射掉。双筒镜每个镜筒的物镜、棱镜和目镜加在一起，一般有10个～16个与空气接触的表面。如果这些表面未经任何处理，那么入射光线因反射就要损失50％左右。为减少这种有害的反射，现代的折射望远镜在各光学表面都镀有单层或多层的增透膜。多层增透膜的材料是氟化镁，单层增透膜只对一种特定波长的光有最佳增透效果，对其他波长的光增透效果稍差，它可使每个表面光的反射减至15％，如使用双筒镜的所有表面，光的透过率可超过80％。好的多层膜每个表面光的反射率只有约0．25％，如用于双筒镜的所有表面，光的透过率可达90％～95％。

一般情况下，目视望远镜的单层增透膜对5500埃的黄绿光增透效果最佳，因为人眼对这种光最敏感。远离这一波长的蓝光和红光的反射就多一些，因此我们看镀了单层膜的镜片是蓝紫色或红色的。镀多层膜的镜片呈淡淡的绿色或暗紫色，太厚的单层膜看起来也会呈现出绿色，已经发现国外有的制造商以此来充做多层膜，不过它反射出的光线比真正的多层膜要强很多。

有人会觉得大口径的双筒镜即使镀膜质量差一些也没关系，它的口径可以弥补光线的损失。其实不然，双筒镜内部各表面的反射光会形成杂散光，降低景物的反差，使像变得模糊不清，在日光下观察阴影中的物体时，这种现象尤为明显。在镀膜质量差的双筒镜中消失在眩目的光辉里的目标，用镀膜质量好的双筒镜就很容易看到。

根据质量不同，增透膜可分为以下几种，它们一般都标在镜身明显的位置上。

镀膜：因为没有一家正规的制造商出售完全不镀膜的双筒镜，所以这实际是一种最低级的增透膜。它只表示至少在一个表面上镀有单层增透膜，通常是在两个物镜和两个目镜的外表面镀膜，而内部的镜片和棱镜都没有镀膜。

全表面镀膜：所有的镜片和棱镜表面都镀了单层膜，但如在目镜中使用了光学塑料镜片，则可能并未镀膜。

多层镀膜：至少在一个表面上镀有多层膜，其他表面可能镀了单层膜，也可能根本没镀膜，通常只在物镜和目镜的外表面镀多层膜。

多层全表面镀膜：所有的表面部分镀有增透膜。一些制造商在所有的表面都镀了多层膜，而另外一些只在部分表面镀多层膜，其他表面仍镀单层膜。增透膜质量的好坏与双筒镜的成像质量关系甚大，在选购时要认真加以鉴别。

棱镜系统

开普勒式双筒镜一般靠转像棱镜得到正像，常用如下两种：

普罗棱镜是最常用的一种棱镜。用普罗棱镜的双筒镜较宽，两块物镜的间距大于目镜的间距，这样在观察近处物体时立体感强。有些紧凑的双筒镜采用倒置的普罗棱镜，物镜的间距小于目镜间距，立体感也就减弱了。普罗棱镜易于制造，比同等光学质量的屋脊棱镜便宜。屋脊棱镜体积较小而且可以使物镜和目镜位于一条直线上，因此常用于极紧凑的双筒镜。与普罗棱镜相比，屋脊棱镜有两个主要的缺点，一是光线的损失多，成像较暗；二是对装配精度要求高，难于制造，价格也较贵，制造精良的屋脊棱镜在性能方面可以赶上但不会超过普罗棱镜。

可用于制造棱镜的光学玻璃型号很多。廉价的双筒镜常用BK－7玻璃。较高级的用BK－4玻璃。对着明亮的背景(如天空)观察双筒镜的出瞳，如果像的四周被“切掉”了，它用的就是BK－7玻璃；BK－4棱镜可以看到边缘清晰而明亮的圆形。

调焦方式

折射望远镜常用的调焦方式有外调焦和内调焦两种，让目镜沿光轴方向相对于物镜运动，称为外调焦。外调焦的优点是操作简单，像质较好；但是仪器的外形尺寸较大，密封性也较差。折射天文望远镜经常采用的就是外调焦。内调焦是通过移动物镜组中的一块或一组透镜来得到清晰的物像。它的优点是结构尺寸小，携带方便，而且物镜的焦平面对任何距离处的景物都是不变的，这一点对于安装分划板十分简便，所以大的测量仪器一般采用内调焦。它的另一优点是仪器有较好的密封性，这有利于保持仪器内部的清洁。目前，大部分双筒镜采用的是外调焦，少数高级品采用内调焦。

很多双筒镜(标有CF)使用一个中心调焦旋钮同时调节两个镜筒的焦距。另一些双筒镜(标有IF)，多为防水型双筒镜，每个镜筒上设有单独的调焦装置。CF双筒镜使用方便，IF双筒镜机械结构简单。现在不少制造商生产一种没有调焦装置的双筒镜，有的名字听起来让你相信它是自动调焦的，事实上它们根本无法调焦。除非你的视力极好并且不打算观察距离很近的物体，否则不要买这种双筒镜。

供勘察和测距用的双筒镜中都装有分划板(十字丝)。天文观测中除了观测月亮以外，由于背景太暗，根本无法看到十字丝，所以分划板对于一般的天文观测来说用处不大，它对光的反射和吸收会使双筒镜成像的亮度降低，还会增加造价，所以一般天文爱好者还是选用没有分划板的双筒镜为好。

最后，谈一下双筒镜常用的两种附件——支架和滤光片。在白天我们可以用手举着双筒镜欣赏风景，但是用手举着双筒镜进行天文观测是不合适的，即使肘部有支撑也是不好的。用于天文观测的双筒镜应该有一个稳固的支架，通常做成地平式的就可以了，口径小于6厘米的小双筒镜重量较轻，一般的照相机三角架完全能支撑住它，只需动动脑筋。自己做一个双筒镜与三角架的连接装置就可以了。无论是白天在强烈的阳光下观看风景还是晚上欣赏夜空中的美景，滤光片都是一种很有用的附件，你的双筒镜买来时如果没有滤光片，可以和滤光片的生产厂家联系。还要提醒一句，如果搞不到能加在物镜前面而且透光量足够小的滤光片，千万不要用双筒镜直接看太阳，因为这时目镜后面的温度往往高到能够使滤光片炸裂的程度。