双筒望远镜（五）

2015-04-18编译上海师范大学任萃毅

天文爱好者 2015年6期

□ 编译 / 上海师范大学任萃毅

双筒望远镜（五）

□ 编译 / 上海师范大学任萃毅

9 三角架安装孔

即便你的双筒主要是用手持来观测，不过装在架子上一定能看得更多更细。多数中型双筒的中间旋转轴的末端(靠物镜那端)有一个1/4英寸的粗牙螺孔(每英寸20牙)，它被一个塑料或金属帽盖着。螺孔的质量要好好检查一下。有条件的话找一个L型快装板试试，确保快装板的螺丝能顺畅地与安装孔的螺纹咬合而没有错牙咬合的现象。因为搭器材的工作大抵是在黑灯瞎火中进行，倘若干活的是一双冻得快没知觉的、或是因戴着手套而触觉不灵敏的手，主客观原因一起造成了螺丝咬合不准，致使望远镜在观测中栽倒下来……

10 镜目距（出瞳距离）

物镜和目镜的公共焦点处有一个视场光阑，所以用双筒看东西时，整个视场被框在一圈黑边中。如果镜目距太短，双眼必须贴近目镜才能看见整个视场，容易产生视觉疲劳；而如果出瞳距离过长且目镜罩太短，则观测时容易出现黑影。为了方便那些戴眼镜的人使用双筒，现代双筒大多配有可折叠的橡胶眼罩(见本系列文章2015年第2期图3.5)。然而，有的眼罩不能折叠，导致戴眼镜的人找不到合适的镜目距。就算你不戴眼镜，也要检查一下眼罩折叠的情况。在低温或容易结露的晚上，眼球蒸发出的水汽会凝结在目镜上形成雾霭，此时收起眼罩，保持眼睛与目镜间空气畅通，有利于减少结雾。

11 舒适度

如果打算手持观测，那双筒的舒适度是绝对要重点考虑的。一般认为轻型双筒更利于手持，其实不一定，一架设计优良、更符合观测时人体工程学的双筒，即便重一些，使用时也比那些设计不良的轻型双筒更舒适。要想证明一架双筒与使用人之间的舒适契合度别无他法，只能在后面讲述的光学测试时有意识地多加操作，考量一下你手持多久方觉疲劳。

图4.10 手持观测，双筒的舒适度绝对要重点考虑。

12 对焦（相同内容见下述“球差”)

预先调好瞳距，视场形成一个圆。测试时两个镜筒要分别检查，对一个镜筒操作时用镜头盖遮住另一个镜头。检查的时候交替闭上左右眼，或者交替遮住左右两个主镜，在两个镜筒中能分别看到周围环绕着视场光阑的完整视场。中央调焦式双筒，用镜头盖先遮住右边的镜筒，让左边的镜筒对准远处某个目标，然后旋动中央调焦轮对焦。重点是要仔细观察在调至焦点的瞬间能否即刻出现清晰明锐的影像，抑或是在焦点附近影像总是模糊不定——这就是球差过于明显的结果。精确合焦后，取下右边的镜头盖遮住左边的镜筒，不要动中央调焦轮，而是用右边目镜的调焦环来对焦。然后摘下镜头盖，用两只眼睛同时检查一下焦点。完成后换一个较近的目标，重复上述操作，再次检查其合焦状况。如果是独立调焦的双筒，检测时左右镜筒先后次序无所谓。注意不要只用视力较好的那只眼睛来检测对焦；也不要用手代替镜头盖，因为手臂的牵动通常会改变眼睛与望远镜间的相对位置，即便搭在架子上观测时也时常如此——舒展一下手臂，眼睛可能就会滑出视野；对焦时千万不要睁一眼闭一眼，这会造成另一只眼睛斜视。以上这些都会带来不准确的结果。对焦测试时要保持身心放松，特别是不要在视力疲劳时做这项工作。

13 调焦范围

当双筒用于天文观测时，一般不会出现不能合焦的情况，因为天体相对来说处于无穷远，还有什么目标能比这更远呢？当观测对象从无穷远转到地景等有限距离时，调焦座要略微伸长一点才能合焦。戴眼镜的人若想摘掉眼镜使用双筒，这要看是远视眼还是近视眼。同一物体，相对于正常视力，远视眼看上去距离更近，所以远视眼裸眼使用望远镜时，等同于目标距离变近了，也就是说调焦座比正常视力视物时要伸长一点，通常来说这不是什么问题，因为延长调焦相对容易做到，可以加天顶镜、延焦筒，再不行把目镜拉出来一点。近视眼则正好相反，近视眼用双筒裸视时调焦座比正常视力视物时要缩进一点。假设在观测那些无穷远的目标时，正常视力合焦时调焦座即将缩到底的话，那近视眼裸视时就可能无法合焦。(是否合焦看近视度，太高是不行的，散光是肯定不能合焦。)所以近视眼的用户一定要查明手中的双筒在裸视时是否能合焦。检测时可以找一个远一点的目标——至少1千米外，当然越远越好。一般的双筒都有足够的调焦范围来应对上述两种情形。另外，在黑暗环境中，瞳孔扩张会导致人眼聚焦深度有些许减少，这意味着同是无穷远的目标，晚上看的时候调焦座要再稍微缩进去一点才是准确的焦点。测试时选择那些不要有明亮背景的、本体较暗的远方目标(如地平线上的植被)，仔细观察此时的合焦状况。

14 色差

色差是普遍存在的像差。高品质的双筒只在偏轴光线中存在些许能被察觉的色差。对色差的检测只是为了对比，挑出色差更轻的那个双筒。天文观测时，星点与周边的背景间具有较高的对比度，此时很容易发现色差的存在。对于亮度或对比度低的物体来说，可能存在着不为人所注意的色差，但它的存在依然能降低影像的对比度。测试方法很简单，对准远方的电视天线或输电线等明亮天空中的细小物体，调准好瞳距，确保眼睛位于视野中心，如果歪了也常会产生色差。合焦后，将目标从视野中心慢慢平移到视野边缘，如果色差明显的话，你会发现在所视物体的明暗交界处存在从品红向蓝绿色过度的色带。

15 球差

(见上述“对焦”)。球差的存在是因为透镜不同区域的光线焦距不同。现代双筒都能很好地处理球差，但劣质双筒就另说了。球差导致影像模糊不定，即前文所说的在调至焦点的瞬间不能立刻出现清晰明锐的影像。

16 场曲

有的透镜所成的像不是一个平面，而是一个凹形的曲面。这样的话在目镜中会看到中央合焦而边缘虚焦的现象。对双筒来说场曲是个出现概率很高的像差。高品质双筒的场曲一般不为人所注意，但劣质双筒在视野的一半处就能发现明显的视场弯曲。如果场曲不严重的话，白天用用还是可以的，因为你的注意力往往集中在视野中心。但对天文爱好者来说，对视场边缘的像质一样有着苛刻的要求——希望边缘的星点同中心一样锐利。场曲可以用光学镜片校正，也可以通过光阑消除场曲。但额外的光学镜片会吸收一些有用的光线导致对比度降低，这一点对天文观测来说是不利的，因为天文观测往往力求增强对比度。具备超广角的那些双筒，如果设计上有瑕疵，在天文观测时，很大一部分视场的影像将惨不忍睹，从而也失去了所谓广角的优势。测试场曲时，先让视野中心部分合焦，然后移动双筒将所视物体从中心移至边缘，如果发现失焦，但重新调焦后还能合焦，这就是场曲。(如果重新调焦后不能合焦，那或许是彗差。)

图4.11 场曲。上图是某图片的四角部分，可见星点出现径向变形。

17 彗差

前文曾说过，彗差是偏轴光线形成的一种特殊的球差。彗差在白天不大容易检测，因为需要用点光源(最好是星光)来测试。不过也可以尝试一下下面这个办法——观察从弯曲的弧面发出的闪光，如金属制车载电台天线，当闪光在视野中央合焦后将其移动到边缘，如果发现闪光点一端朝向中央，保持凝聚，另一端向边缘发散，整体貌似有头有尾的彗星，这便是彗差。如果不是为天文观测量身打造的双筒普遍存在着彗差，因为在那些诸如观鸟等白天观测项目中，彗差会大大降低。

图4.12 彗差

18 像散

同彗差一样，像散也难以在白天测试。由于它的存在，使得原本是点光源的影像在最佳焦点处稍微走焦一点点后变成一条细线，而且在另一个焦点(参见本系列二提及的子午面焦点和弧矢面焦点)处变成与前者呈90度的细线。

19 渐晕

物镜所接受的光线在其后的光路中由于种种原因被削弱，部分区域通光不足，造成影像由中心向边缘逐渐变暗，这就是渐晕。如果只是看地景，人眼的注意力大多集中在视野中心，此时有些渐晕并无大碍。轻微的渐晕也不大为人眼所察觉，因为我们的视觉系统对亮度变化有很宽的适应范围。如果你盯着视野中心凝视一会儿，再迅速将视线转到视野边缘，来回试几次，就可能看到渐晕的存在。

20 芸豆效应

芸豆效应，也称“黑晕”，这是一些广角目镜摆脱不了的梦魇。成因是目镜的出瞳球差——由于出瞳像斑是曲面而非理想的平面圆斑，造成整个视场不能在一个焦点上清晰合焦，只能是一个区域合焦后再轻微调焦去寻求另一个区域的焦点，在这个过程中的某一个位置，人眼虹膜会阻断某一区域从中心到边缘的所有光线，但如果此时人眼与主光轴稍有偏离，视野中就会出现外廓呈芸豆形的阴影。芸豆效应在白天很容易被察觉到，所以最好在白天测试，也可以用明亮的月光来检测。

图4.13 畸变的测试，竖直墙壁的形状发生了畸变。图片来自牧夫天文论坛。

21 畸变

几乎所有的双筒在接近边缘的区域都存在着畸变。测试时，选择一个影像能贯穿整个中央视野的直线形物体。然后移动双筒，将目标从视野中心移至边缘，原本一条直线的物像犹如变了形的弓弦。如果曲线凹向视野中心，这就是枕形畸变；如果曲线向外凸起，那就是桶形畸变。对地面目标来说，一定程度的枕形畸变能改善观感，但对天文观测来说也许就是灾难。一些经验丰富的双筒使用者对枕形畸变唯恐避之而不及，所以这里我想花些笔墨纠正一下世人对枕形畸变的偏见。枕形畸变产生的原因是由于角放大率从视野中心开始向边缘逐渐增大，离开主轴越远这种畸变越强，最终造成直线变曲线。但它只是形变，不影响成像的清晰度。假设角放大率处处相同，在平移双筒时就会产生明显的“滚球”效应，这是因为视野边缘的线性放大率小于中心。在天文观测时，滚球效应不大会为人所注意，但在观测地景时会很不舒服，甚至产生眩晕恶心。小程度的枕形畸变正好能减轻“滚球”效应。这就是矛盾的辩证统一，不同的生产商在对待这对儿“矛盾”时侧重点也不同，所以使用者也应该根据自己的具体情况在两者之间做出取舍。

图4.14 像倾斜的检测。图片来自牧夫天文论坛。

22 像倾斜

如图4.14和图4.15。找到一根垂直的柱子，把双望的两个物镜如图中所示的上下状态固定，从物镜的一侧向柱子的方向观看。然后，比较物镜中的柱子的像和真实的柱子的相互平行的关系。如果镜子里面的细柱子和实际的柱子是平行的，就说明这个镜筒不存在像倾斜。反之，则说明有像倾斜。但如果两个镜筒都有像倾斜，且倾斜方向相同，那么就要看镜筒内的细柱子和实际的柱子的夹角有多大了。

23 准直(高低、汇聚和发散)

如果准直度只是稍有偏差，我们的视觉系统还能马马虎虎地适应。通常那些价格低廉的双筒的准直度都好不到哪儿去，甚至糟糕到出现非常严重的重影。用这样的双筒会加剧眼睛疲劳，长时间观测能让你头晕目眩。准直度的测试恰恰是所有测试中最难的，精度要求也是最高的(见本系列二)，普通双筒望远镜，是用望远镜综合检测仪来校正光轴。大口径高倍望远镜，是用平行光管来校正光轴。这里我们介绍一种名为“内视法”的检测手段。

将双筒用架子固定，并保持水平放置，瞄准远方的线形物体(如1千米外的屋脊)，双眼离开目镜15cm，目光先注视两个目镜，然后将视线渐渐转向前方远处，并用余光观察目镜，就会发现目镜两个亮圆斑渐渐被拉近，这时眼睛处于“对眼儿”的状态，用巧劲控制眼球(这个只可意会不可言传)，将目镜的两个视场圆拉至图4.16所示相互交叉的状态。

高低差：

正常情况下，两个圆斑内的屋脊应该是一条直线(图4.16左)；如果出现图4.16右的情形，就说明这台镜子存在高低差。

我们对高低差的要求要高于发散和会聚，所以一旦出现人眼能察觉的高低差，必须拒绝购买这样的双筒。

图4.16 内视法检测高低差（左：正常；右：有明显的高低差）

汇聚：

图4.17 内视法检测汇聚

图4.17，把左边视场内的景物落到视场环的底部左右居中的位置，然后比较两个像。如果如下图所示，就说明有比较明显的汇聚。关于汇聚和发散，一般存在着两个概念——一是实际的光轴表述，另一个是在光轴机上看到的像的表达，二者实质是一样的。汇聚要求控制得更小一些，也就是说当你在一些资料上看到不同的表述时，数值小的那一项就是汇聚。

发散：

如果出现4.18所示情况，那就是发散。

图4.18 内视法检测发散

需注意的是：

用内视法一般不易看出汇聚和发散；而且，用内视法看目镜所形成的两个圆一定要等大，否则不是制造问题就是人眼视觉有瑕疵，这样的情况下讨论准直度就没意义了，所以采用内视法前先要确保自身视力准确，并在品质好的双筒和差的之间多做测试，有比较才会有感性认识。

24 左右不等倍

由于零件加工精度，以及装配精度不足等等原因，有时候会造成左右镜筒的倍率不一致。检测方法如图4.19，我们稍稍抬起然后按下双筒的物镜端，观测远方的物体在视场内移动的速度和位置。如左图所示，则左右的倍率差应该是没有问题的。如果是右图所示，则说明左边的倍率比右边的大。

图4.19 左右支不等倍的检测

视场测试

如果双筒的主要职责是天文观测，除了畸变和芸豆效应的测试在白天完成外，其他与视场有关的项目最好放在晚上用星点来测试。在夜幕的氛围下，各项测试任务只需简便易行的方法就能得到白日里需运用复杂精密的仪器方能得出的可靠结论。最好把双筒搭在架子上测试，这样便于操作的同时所得结果更加可靠。下面罗列了一些与视场相关的测试项目。

整体光学性能：

若想在一定程度上定量地考察双筒的光学性能，最简单的某过于采用辨识双星这一简便的方法。一般来说，亮度上相差无几的一对儿双星易于区分，所以不要选用亮度上明显不对等的双星组合。放大率决定了区分双星的能力。同口径下，手中双筒的放大率胜人一筹自然是引以为傲的事，因为这样能看得更加细腻丰富。当然，在区分双星的测试中，不同的观测地、不同的大气状况、不同的观测经验以及个体对光敏度的不同都会导致测试结论存有局限性，但对具体的某一观测者来说，这方法能让他有充足的信心去测试并了解双筒基本光学性能，较客观地在一堆双筒中分出伯仲。

极限星等：

测试双筒极限星等的标准方法是：观测天空中某一已知区域，然后数一下在该区域中能看到几颗星，然后在相关手册中查表即可得知。

实际视场：

当你尝试用牵星术寻找观测目标时，至关重要的一点是必须知道手中双筒的实际视场。生产商在产品说明书中告知的视场往往不正确，他们的描述总是过于乐观了些。想知道双筒的实际视场并不难——将两颗星横贯视野直径，若知道它们之间的角距，则双筒的实际视场就知道了。如果周边视野严重退化，则以主观判定的可用视野为测试对象，再用上述方法求知实际视场。相关手册中列举了一些可用于测定实际视场的星星组合。

视场：

视场大小的取向完全是萝卜白菜各有所爱。多数人似乎更喜欢宽广的视场，例如那些超广角目镜，有的能给出82°左右的表观视场，有人觉得如果表观视场小于65°就会感到视野狭隘。但另外一些人认为视野狭隘有利于提高关注度，因为人眼周围感光细胞的敏锐度不如中心的黄斑区，保证清晰度是最重要的，加之广角的边缘像质很难保证；但也有人认为广角的边缘虽然成像不很好，但是有总比没有强，而且广角本身和中心视场的分辨率没有矛盾，因为广角不仅看起来敞亮，而且会给目标搜索带来很大的便利，追踪移动物体以及看大场面的演出或者球赛更是不可少，找到目标要仔细看时只要移到视场中心就可以了。

视场准直：

视场准直度的测试方法很简单。瞄准一颗亮度适中的星，然后小心地移动双筒，注意移动时不要走丢目标，移至15到20厘米的位置，如果此时看上去(不要用内视法)图像还是一个整体，那说明准直度在可接受的误差范围。如果从两个镜筒看去图像间相互分离，说明准直度不佳，用这样的双筒会很伤眼睛。

当然也可以采用内视法，如图4.20，视场环之间不平行。

（未完待续）