雙筒望遠鏡特輯 @ 迪波的部落格

前言

雙筒望遠鏡都標有一組數字如7x50或8x42，這是什麼意思呢？

雙筒望遠鏡上標明的角度是什麼意思？

雙筒望遠鏡的手冊上的一組數字"115m at 1000m"有什麼含義呢？

購買雙筒望遠鏡時，有時會看見標籤上的規格項目中有一項"出射瞳徑" (exit pupil)，什麼是"出射瞳徑"呢？

何謂良視距（eye relief）？

雙筒望遠鏡的稜鏡系統的設計可分為分為Porro稜鏡系統和 Roof稜鏡系統，我們如何區分？

鍍膜的用途為何？

雙筒的鍍膜分為哪幾種？

透過雙筒望遠鏡不只可以觀看球賽、賞鳥，也可以用來欣賞新月時的地球照，搜尋隱藏於星座中的星雲、星團，甚至幾個較亮的星系。雙筒望遠鏡小巧輕便、易用、方便攜帶。不僅白天可以欣賞風景，晚上還可以用於觀賞星空，而且不必費很大力氣架設儀器。很多人以為單筒望遠鏡是初學者窺探星空奧祕的最好武器，其實雙筒望遠鏡才是入門的最佳工具，它擁有～廣視角和正立像～的特性。如果您不想花費太多的錢，又想認識星空、探險宇宙，雙筒望遠鏡是不錯的選擇。

雙筒望遠鏡上標明的的這組數字，比如7x50，第一個數字 "7"指的是這支望遠鏡的倍率，也就是會讓觀看的每一樣物件拉近 7倍的距離。例如用這支雙筒望遠鏡看遠在3500公尺的目標，其大小就好像我們用肉眼看500 公尺前的目標一樣。第二個數字"50"指的是這支望遠鏡的口徑（直徑），以公釐（mm）為單位。口徑越大，不但蒐集的星光越多，還會提高解析能力。而天文用途的望遠鏡其口徑應該至少要40mm。

你可能認為天文用途的雙筒望遠鏡高倍率是必要的，其實不然。適合手持的望遠鏡通常介於 7倍和10倍之間。相同口徑的望遠鏡，倍率較低的機型手持時影像較少晃動，通常也有較廣的視野。倍率較高的機型雖然景物變大，但由於視場變小的緣故，星空的背景看起會稍暗一些。不過相對地用來看月表及星團時亮度會高一些，而且對暗星體的觀測也有助益。

此外，倍率高，手持不易，造成影像晃動厲害，也許會削弱搜尋目標成像的清晰度。此時最好使用三角架固定。倍率太高除了上述的情形外，還要考慮出射光瞳的直徑（瞳徑）的問題。而且高倍率的機型良視距也較短，會造成戴眼鏡進行觀測的不便。通常，7x50的機型一直被認為是天文用最佳的雙筒望遠鏡。

雙筒望遠鏡上標明的角度是什麼意思？

這角度指的是視野的大小，即雙筒望遠鏡所能看到範圍的大小。一般雙筒望遠鏡上標示的是實視野（true field）。就是直接用肉眼觀看相同範圍大小的景物所張的角度。通常，高倍率的望遠鏡視野較小。令人意想不到的是決定雙筒望遠鏡的視野並不是物鏡（objective lenses），而是接目鏡（eyepiece）和稜鏡（prism）的設計。

雙筒望遠鏡的手冊上的一組數字"115m at 1000m"有什麼含義？

這是視野的另一種表達方式。" 115m at 1000m"意思透過雙筒望遠鏡看1000公尺遠的地方，所能看到範圍的寬度是 115公尺。換算成角度將近 6.6度。在天文用法上，用這種方法不容易表示天空的視野範圍，多半還是用角度表示。

什麼是"出射瞳徑"呢？(exit pupil aperture)

當光線從雙筒望遠鏡的物鏡射入，最後從目鏡射出。出射光瞳（exit pupil）的直徑我們稱作"出射瞳徑"。我們如何看雙筒望遠鏡的出射瞳徑的大小呢？我們把雙筒望遠鏡朝向亮的地方，拿正後看接眼目鏡的中央亮圈，這亮圓的直徑就是出射光瞳的直徑，也就是出射瞳徑。我們也可以用口徑（mm）除以倍率來算"出射瞳徑"。出射瞳徑（mm） = 口徑（mm）/ 倍率。例如: 7x50的雙筒望遠鏡就有7.1mm的出射瞳徑。 10x50雙筒望遠鏡的出射瞳徑是5mm。

也許你會納悶為什麼常被推薦用於天文的雙筒望遠鏡都是 7mm。這是由於在較暗的地方，眼睛的瞳孔會張大，以便於在這黑暗的環境中蒐集光的訊息，助於了解四周的潛在的危機。一般人眼的瞳孔可以開至 7mm。因此將夜間用的雙筒望遠鏡的出射瞳徑設計為 7mm是最為理想。如此不但不浪費雙筒望遠鏡所蒐集的光線，也充分利用到人的眼睛，讓雙眼的集光力發揮到最大效用。

可是當人老了的時候，眼睛的瞳孔就無法張那麼開了。40歲之後，人的最大瞳孔已經降至 5mm左右。這時年紀大一點的人若使用出射瞳徑 7mm的雙筒望遠鏡，當 7mm的出射光瞳來到眼睛，有一部份的光便無法進入瞳孔，就會浪費已經收集到的光。所以年紀大一點的人較好的選擇是出射瞳徑介於6mm到5mm之間的雙筒望遠鏡。

何謂良視距（eye relief）？

良視距是指眼睛至少要距離多遠才能看清楚整個視野範圍。也就是當我們能看到雙筒內的全部視野時，眼睛距離目鏡表面最遠的距離。雙筒望遠鏡如果有較長的良視距，觀賞景物時會較舒適。如果用短良視距（比如 8mm）的雙筒望遠鏡觀看景物，除了目鏡容易沾到睫毛上的油脂外，由於眼睛必須相當貼近目鏡才能看清楚所有的視野，長時間觀看下來也會造成壓迫感，讓人覺得不舒服。

對近視眼的人來說，選擇較長的良視距更是重要。雖然我們可以拿下眼鏡，利用雙筒的調焦系統補償我們眼睛的度數，但是眼睛若有散光，仍須靠眼鏡校正，如此才有清晰的影像。即使沒有散光，戴上眼鏡能清楚地觀看夜空，知道目標的方向，便能很快地切換至雙筒的視野。良視距常因目鏡設計的不同而有所變化。通常，倍率愈高的雙筒望遠鏡，其良視距愈短。而且廣角雙筒望遠鏡的良視距比一般雙筒望遠鏡的良視距來得短。

雙筒望遠鏡的稜鏡系統的設計可分為分為Porro 稜鏡系統和Roof稜鏡系統， 我們如何區分？

從雙筒望遠鏡外觀上，我們可以直接區分出Roof稜鏡系統和 Porro 稜鏡系統。Roof稜鏡系統和Porro 稜鏡系統在雙筒望遠鏡外觀上就有明顯的不同。屬Roof稜鏡系統的雙筒望遠鏡，其外觀是直筒型；屬 Porro 稜鏡系統的雙筒望遠鏡，外觀看起來像是Ｎ字型或Ζ字形，並且兩物鏡間的距離比兩接目鏡間的距離遠。

一般常看到的組合稜鏡是 Porro系列。由於這系列較容易製造，因此價格上也比較便宜，不過重量比較重。而Roof系列，由於兩個稜鏡必須相當靠近，讓通過物鏡和目鏡的光路呈一直線，所以精密度的要求比較高，也比較難製造。相對的價格也比較高。不過設計的好的Roof系列光學成像只和Porro 系列一樣，也沒有比較好，但是Roof的稜鏡結構較為密實，重量比較輕。

不論是Porro 系列或是Roof系列，雙筒望遠鏡的這一組合稜鏡，其最終目的就是將光線做一連串的折射，讓最後從目鏡出去的光所建構出來的像成為正立像。

至於稜鏡的材質，如果不是採用硅酸硼玻璃（borosilicate glass ，或稱BK-7 glass），就是採用冕牌鋇化玻璃（barium crown glass，或稱BaK-4 glass）。BaK-4的質地較細，得到的影像較為明亮，周邊的成像較為清晰。相對地，價錢也比較貴。我們如何判別我們所使用的雙筒望遠鏡的稜鏡的材質呢？

我們將雙筒望遠鏡朝向亮處，讓接眼部距離我們30公分左右，拿正後看其出射光瞳的形狀。因為BaK-4會產生圓的形狀，而如果影像的四周切掉了，就是用BK-7玻璃做的。

鍍膜的用途為何？

當光線由空氣進入玻璃或由玻璃進入空氣時，大約有 5% 被反射掉。雙筒鏡每個鏡片的物鏡、稜鏡和目鏡加在一起，一般有 10 ～ 16 個與空氣接觸的光學面。如果這些光學表面未經任何處理，那麼總入射光線因反射就要損失 50% 左右。

為減少這種有害的反射，現代的折射望遠鏡在各光學表面都鍍有單層或多層增透膜。多層增透膜的材料是氟化鎂。單層增透膜只對特定一種波長有最佳增透效果，對其他波長增透效果較差，它可使每個表面的光反射減至 1.5% ，如於雙筒鏡的所有表面鍍單層膜，光的增透率可超過 80% 。好的多層膜每個表面的光反射只有約 0.25% ，如雙筒鏡的所有表面都鍍多層膜，光的增透率可達 90 ～ 95% 。

一般情況下，目視望遠鏡的單層增透膜設計對波長 5500埃的黃綠光增透效果最佳，因為人眼對於此一波段光最敏感。所以其對藍紅光的反射就多一些，因此我們看鍍了單層膜的鏡片往往是藍紫色或是紅色的 (即市售所謂紅眼望遠鏡 )。鍍多層膜的鏡片呈淡淡的綠色或暗紫色，如相機鏡頭的鍍膜。

鍍得太厚的單層膜看起來會呈現綠色，有些不肖廠商以此來充作多層膜，選購時須留心。有些人覺得大口徑的雙筒鏡即使鍍膜差一點也無所謂，口徑大可以彌光線之損失；其實，由於鏡筒內部的各光學表面的反射形成雜散光，降低景物反差，使得影像變得模糊不清，在日光下觀察陰影中的物體時，目標會消失在炫目的光輝中，在鍍膜差的望遠鏡中這種現象尤其明顯。

雙筒的鍍膜分為哪幾種？

通常雙筒鏡上會有鏡片鍍膜的標示，表示這雙筒鏡的光學品質。其鍍膜的種類如下:

Coated Optics ( 鍍膜 ) ：是一種最低級的增透膜。它只表示至少在一個光學面上鍍有單層增透膜，通常是在兩個物鏡和目鏡的外表面上鍍膜，而內部的鏡片和稜鏡都沒有鍍膜。

Fully Multi-Coated ( 多層全光學面鍍膜 ) ：所有的鏡片和稜鏡都鍍有增透膜，一些廠商在所有的光學面都鍍了多層膜，「而另外一些只在部份光學面鍍多層膜，其他表面仍鍍單層膜」。

摘自北京天文館「天文館通訊 1993.1-2合刊」