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雙筒望遠鏡規格解讀與初級專有名詞介紹

        在雙筒望遠鏡機身上或是規格表中,常有一些數據,不但讓初學購買者一個頭兩個大,一般同業銷售員也是霧沙沙,以至於常常跟消費者胡謅一通,造成市面上充斥許多謬誤的觀念。

        選購雙筒望遠鏡前建議先閱讀以下文章。筆者用多年銷售與測試經驗,盡量以淺顯易懂的方式讓大家理解一些專有名詞與導正一些市場上錯誤觀念。

 

倍率

        倍率就是放大倍率,一般在雙筒望遠鏡上會標示著多少乘多少。例如8×25,前面的數字8即指出是倍率8倍的望遠鏡,也就是說可以將你看到的遠方物體放大8倍。那麼也許您要問,「標榜更高倍率的雙筒不是更好嗎?」,其實並不見得,倍率並非越大越好,建議別追求高倍率,有三大原因: 

第一、影像亮度跟倍率呈反比,尤其是小口徑機種更明顯,超過12倍以上影像亮度會明顯感到下降,弱光下看起來會不清楚且吃力。 

第二、視野寬廣度跟倍率呈反比,倍率愈高目標物影像放更大,視野內能容納的目標愈少,相對就更不力於目標搜尋。狹窄的視野常使新手產生大海撈針的恐懼感。 

第三、手持晃動程度跟倍率呈正比,超過12倍的雙筒鏡手持通常都會產生晃動不利於觀測,而需要腳架的支撐,在使用上就沒有那麼方便。 

        故入門仍是以7~10倍為宜,喜歡高倍率的朋友12倍手持一般人還可以接受,超過12倍建議購買較大口徑的機種與外接腳架為宜,若是沒有接腳架,建議可以將手肘支撐在堅固的物體上以減輕手震效應。

 

口徑

        大口徑與影像亮度成正比。8×25後面的數字25即標示其物鏡直徑為25mm,也就是雙筒望遠鏡前面之物鏡的直徑是2.5公分。口徑直接影響到解像力與集光力 (進光量),舉例來說,光線就好比雨水,而鏡片就好似拿來接雨水的臉盆,臉盆越大則同一時間能接到越多的雨水;口徑愈大的望遠鏡集光力越強,當然成像品質也會越清楚,尤其在夜間或弱光下看起來影像會更明亮清晰。或許您要問,集光力越強白天不會更刺眼嗎?不用擔心,人眼的瞳孔會自然調適,過多的光線並不會進入眼睛,優良品質的多層膜也會將有害人體的光線波段過濾掉 (但請嚴禁將望遠鏡直接觀測太陽,任何口徑都會造成眼睛失明)。

        因此原則上口徑是越大越好,但口徑越大重量也會越重,不過最近10年來鍍膜技術大幅進步,產生望遠鏡輕便化的現象,也就是更高檔的多層膜機種,即使口徑比較小,亮度也不見得輸給口徑較大的他牌機種。因此在光學品質、預算與攜帶性的考量上,必須自己去取捨。

 

實際視野 Real field of view

        視野有兩種,實際視野(field of view)與眼視視野(Apparent field of view)。實際視野通常會標示在望遠鏡機身上,標示方式常見共有兩種,若雙筒望遠鏡上面標示6度或是105m/1000m,意思是看到的實際視野為六度,相當於能在1公里外看到105公尺寬。實際視野大小跟倍率成反比,目鏡本身設計視角窄小或倍率提高都會讓你看到的實際視野變小。

 

眼視視野 Apparent field of view

        另一種視野稱作「眼視視野」(Apparent field of view)或稱有效視野,跟 「看起來」 視野大不大有關,需要經過計算得知。 

 

眼視視野(稱有效視野)=(實際視野)x(倍率) 

 

        眼視視野越大越好,看起來視野寬敞舒適,價格通常也越貴。雙筒望遠鏡眼視視野達到50~60度就算廣角設計,大部分雙筒望遠鏡都有達到50度,60度以上就達到超廣角 (super wide angle)標準,像是NIKON ACTION 10X50就達到66度超廣角設計。如果你覺得某個雙筒望遠鏡視野看起來有窄小的感覺,那就是眼視視野不夠大的緣故。

 

普羅式 PORRO 正像稜鏡

        稜鏡系統的設計可分為普羅式Porro 稜鏡系統和直筒屋脊式Roof稜鏡系統(又稱Dash稜鏡式)。

        從雙筒望遠鏡外觀上,我們可以直接區分出Roof和 Porro 稜鏡系統,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,使用2個直角稜鏡,利用內全反射原理將影像反轉。不論是哪一種,其目的就是將光線由原本的反像轉換成成為正立像。早期大多使用Porro稜鏡式設計,其優點是是由於這種形式製造成本較低,構造簡單,透光率高,雙眼物鏡距離較遠,所以視差較大,造成影像更富有立體感。但重量較重,體積也比較大。

        至於稜鏡的材質,早期較多人採用Bk7矽酸硼玻璃(borosilicate glass)材質稜鏡,Bk7稜鏡折射率(光學密度指數)接近能產生全反射的下限,所以稜鏡中心反射很好,但是在邊缘的一小部分光線無法產生全反射而犧牲掉,導致出現出瞳光斑邊缘存在陰影切邊,造成透光率下降。現今一般採用BaK-4鋇化皇冠玻璃(barium crown glass),折射率較高,視野周邊的成像較為清晰,影像較為明亮,使用Bak4的普羅稜鏡因為四個反射面都可以產生全反射,光線没有損失。配合稜鏡透射表面多層膜處理,稜鏡系統透光效率可以達到最高,價錢也比較貴。 

        您也可以檢查稜鏡的品質。判別雙筒望遠鏡稜鏡材質的方法,是將雙筒望遠鏡朝向亮處,讓目鏡距離眼睛約30公分,觀察射出瞳径的形狀。Bak4的稜鏡能看到完整的圓形,如果影像的四周切掉了,就是用BK-7玻璃做的,削太多或缺角就不好,稜鏡遮蔽嚴重會影響進光亮度。 

        另外有一種是倒立普羅稜鏡式 (Inverted Porro prism),原理一樣,只是把向外側的物鏡改成向內反屈,物鏡比目鏡更靠近一起,好像反過來的普羅式望遠鏡(有許多人第一次用常會拿反)。優點是結構較為緊密小巧,缺點是物鏡距離較靠近影響立體感表現。一般用於小口徑攜帶型雙筒鏡,例如NIKON Travelite EX系列。

 

直筒屋脊式 ROOF 正像稜鏡

        Roof直筒屋脊式稜鏡設計的雙筒望遠鏡,其外觀是直筒型,通常日系品牌在型號後面簡稱 「DCF」都是直筒屋脊式Roof稜鏡系統。主要是為了體積縮小、結構較為密實、重量比較輕。由於光路折反射路徑比較複雜,又必須讓通過物鏡和目鏡的光路呈一直線,迷光消除等難度較高,所以鍍膜跟組裝精密度的要求都比較高,也比較難製造,相對的價格也比較高。高檔的的Roof系列望遠鏡,光學成像和頂級 Porro 系列差不多,但是有些賞鳥多年的老鳥友特別偏好Roof的雙筒望遠鏡。

        傳統直筒Roof稜鏡雖然體積較小但缺點也不少。首先它的稜鏡系統內光線共全反射六次,當中有一個界面無法產生全反射,大部分光線會透射出去而不是反射,造成光線損失,所以需要把這個反射面鍍成鏡面。此外,當光從鏡面反射回来的時候,其相位會改變 (phase shift),造成破壞性干涉效應(destructive interference),光度會再損失,最後導致屋脊稜鏡和同級普羅稜鏡相比就會暗一些,成像品質銳利度也會有所影響。

        高檔的Roof系列望遠鏡,採用相位補正鍍膜(phase coating),修正此一效應,提升了亮度與影像銳利度,所以高檔的Roof系列望遠鏡例如LEICA或NIKON Monarch DCF系列以上等級都採用相位補正鍍膜,光學成像品質幾乎和Porro 系列差不多。

 

良視距離 Eye relief

        目鏡鏡片與眼睛之間,有一個最佳觀賞距離,稱為良視距離或良視距(eye- relief)。在這個距離上,可以清楚的觀賞到完整的視野,太近或太遠都會造成黑圈現象。一般使用眼罩來維持目鏡鏡片與眼睛之間良視距離,良視距離長或短是跟目鏡設計有關,一般來說目鏡鏡片直徑比較大的款式良視距離會比較長。 

        如果望遠鏡的良視距離較長(大於15mm),稱為延長良視距離Long eye relief (或稱High eyepoint高眼點設計),即使眼睛在離目鏡遠一點的方也可以看到整個視野,適合近視或散光的使用者戴著眼鏡直接拿起雙筒鏡看,不用取下眼鏡,大大增加便利性;良距較短的(小於12mm)就無法做到這一點,小於9mm的款式甚至睫毛比較容易掃到鏡片。除了標榜Long eye-relief 的機種有15mm以上外,大部份市面上的雙筒均只有10∼12mm。

 

射出瞳徑 exit pupil(單位mm)

        將雙筒望遠鏡拿離你遠一點,目鏡上出現的小亮圓,就是射出瞳徑,越大越亮。

        射出瞳徑的計算公式如下:

射出瞳徑(亮度)= 物鏡口徑 ÷ 倍率 

        例如7x50的雙筒望遠鏡,射出瞳徑=50/7約等於7.1mm,相當於黑暗中瞳孔放大的最大直徑,可以得到最明亮的影像。若10x50的雙筒望遠鏡,射出瞳徑=50/10約等於5mm。由以上公式可以看出物鏡口鏡愈大或倍率愈低,對亮度的提昇就愈有幫助。但若倍率太低,就不叫「望遠」鏡了。 

        「射出瞳徑」(Exit pupil)是相當重要的,跟亮度成正比,射出瞳徑如果符合夜間瞳孔大小,夜晚對於亮度提升效能越顯著,行家通常會以這個數據來判斷雙筒望遠鏡的亮度。一般30歲以下的人黑暗中瞳孔放大的最大直徑約7mm,但是30歲以上放大的最大直徑可能只有約6mm,四五十歲以上甚至不到5mm,所以結論是5~7mm的射出瞳徑最適合天文使用。相反的白天使用時瞳孔通常只有2~3mm,選購較大射出瞳徑的機種對亮度就沒有幫助。

 

生活防水 Water resistant

        所謂生活防水,是將望遠鏡所有接縫處以橡皮O-ring或矽膠填補,以達到防水效果,若遇到雨天或潑濺水可以預防滲入。雖然此法可以降低水份滲入的可能,但是並無法百分之百防水,若拿到水龍頭下沖洗或泡水極有可能滲水,濕氣重的時候,還是建議將望遠鏡收入防潮箱較為妥當。

 

充氮完全氣密防水 Water proof

        目前預防望遠鏡發霉最有效的方式就是灌氮氣密防水,許多大廠會將望遠鏡內部空氣抽出並填充安定的乾燥氮氣,這樣一來黴菌在缺氧缺水的情況下便無法存活。但是由於水壓關係,在深水中的壓力較大,水還是有可能滲入,所以大多數防水充氮望遠鏡都會標示此望遠鏡符合JIS防水級數,也就是可以在多少水深下忍受多少分鐘,一但超過此限度則望遠鏡會有水分滲入的危險。 

        另外無論你的望遠鏡內部是否防水,表面鏡面也是會長霉的,每次使用完畢後,記得將望遠鏡拭乾並置於防潮箱中保存,這樣望遠鏡的壽命可以更長久。

 

相對亮度 Relative brightness

        與亮度最有關係的就是口徑,一般5公分口徑雙筒望遠鏡的集光能力約為肉眼的51倍(以肉眼瞳孔全開7mm計算),前面公式射出瞳徑(亮度)= 物鏡口徑 ÷ 倍率,所算出的射出瞳徑的平方,就是望遠鏡的相對亮度,數值越大表示在弱光下所看到的視野亮度越亮。

 

最近對焦距離

        雙筒望遠鏡的對焦輪能將影像調整至清楚。不過最短對焦距離都有極限,這個距離即稱為「最近對焦距離」或 「最短對焦距離」,單位以米或公分來標示,標準值大約3~5米。

        當然大部分的使用者都是拿望遠鏡來看遠方,對焦可以對多近距離完全沒有差別。但是少部份使用者可能會觀賞很近距離的物體,像是用來欣賞蝴蝶、美術館或博物館作品等。最近對焦距離小於1米(100cm)的望遠鏡我們稱為「微距望遠鏡」,例如MINOX MS 8X25微距望遠鏡,甚至可以最近對焦到35cm超微距離,這是口徑2.5cm中最近對焦距離最短的機種之一,若口徑更小才有可能再看更近。

 

固定倍率與可調倍率 ZOOM

        固定倍率的雙筒望遠鏡稱做定焦式望遠鏡,可調整倍率的雙筒望遠鏡稱做變焦式 (ZOOM) 望遠鏡。一般定焦式望遠鏡影像品質較好,視野也較大,若要達到跟定焦式望遠鏡影像品質一樣好,成本必定提高,所以變焦式 (ZOOM) 望遠鏡通常比同樣口徑定焦式望遠鏡昂貴。又因為機械結構也較複雜,鏡片群比較多,相對的故障率也較高,維修費也較貴(人為將變焦模組扳斷居多),我個人不太喜歡用變焦式 (ZOOM) 望遠鏡,對於一些初學者可能覺得有些噱頭,如果不確定是否需要這項功能,選購時可以多加測試比較再購買。

 

變焦式 (ZOOM) 望遠鏡:

 

橡膠包覆

        雙筒望遠鏡通常都有橡膠、塑膠或各種皮革材質包覆在望遠鏡外表,主要功能在於好握與防滑等,橡膠或許能增加一些些外力衝擊的抵抗能力。

        即便如此絕對沒有不肖廠商聲稱的防摔或防震功能。只要稍微用力一點的外力衝擊,輕微的光軸可能歪斜、必須送廠維修校正,嚴重的可能造成鏡片破裂,也許就不值得維修了,因為維修零件費相當昂貴,還不如買一支新的。

        雙筒望遠鏡包覆的橡膠通常有使用年限,使用久了可能會老化、劣化、會淬裂或是變成黏黏的,長時間日照、處於溫差過大的環境,或是用酒精等溶劑擦拭等等原因,都會造成橡膠提早老化。

 

體積重量

        由於光學玻璃材質折射率與消色差技術改良提升,雙筒望遠鏡長度可以越做越短,加上鍍膜技術日新月異,透光度更是不能跟多年前同日而語。3cm小口徑的高級全面多層膜雙筒望遠鏡,看起來的影像亮度甚至可以優於以往非多層膜雙筒望遠鏡4CM的等級。所以小型化、輕量化以及更緊湊的結構變成現代雙筒望遠鏡設計的趨勢。

        除了光學鏡片與鍍膜的改良之外,機械結構的輕量化設計,以及特殊輕量合金的運用,例如特殊鋁合金甚至昂貴的鎂合金材質,這都是許多頂級高端商品所採用的技術。實際使用上,超過800克的機種比較容易感覺有重量的負擔。Roof直筒式(頂脊式)稜鏡系統,體積與重量輕便性都會優於Porro 稜鏡系統,可作為選購上重要的考量點。

 

光軸校準

        除了光軸不準可能會損傷視力,雙筒望遠鏡還有一個大家常忽略的重點:兩鏡筒光軸是否平行。

        一般人對於新的望遠鏡多只要求是否未拆封,或外表是否無擦傷,而忽視最重要的光軸是否不正。然而光軸是否有歪,從外表是無法察覺的,甚至許多廉價雜牌雙筒望遠鏡的品管有很大的問題,出廠時光軸根本就是歪的,毫無品管可言。即便一些知名大廠如Nikon沒有這種問題,但一些不明貨源或不專業的經銷商,運輸的過程中難保沒有碰撞或重擊。 

        光軸不正嚴重時看起來會有影像重疊現象,這時千萬不要再使用,請送到專業維修中心調整。如果使用輕微光軸不正的雙筒望遠鏡,剛開始並不會察覺,但是連續使用幾分鐘後,會開始覺得眼睛酸痛流淚,甚至頭暈噁心感覺像暈船,連續使用1小時可能對視力造成損害。購買時要特別注意,這只能靠有經驗的使用者或專業的業者為您把關。

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