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如何選購天文用之雙筒望遠鏡

  筆者是個從小對天文觀星有著濃厚興趣的人,從高中參加天文社之後,才有正式接觸天文與認識望遠鏡的管道,算一算也有將近20年的光景了,這當中也參加過不少天文推廣組織也從事自己最有興趣的光學業,多年來我發現潛藏著對星空有好奇心且有興趣的人,遠比大家想像的還多,雖然全台灣的天文協會並不少,但是對於天文一無所知且有興趣的人,確實仍有著不得其門而入的感覺。 

  一部雙筒望遠鏡在天文的觀測中是最經濟實用的必備工具,對一個天文同好來說也是最基本的投資了,有人說建立自己裝備的同時,其本身就是一種訓練,你會開始蒐集相關資料、詢問專業人士、逛器材店多家廠牌比較等,慢慢的累積許多知識。然而器材只是工具,通常你有了自己的器材後,才開始探索浩瀚星空的奧秘。本文作者以十多年專業雙筒望遠鏡測試維修與天文觀測使用經驗撰寫本文,希望能提供給剛入門者或一些有經驗的天文觀測者,最正確的望遠鏡知識以及分享寶貴的使用心得。

雙筒望遠鏡的優點

  有人認為,一提到天文望遠鏡,立刻就想到一隻體型笨重、圓滾滾的單筒望遠鏡加上腳架。看星星一定要用這種天文望遠鏡才看的清楚,或者一定要高倍率才能做天文觀測,其實這些都是不正確的觀念,雙筒望遠鏡與單筒天文望遠鏡的功能是不同的,並不是買不起大型望遠鏡或是入門者才用雙筒望遠鏡,即使筆者多年的觀測經驗,就算擁有天文望遠鏡,仍然需要隨身攜帶雙筒望遠鏡輔助。在天文觀測上,雙筒望遠鏡是屬於基本儀器之一,有心想觀星者,至少先學會使用雙筒望遠鏡尋星,再來學習單筒天文望遠鏡的使用。 

  天文望遠鏡雖然倍率高,但是沒有雙筒望遠鏡的靈巧便利,不但笨重攜帶不便,且沒有雙筒望遠鏡的廣視野、正立像、容易使用組裝,兩支眼睛可同時一起看等優點。大型天文望遠鏡剛開始使用,安裝腳架、筒箍環等必定會使初學者覺得麻煩,且單筒天文望遠鏡倍率較高,視野必定比雙筒望遠鏡狹小許多,即使有尋星鏡(finder scope)的輔助,絕大部分尋星鏡口徑小、視野較暗、且上下左右顛倒,第一次使用必定覺得難用而降低了觀星興趣,還有兩支眼睛同時打開一起看真是比單筒瞇一隻眼來的舒服。故無論是初學者或玩家,雙筒望遠鏡絕對有其使用上的重要性,不要再認為雙筒望遠鏡是低階、入門專用的望遠鏡了。除了可賞星之外還可賞鳥、看風景、看球賽、看音樂表演演奏等多方面用途。

雙筒望遠鏡專有名詞簡介

        雙筒望遠鏡的一些相關規格,在外殼或型錄上經常有些標示,簡單說明如下,如需更深入專有名詞介紹,請看「雙筒望遠鏡專有名詞簡介」專文:

 

標示7×50雙筒望遠鏡: 

 

        一般在雙筒望遠鏡上會標示著多少乘多少,例如7×50,前面的數字7即指出是7倍的望遠鏡,倍率就是俗稱的放大倍率,也就是說7倍的則是可以將你看到的遠方物體放大7倍,而後面的數字50即標示其口徑為50毫米,也就是雙筒望遠鏡前面之物鏡的直徑是5公分,而口徑則是影響到解像力跟集光力;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,集光力越強當然成像品質也會越清楚,因此口徑原則上是越大越好,但是越大也會越重,因此在光學品質跟攜帶性上,必須自己去取捨。 

視野: 

        若雙筒望遠鏡上面標示6°(105m/1000m),是指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,也就是目鏡本身視野窄或倍率提高都會讓你看到的實際視野變小。另一種視野稱作「眼視視野」(Appearentdegree)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)×(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 10×50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。 

 

Exit Pupil射出瞳徑(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)= 物鏡口鏡 ÷ 倍率 

 

        例如7×50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10×50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。

 

良視距(eye-relief): 

 

        如果望遠鏡的良視距(eye-relief)較長(Hight-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,適合戴著眼鏡直接拿起雙筒鏡看,不用取下眼鏡,睫毛也比較不會掃到鏡片。良距較短的(<12mm?)就無法做到這一點。但依此標準,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9~12mm。 

 

防水性能: 

 

        防水功能較為昂貴,但也少了內部鏡片發黴的煩惱。市面上許多望遠鏡都標榜著防水功能,例如「生活防水」、「灌氮防水」等,分別介紹如下: 

  1. 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。 

  2. 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。

天文用雙筒望遠鏡種類

1.對焦方式


        雙筒望遠鏡對焦方式,分為中央調焦式(CF)及個別調焦式(IF)二款。目前市場上常見 者多為中央調焦式(CF),這型望遠鏡在賞鳥、旅行、舞台觀賞等一般活動的使用上非常方便,只需以食指或中指去調整調焦旋鈕即可,使用上非常的方便。不過 縫隙較多,如果沒有氣密防水,保養上要多用心,否則容易造成鏡片發霉的現象。

        另外一種別調焦式(IF),市場上較少見,因為當目標距離改變時,必需重新左右兩眼各別 再重新調焦一次,非常麻煩,倘若拿這一型望遠鏡來賞鳥或看職棒,保證您調焦距就調到兩眼發昏。但因為各別調焦型在結構上較為緊密,水氣不容易進入鏡筒內, 鏡片發霉的機率就大大的降低,因此在某些專業領域,例如觀星或航海,個別調焦型反而受到廣泛的使用。在天文觀測上,星星距離地球實在太遙遠,所以觀測時只 需將兩眼的焦距調整好,以後每次使用都不需再作調整,像是筆者的愛機 Fujinon10×70,就是IF各別調焦系統。
 

2.稜鏡形式分類


        雙筒望遠鏡的稜鏡,不論是Porro式或是Roof式,其目的就是將光線做一連串的折射成為正立像。稜鏡系統的設計可分為Porro 稜鏡系統和Roof稜鏡系統,通常簡稱P是指Porro(普羅稜鏡式),如果是寫“D”則是Dash(又稱Roof-屋頂稜鏡式),Porro稜鏡式具有 便宜,反差(contrast)高的優點,較適天文觀測。Roof稜鏡體積較小,比較受賞鳥人士歡迎。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。

        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,Roof稜鏡系統的雙筒望遠鏡,其外觀是直筒型。一般常看到的組合稜鏡是 Porro系列。是由於這種形式製造成本較低,重量稍微重些,體積也比較大。至於Porro 式稜鏡的材質,一般採用BaK-4鋇化皇冠玻璃(barium crown glass)或BK-7矽酸硼玻璃(borosilicate glass), BaK-4視野周邊的成像較為清晰,影像較為明亮,價錢也比較貴。您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,觀察射出瞳徑的形狀。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。

        而Roof設計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Porro 系列差不多,但是有些賞鳥多年的老鳥友特別偏好Roof的影像品質。


3.定焦與變焦(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),我個人不是這麼喜歡用變焦式 (ZOOM) 望遠鏡,對於一些初學者可能覺得有些噱頭,其實也不是這麼需要。

天文觀測需求 ─ 高亮度最重要

1.大口徑跟亮度成正比


        如何選購一支適合天文觀測用的高亮度雙筒望遠鏡呢?天文觀測就都是在夜間使用,所以亮度的考量就非常重要,雙筒望遠鏡影像越亮越好,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),相同倍率之下口徑越大,集光能力越強,亮度表現愈佳,解析度(解像力)也會提高,相當適合天文觀測使用。但是倍率跟亮度成反比,倍率越高視野越小,亮度也越暗。前面所介紹的「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,提高射出瞳徑對亮度就沒有幫助。
 

2.鍍膜品質對亮度也有很大影響


        通常望遠鏡物鏡、目鏡或雙筒望遠鏡屬於折射式系統,光線穿過鏡片,由空氣進入玻璃或由玻璃進入空氣時,會有三種結果,透射、反射及被鏡片吸收。對於望遠鏡光學鏡片而言,反射及被鏡片吸收的光線不會進入我們的眼睛,只有透射的光線才會被看到,一般被鏡片吸收的比例很小,反射掉的比率大約有 5%,所以望遠鏡鏡片的抗反射相對重要許多。

        所以通常雙筒望遠鏡鏡片上會有鍍膜,目的是為了降低反射率也等於增加透光率,目前雙筒望遠鏡鏡片與稜鏡設計的組合都在 7~12 片不等,光線在這麼多的的鏡片反射與干擾下,影像會變暗或變得模糊,但經過鍍膜的鏡片能將反射的光降低,所以和未經鍍膜處理的鏡片比起來,影像就清晰明亮許多,進而減少鬼影亂反射及增加影像反差。

        而鍍膜品質的高低,與是否每個鏡片與空氣交換面都有鍍膜,就會跟價格有直接的關係,多層鍍膜每個表面的光反射只有約 0.3%,全面多層膜(Fully Multi-coated)比較好,表示所有的鏡片和稜鏡都鍍有多層增透膜,若雙筒望遠鏡的所有鏡片表面都鍍多層膜,光的增透率可達到最高90~95%,強光下鬼影與亂反射也最少,影像反差最鮮明。

        鍍膜優劣簡單的檢驗方 法是拿起雙筒,讓物鏡反光,反光越少越淡越好,(表示光線損失越少),反光色調視各家配方而定,多層膜通常為藍紫或藍綠色。有些人覺得大口徑的雙筒望遠鏡 即使鍍膜差一點也無所謂,反正進光量足夠,其實不然,由於鏡筒內部的各光學表面的反射形成雜散光(俗稱鬼影),降低影像反差,使得影像變得模糊不清,在前 方有強燈時,目標會隱歿在炫光中,或觀賞月亮時產生好幾個影子,在鍍膜差的望遠鏡中這種現象尤其明顯。|
 

3.高倍率的迷思


        那麼也許您要問,標榜更高倍率的雙筒不是更好嗎?不見得,倍率並非越大越好,建議別追求高倍率,因為除了亮度的大幅降低外,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,同時狹窄的視野常使新手產生大海撈針的恐懼感,連找個月亮都要找上老半天,故入門仍是以7~10倍為宜。

影像品質

1.光軸不準可能會傷視力


        雙筒望遠鏡還有一個大家常忽略的重點的是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,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品管有很大的問題,出廠時光軸根本就是歪的,沒有品管可言,雖然一些知名大廠如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,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,所以這只能靠有經驗使用者或專業的業者為您把關。
 

2.色像差(又稱色差或紫光現象)


        另外,還需注意是否有色差現象,也就是在觀察物體時,在物體的周邊是否有紅色、綠色或紫色色框,如有色框,表示有色差,每一部雙筒望遠鏡多少會有些色差,較高級昂貴的雙筒望遠鏡色差較為輕微,此外變焦雙筒通常色差比定焦雙筒嚴重些,某些廉價雜牌雙筒色差嚴重對於觀測品質會造成影響。
 

3.週邊像差(包含球面像差或像場彎曲等)


        雙筒望遠鏡倍率較低,中央(軸上)大都只有出現色差現象,但是影像周圍就有可能出現影像模糊或變形等現象,一般統稱為週邊像差,週邊像差出現嚴重程度若以同樣規格來探討,跟價位大致成反比,也就是價格較昂貴的,週邊像差通常較輕微,廣角視野設計的雙筒望遠鏡,週邊像差比較不容易克服,要修正通常須更多的鏡片群,加上更高明的設計功力,價格自然更昂貴,檢驗方法可看看白磁磚牆面,線條是否模糊或扭曲變形?但各位讀者要有一個心理準備,世上沒有完美無色差或無週邊像差的雙筒望遠鏡,只要像差小到肉眼無法查覺就是好雙筒望遠鏡。

初學者該選擇甚麼樣的雙筒

  至於初學者該選擇什麼樣的雙筒,說法也很多。對我而言,雙筒最重要的不外乎:容易找到目標,看得夠清楚,價格夠便宜,再次依序是:鍍膜反光越少越好、視角越大越好、影像反差要夠鮮明、週邊影像像差的程度越小越好、及耐用、好保養不易發黴……等)。總之,在初學階段,若您經濟能力不許可,不一定要買很好很貴的東西,等到你成為一位有經驗的觀測者後,自然會有能力去評估更頂級的,專業或更大口徑的需求。

  口徑愈大,集光能力也愈強,口徑建議至少使用4-5cm以上,解析度也較高,但體積、重量相對隨之變大也要列入考量之一, 5cm以上的口徑或10倍以上倍率的雙筒望遠鏡,很可能就需要三腳架來輔助了,而且口徑愈大價格也跟著上昇。 

  那麼一開始選擇那種型式好呢?一般7×50(7倍、口徑50mm)是最受天文界歡迎的規格,大部份同好都建議7×50的雙筒鏡,理由是射出瞳徑大約是 7mm,相當於黑暗中瞳孔的最大徑,可以得到最明亮的影像。對初學者來說,7×50視野較廣,捕捉到目標的機率較大。所以用7×50是最保險的建議。 

  但是我有不同的看法,我個人覺得10×50比較好用,倍率提高一點還是真的看起來比較過癮。而至於10×50射出瞳徑只有5mm,不如7×50的問題,其實也不是個缺點,年紀稍長瞳孔就張不到7mm了,而在有點光害的地區例如市區或郊區,7×50“集光(害)”的能力也是很強的,我常常有被幫倒忙的感覺。 

  由於筆者約10年前買了一支FUJINON 10×70雙筒來觀測,現在到不是用10×50或7×50雙筒鏡了(原本的賣掉了),我現在改用一支8×32小雙筒,白天還可以賞鳥觀景,夜間無光害的地方觀測時,用8×32小雙筒搜尋目標,再搭配FUJINON 10×70大型雙筒鏡來好好”欣賞欣賞”,兩支眼睛同時打開一起看真是舒服的享受。這一高一低的搭配,不但在觀測上有用,天文攝影時確認攝影目標上也是挺好用的,光用雙筒鏡就KO了將近一半的梅西爾天體。 

  當然一般人不需要像我這麼瘋狂,買一支就夠了,如果真的介意重量,也有些人喜歡8×40,視個人喜好而定,雖然亮度不如5公分,畢竟也優於雙眼,各位讀者要有個觀念,小口徑雖然亮度不足,但即使是8×30也比雙眼強。

雙筒望遠鏡適合用來觀測的天體

        一般4~5公分口徑雙筒望遠鏡適合用來觀測的天體,其集光能力約為肉眼的30~50倍,可清楚地看到星等7~8等的星星。適合觀測的天體,以筆者多年觀測經驗濃縮如下: 

 

散光星雲: 

 

例如M42獵戶座大星雲,無光害的地區可看到美麗的白色的雲氣,其他如M8等。 

 

星團: 

 

例如M45昂宿星團(七姐妹星團)可以看到上百顆恆星聚集在一起,看起來很美,雙筒望遠鏡適合觀賞容易搜尋的疏散星團及球狀星團約有數十個,可先從梅西爾天體開始搜尋。

 

星系: 

 

比較大型的系外銀河可以用雙筒鏡搜索,例如M31仙女座大星系等,星系通常比星雲星團較暗,所以目標比較少,其他在無光害地區約可用雙筒鏡欣賞到星系約十餘個左右,其他例如M81、M82、M104等 

 

月面: 

 

月球表面海、坑洞及月球表面的火山口等,例如第谷,哥白尼坑等,無光害的地區可能會有些刺眼。 

 

行星: 

 

土星的光環,木星的四大衛星,金星的盈虧等 

 

其他特殊天體: 

 

如彗星等 

        雙筒望遠鏡不適合觀測流星,因為流星出現位置無法預測,速度又快,視野也比肉眼小,比肉眼更不容易看到流星,看得到只能說運氣好。要看更細部的如火星的兩極,土星環,木星的橫紋大紅斑,10倍以下雙筒望遠鏡無法達成,須要更高倍率的天文單筒望遠鏡。 

        剛開始使用雙筒望遠鏡觀賞星空,我建議開始先買個雙筒望遠鏡加一個六等以下的星圖,因為星座盤並沒有標示星雲星團的位置,先了解一下天體的位置,這樣也可以培養更大的興趣,使用雙筒鏡最佳的方式為躺在舒服的椅子上觀測,最好還能有適度調整角度及支撐的扶手,這樣是最舒適的。

其他選購時注意事項

  以上這些都能在你選擇雙筒時作為判斷的依據,但是,光靠這些是不夠的,最重要的仍是你自己看到的感覺:整個視野看起來是否舒服?影像是否偏綠或藍?是否清晰、銳利?望遠鏡的調焦動作是否順暢?最近可調焦距離是否符合需求?…以上的挑選重點中,最重要的還是您的眼睛是否覺得舒適,而這才是決定性的的因素。至於該選擇什麼樣的雙筒,筆者歸納如下,選購雙筒最重要的不外乎:符合需求,看得清楚,價格合理,維修OK。 

  在初學階段,你不一定要買很好很貴的東西,不然突然失去興趣時,高價的天文望遠鏡往角落一擺那就很浪費了,當然,如果你要求很高,像Fujinon這樣的專業機可能1~3萬跑不掉,但如果你預算沒那麼多,兩仟到四仟的雙筒也很好用。但也不要貪小便宜,買到傷眼睛的望遠鏡,畢竟眼睛是靈魂之窗。如果你自己不是很有把握,可問問其他同好的使用經驗和評價,來挑選你的愛機。 

  所以選購一台適合自己的雙筒鏡之前,最最重要的是選擇一家信譽良好、專業、服務親切、價格合理的光學儀器公司。提供完善的品質保證及售後服務,讓您的雙筒望遠鏡無論維修、調整、清潔等無後顧之憂,且經過專業的分析及解說之後,讓您更能了解哪一種類型及品牌較適合自己使用。等到你成為一位有經驗的觀測者後,自然會有能力去評估更頂級的,專業或更大口徑的需求。 

最後要提醒讀者,千萬別用望遠鏡直接看太陽,否則將會造成眼球的傷害

 

 

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