目镜

目镜 各种类目镜的详细介绍与图解 目鏡的作用是把望遠鏡主鏡的影像放大，雖然一塊透鏡也可以造成目鏡，但為了達至最佳效果，大多數的目鏡都是由二塊或者多至七塊透鏡組成。 目鏡主要由兩組透鏡合成，對著主鏡，接收著主鏡光束的透鏡稱為視場透鏡(field lens)，接近眼睛的透鏡是目透鏡(eye lens)。 正目鏡和負目鏡 目鏡可分為正目鏡和負目鏡，正目鏡表示望遠鏡成形的實像 ( real image ) 在目鏡之外;負目鏡則表示望遠鏡的的虛像 ( virtual image ) 出現於目鏡內。所以正目鏡可當普通放大鏡用，把擺放在目鏡前的物體放大，負目鏡則不可以。 a. 出射瞳孔 ( Exit pupil ) 由主鏡射進來目鏡的光束，再離開目鏡的目透鏡成為細小光束的橫切直徑，就是出射瞳孔，或稱作藍斯登環 ( Ramsden disk ) 。出射瞳孔愈大，影像愈光亮。 出射瞳孔最好能夠配合人的瞳孔在晚間的寬度，約 5mm 至 9mm，這樣在黑夜觀看暗星体最恰當。應該要說清楚一點，出射瞳孔是要比我們的瞳孔細一些，否 則進入不到眼睛的多餘光，便給浪費了. 出射瞳孔 出射瞳孔的直徑由入射瞳孔光束的大小所限制，入射瞳孔即望遠鏡的口徑，它們的關係在第一章中己列出。至於量度出射瞳孔的直徑，我們可以用一張白紙或磨砂玻璃放在目鏡後，量度最清晰的光環。得到它的直徑後，我們還可以用下列公式求出不知目鏡焦距的值。 例: 望遠鏡直徑 8 吋， 焦距 56 吋，由望遠鏡系統量度到的出射瞳孔直徑是 1/14 吋， 求自製目鏡的焦距。 出射瞳孔直徑和觀察用途 倍率 出射瞳孔直徑 觀察對象 每吋放大倍數 十分低倍 4~7 mm 3~6 x 寬視野深空星體。 低倍 2~4 mm 6~12 x 常用倍率，找尋星星和觀看深空星體。 月亮，行星，細小深空星體，寬視角雙中倍 1~2 mm 12~25 x 星。 月亮，在大氣穩定下觀看行星，雙星，高倍 0.7~1.0 mm 25~35 x 星團。 十分高倍 0.5~0.7 mm 35~50 x 大氣穩定下觀看行星和窄視角雙星。 b. 目視距離 ( Eye relief ) 目視距離就是眼睛離開目鏡，而又可完全觀看整個視野的寬度。由量度出射瞳孔與目鏡間的距離便可得到它的數值。配戴眼鏡的朋友，需要最少15mm 至 20mm 的目視距離。 若然寬度太短，視野外圍就會被避擋，形成鎖匙孔現象。傳統設計目鏡的目視距離和焦距成正比。即焦距短，目視距離小;焦距長，目視距離大。 不過，新近設計的目鏡無論焦距長短，目視距離也很長，對戴眼鏡的同好來說是一個喜訊。 而且 Vixen 的 Lanthanum LX 系列，Tele Vue 的 Radian 型 和 Pentax SMC XL 型目鏡更特別，不同焦距目鏡的目視距離也是 20mm 長，這是因為它們應用了巴羅鏡設計去增加目視距離。 c. 視埸 ( Field of view ) 天文望遠鏡的視野就是可看見景物的視角 ( angular field of view ) ，以孤角表示。 觀看地面風景的望遠鏡視野 ( linear field of view ) 則以平面距離表示，例如我們可以用一個雙筒鏡觀看離開自己1000 碼，而寬度可達至373 呎的風景，視角便是 7.1 度了。你只要把視角來乘 52.5 便可以用視埸計回平面視距離寬度。例如視角 8 度的雙筒鏡， 它的平面視野便是 420 呎了。 視角愈大，可看見的面積愈大。視埸和放大率成反比， 放大倍數大，則視埸狹窄。 視埸分為實際視場 ( real field ) 和目鏡視場 ( apparent field )。透過望遠鏡可見的那片天空稱為實際視場α，在目鏡內可看見的天空稱作目鏡視場 β。 目鏡的視場規限於視場環 ( field stop ) 的直徑大小 ( d )。 例 : 一個 25mm 焦距，20mm 直徑視場環的目鏡，求它的目鏡視場。 例 : 一枝 8 吋口徑 f/10 的望遠鏡，應用上述的目 鏡，其視場環是 20mm ，求望遠鏡的實際視場。 由上圖可見到，望遠鏡的放大倍數可用入射主鏡光線 的夾角(α )和目鏡的夾角(β) 之比來求出。 放大數倍也可以用視場方式表達。 由上面公式，可知要廣寬視野就要低倍率，亦即是說 放大倍率低的目鏡便擁有廣大視場。 例: 一枝 8 吋口徑 Schmidt-Cassegrain 望遠鏡，焦距 2000mm ，目鏡焦距 20mm ，目鏡視場 50? ，求 望遠鏡的實際視場。 目鏡的種類 公元1703年，Christian Huygens 發明的第一隻利用 兩塊透鏡片組合式的目鏡，經過三百年，很多新款由電腦輔助設計的目鏡也相繼出現，同時也應用了現代高質素的玻璃，成像質量已遠超越原形設計的目鏡。其不單擁有大視埸，也大大改進了近透鏡片邊緣像的 清晰度。 以往大多數的目鏡都會以發明者命名，而且會把一或兩個大草英文字和數目字刻在旁邊，表示它們所屬類形和焦距。例如 R12 即藍斯登型12mm 焦距目鏡。 普通目鏡框外直徑( O.D. outside diameter )有三種 規格: a. 日本 0.95” 24.5mm 常用平價品 b. 美國 1.25” 31.75mm 天文常用款式 c. 美國 2” 50.8mm 特大口徑的高價產品廣角目鏡 a. 各種類形目鏡構造和用途 目視距目鏡構造 視場 特點 離 H 型乃經典目鏡。 是第一隻利用二片透鏡組 合成的目鏡，它矯正了單透 鏡目鏡旁邊緣出現的彩色 現象。但焦平面在鏡內，所 以能加十字線。 因為有場曲缺點，只應用在短 長焦比如 f/8 以上望遠 32? 鏡。 H 型現在有多種款式， 5~10 mm AH ( 消色差 H achromatic Huygens)， 和 HM ( 改良 形 H)。 1703年 用途: H 型目鏡多數用於焦比為 f/15 的折射望遠鏡上。 焦距: 8mm ~ 25mm 因為目視距離短，較適合用 於低倍放大觀察。 目視距目鏡構造 視場 特點 離 R 型也是兩片設計，但凸面相對，而且焦平面在外，可 以方便加十字線。 場曲誤差比 H 型少，但亦存有色差和目視距離短問 題。 R 型的改良形稱為 SR ( 對28?~ 短~5 mm 稱式 R )。 40? 1783年 用途: R 與 H 型一樣只有短目視距離，只宜用於中長焦距 上。 因為價錢便宜，現多應用在焦距: 4mm ~ 30mm 平價的望遠鏡，而 R 型也用於非常高焦比的顯微鏡 中。 目視距目鏡構造 視場 特點 離 K 型乃 R 型的改良形，為 了要減低色差和場曲，目透 鏡給一塊兩片組合式消色 差鏡片所取代。K 型有 MA 短4~14 40?~ (modified achromat)，SMA mm 52? 和 RKE 款式。 1849年 用途: K 型目鏡仍然只適合用於焦距: 6mm ~ 25mm 焦比大過 f/6 的望遠鏡。 Edmund Scientific 牌 RKE 型目鏡 ---- 12 mm 焦距，目視距離 10.7 mm，視場 45?。 目視距目鏡構造 視場 特點 離 Plossl 又名 Symmetrical 由兩塊兩片 消色差透鏡片所組合，最 新設計的還在中間加上了 第五塊透鏡去減少誤差和 增加目視距離長度。 Plossl 式在任何倍數上 也表現很好，在短焦比的 望遠鏡上表現也比 Or 出長5~46 42?~ 色，光學變形也完全改正mm 52? 了。 視野寬、目視距離又長、 價錢不算貴、質素又高， Plossl 是天文界最流行 最受歡迎的目鏡。 1860年 用途: 適宜觀看任何目標。 焦距: 3mm ~ 55mm Vixen 牌 Plossl 型目鏡 ---- 7.3, 9.5,13, 26mm，目鏡的焦距愈長它的尺寸愈長，焦 距愈短目鏡愈短，目鏡長度是和焦距成正比的。 目視距目鏡構造 視場 特點 離 Or 又名 Abbe 由十九世紀至今也很流 行。Or 是四片式設計，它 的三片組合式消色差鏡 片，完全改正了光學的變 中 ~ 長40?~ 形。實際上 orthoscopic 5~27 mm 45? 字義即 "改正變形" 的意 思。它不單有寬視場，而 且也擁有長目視距離。 1880年 用途: 最適合觀看行星。 焦距: 4mm ~ 34mm Edmund Scientific 牌日本製造的 Or 型目鏡 ---- 12.5 mm 焦距，目視距離 10.41 mm，視場 44?。 目視廣角目鏡構造 視場 特點 距離 Er 型是擁有寬視場的廣角目鏡。視場有 70 度之多，當用於深空低倍觀察，會令你印象難忘，很多時配合高質素的天文雙筒鏡，而 K 款式則配普通雙筒鏡用。在高倍放大時目鏡的視場邊緣會出現散光影像，購買時要打聽清楚每隻牌子目鏡長60?~ 的實際表現。改良~15 70? 了的超廣角目鏡mm 的視場可去到 85 ?( Meade 牌子的 UWA ) ， 使用者更要前後左右移動眼睛才可看到全景，它和 Televue Nagler 超廣角目鏡很相 似。 1917年 用途: 廣角型目鏡最適宜用於觀看星雲焦距: 16mm ~ 40mm 星團等深空天體。 目鏡框外直徑: 1.25" 或 2" Vixen 牌 Super-wide LVW 型廣角目鏡 ---- 3.5, 5, 8, 13, 17, 22mm，目鏡框外直徑 是 1.25"，目視距離全部是 20mm 長，這種設計令到它和普通目鏡外型有明顯的分別 ------ 焦距愈長目鏡尺寸愈短，焦距愈短目鏡身愈長。 目視視廣角目鏡構造 特點 距離 場 Nagler 型是擁有 寬視場七 片透鏡組 合成的超 廣角目 鏡。視場 有82? ， 是較早出 現的設 計。現已 有第五代 ---Nagle 中~r V，目視長82距離也增 10~1? 長了很8 mm 多。 使用者亦 要前後移 動眼睛才 可看到全 景。 20 世紀 用途: 廣角型目 鏡最適宜 用於觀看焦距: 4.8mm ~ 31mm 深空天 體。 目鏡框外直徑: 1.25" 或 2" 第4代 Nagler b. 免重調焦目鏡 ( Parfocal eyepiece ) 當目鏡廠商宣稱它們的目鏡是 Parfocal 的，這即是說當我們轉換不同焦距目鏡時也不用重新對焦。這是因為它們的目鏡焦平面與目鏡肩托是相隔同一位置的。通常用同一目鏡牌子的同一系列目鏡也有這種特式，但購買時要先查看清楚說明介紹，但不同廠商的 產品則多數要重新再調校焦點了。 Meade 牌 plossl 型目鏡 ---- 5, 6.7, 9.5, 16, 25mm 是 parfocal， 最右面 40mm 目鏡除外。很明顯左方五個目鏡的框至肩托之長度是相同的。 目鏡的選擇 普通的目鏡焦距有 6mm至 40mm ，我們應採用目鏡外口徑 1.25" 和目視距離長的款式，經濟的可採用 0.95" 的目鏡。 磨鏡者自製的望遠鏡質素若果不是很高的話，作者提議首先應選購一隻低倍的 25mm 焦距目鏡，其後再買隻中倍目鏡，這時可考慮 12.5mm 的 K 或 Or 式，再高倍的目鏡便要 6mm plossl 式或 Or 式了。 理論上目鏡最短可用到焦比除以 2 的焦距，即 f/8 最高可用到 4mm 焦距。但短焦高倍目鏡要求高的鏡面質素才能全面發揮功能，否則磨鏡者只能看見白濛濛一片的影像。磨鏡者選購高倍目鏡時認真要檢定一 下自己的主鏡質素，看看是否可以承受這樣高倍的放 大。