观天镜技术交底书全文
观天镜本发明涉及一种适合进行天文观测活动的大口径手持双筒望远镜。
天文爱好者们为了观察星空掌握天文知识，或者是为了目视观测暗弱天体在星空背景上的确切位置，抑或单纯欣赏星空之美，经常会借助能够手持的折射式双筒望远镜进行天文观测活动。虽然这种双筒望远镜的视野大携带方便通用性强，但是这种小口径的双筒望远镜不是专门为天文观测而设计的，天文爱好者们在使用它们观测天体时常常深感不便。
所谓的不便，首先是目前的手持双筒望远镜几乎都是直视型的，也就是说它们的目镜跟镜筒是相互平行的，用它们观测时双眼的视线方向就是目标在自然界中的实际方向。根据人体工程学原理，用这种望远镜只适合观测地平线附近的目标。而在观测角度稍高的空中目标时，就必须要仰头和抬起手臂。即使是以这种姿势观测几十秒钟，颈部和手臂也会产生酸疼和麻木感，这就严重影响了观测体验。
其次，在手持观测时肢体会不可抑制地带动双筒望远镜抖动，目镜里的目标也就跟着一同抖动。双筒望远镜具有放大图像的功能，所以倍率越高目标抖动的幅度就会越大。以至于为了保证观测效果，实用的手持双筒望远镜的放大倍率往往都限制在10倍以内。而在观测高角度的空中目标时情况会迅速恶化，因为仰起的头部和高抬的手臂都加剧了抖动。虽然很早就有带稳像仪的防抖型双筒望远镜问世，但是它们的口径都很小售价却很高，根本无法被天文爱好者们所认可。
还有一个不便，虽然它跟天文观测活动本身没有关系，但是却直接影响到能否正常观测。那就是，普通的手持双筒望远镜的光轴在出厂前就已经调试和固定好了，不允许观测者自行调整。而在实际使用中，双筒望远镜的两个镜筒的光轴，常常会因为机械结构的不稳固，或者是无意间的碰撞，甚至是温度的急剧变化等因素而歪掉。直接后果就是两只眼睛看到的影像无法准确重合而出现重影现象，这对观测者来说是根本无法接受的，而要想准确恢复光轴通常只能返厂维修。
没有以上不便的手持双筒望远镜，在很长的时间里都没有出现在天文爱好者们的面前，本发明就是为了消除上述不便而做出的。
下面，结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
其中：1.镜筒、2.目镜、3.棱镜室、4.物镜、5.主反射镜、6.棱镜、7.副反射镜、8.主反射镜座、9.调整螺钉、10.垂直调节旋钮、11.水平调节旋钮、12.镜筒底座。
首先看图1。图1是本发明的总体构型。
目镜2在棱镜室3上，目镜2与镜筒1相互垂直。在手持观测时，双手分别握住左右两个镜筒1的中间部位，双眼的位置就可以始终保持在握持部位之上。镜筒1又跟目镜2相互垂直，所以用本镜观测任何仰角的目标都不需要仰头和抬起手臂，因肢体疲劳所引起的抖动就大为减小了。
在观天状态下，握持姿势的独特性决定了镜身主要是在垂直方向上抖动，这就与物镜光轴的指向方向相接近，而且角度越高其接近的程度就越高。换句话说，目标天体越接近天顶双筒望远镜就越能够保持稳定，目镜中目标天体的抖动幅度就会越小。所以，应用本构型的手持双筒望远镜可以说是具备了天然防抖的功能，允许在一些大口径的实施方案中将放大倍率提高至20倍以上，这对搜寻暗弱的深空天体和分辨天体的细节都是极为有利的。
再看图2。图2是本发明的光路设计。
光线从物镜4垂直射入镜筒1内部，被镜筒1下端的主反射镜5向斜上方反射进棱镜室3内的棱镜6中，再由棱镜6转像后向上射出，然后被副反射镜7反射进目镜2后射出镜体。其中，主反射镜5、棱镜6和副反射镜7共同组成了本光路的转像系统，它们的相对位置和角度关系是本光路设计的核心。
本光路设计的优点是显而易见的，因为本光路中的转像系统的特殊布局不仅高度折叠了光路使镜体长度大大缩短，还把目镜上移至镜体的中上部，并且让目镜与镜筒相互垂直，这就完全符合了手持观星状态下的人体工程学要求。虽然目前有多种大口径双筒望远镜的目镜和镜筒也是相互垂直的，也适合进行天文观测活动，但是它们的目镜无一例外的都处在镜筒的最下端（当物镜指向天空时），所以只有把它们安装在三脚架上才可以进行正常的观测活动，而完全不能够跟应用了上述本发明中光路的双筒望远镜一样进行手持观测，这是这种望远镜的整体构型所决定的。
本发明的目的就是在体积和重量的双重限制下，提供一种可以摆脱三脚架束缚的，仅仅用双手握持就能够有效观测暗弱的深空天体的大口径望远镜。对于用于天文观测的望远镜来说，物镜口径的大小直接决定了它们观测深空天体的能力。而应用本发明中的光路设计的能够手持的双筒望远镜，可以将物镜的有效口径轻易提升至80毫米以上，观测深空天体的能力可以远远超过目前所有的手持型双筒望远镜。
跟常规的手持双筒望远镜一样，本发明的光路设计的成像也是成完全正像的。也就是说，从目镜端看到的放大后的影像，跟用双眼直接看到的实际影像无论是在左右方向还是在上下方向上都是完全一致的，这对目视天文观测活动来说是相当有利的。
再看图3。
图3是本发明的光轴调整系统。
对于双筒望远镜来说，左右两个镜身中的光学元件和机械零件，其加工尺寸和装配精度都不可能是完全相同的，总会存在一定量的差别，这就会造成左右两个镜筒的光轴无法相互平行。目镜中的影像因此无法重合在一起而出现重影现象，必须经过调整光轴后才可以消除重影现象。所谓的调整光轴，就是通过一套机械机构偏转左右两个镜体内部的光学元件（常规的双筒望远镜偏转的一般是棱镜），使得两个镜筒的光轴能够相互平行。这样，两个目镜中的影像才会重合在一起，才能够进行正常的观测活动。
在本发明中，调整光轴是通过偏转主反射镜5来实现的。主反射镜5安装在主反射镜座8上，它们用三颗带弹簧的调整螺钉9装配在镜筒底座12上。因为三点可以确定一个平面，所以分别旋动三颗调整螺钉9不仅可以调整反射镜5相对于物镜4的距离，更可以调整主反射镜5相对于物镜光轴的角度。从仰视方向上看，三颗调整螺钉9中的一颗位于镜筒底座12的中心点上，与另两颗互成直角形排布，形成两条直角边，其中的一条指向棱镜室3方向。这种排列布局的作用是，当调整好镜筒底座中心的调整螺钉，确定反射镜5相对于物镜4的距离后，无论是旋动余下的哪一颗调整螺钉，从目镜中看到的影像仅会向水平或者是垂直方向位移，而不会斜向移动。
在调整光轴前先要准直左右两个镜筒的光路：分别旋动左右两个镜筒底座12中心点上的调整螺钉，以确定主反射镜5相对于物镜4的距离，使光线以正确的角度射进棱镜6。再分别旋动左右两个镜筒底座12上另外两颗螺钉，将光路调整到正确的方向上，这样就可以使左右两个镜筒的物镜光轴都对正了目镜光轴，实现各自光路的准直。此时两个镜筒的光轴还不是相互平行的，需要进行进一步调整。
其调整方法是，先确定左右两枚目镜的中心距与观测者双眼的瞳距相一致。这需要平移左右两个镜体调整其间距，并且用机械结构加以固定。平移的方法和机构有很多种，最简单的方法是采用3D打印工艺，按照使用者的瞳距调整左右两个棱镜室3的间距，并且将它们打印成一个牢固的整体。采用这种方法的双筒望远镜因为无法调整目镜的中心距，所以只适合成年人个人使用。但是这种方法兼顾了成本、重量和制造上的优势，非常适合应用于手持型的双筒望远镜。
然后直接用双眼观察两个目镜中的影像，根据两幅影像的错位情况分别旋动左镜筒底座12上的垂直调节旋钮10，和右镜筒底座12上的水平调节旋钮11，就能够让左右两个目镜中分离的影像逐渐聚拢重合在一起：
因为垂直调节旋钮10固定在左侧镜筒底座上的位于镜座中心点垂直方向上的那颗调整螺钉9上，所以旋动调节旋钮10会带动这颗调整螺钉在垂直方向上（从仰视图上看）偏转主反射镜5，这样就能够在垂直方向上偏转物镜的光轴。结果是，从左侧目镜里看到影像仅会在垂直方向上进行上下移动。
同样的，因为水平调节旋钮11固定在右侧镜筒底座上的位于镜座中心点水平方向上的那颗调整螺钉9上，所以旋动调节旋钮11会带动这颗调整螺钉在水平方向上（从仰视图上看）偏转主反射镜5，这样就能够在水平方向上偏转物镜的光轴。结果是，从右侧目镜里看到影像仅会在水平方向上进行左右移动。
在出厂后，如果出现重影情况需要重新调整光轴，那么仅仅需要旋动垂直调节旋钮10和水平调节旋钮11这两个旋钮，就能够完成调整光轴的工作。这种调整光轴的方法简单易行又非常直观，而且不需要任何专业的设备和工具，比较目前的其它方法有明显的提高和进步，使观测者再也不必为光轴歪掉而烦恼。
本发明可以有多种实施方案，下面试举例其中一种：物镜4采用有效口径80毫米的镀有增透膜的短焦消色差物镜，主反射镜5和副反射镜7的光学表面都镀有反射率99％左右的高反膜，棱镜6是转像角度为45°的镀有增透膜的屋脊棱镜，目镜2采用的是焦距15～27MM的各种1.25英寸接口的标准天文目镜。镜筒1和棱镜室3分别由碳纤维复合材料和高强度的3D打印材料制造。整部望远镜的重量（包含两枚目镜）只有1700克左右，正常人完全可以轻松手持。
经过实际观测和对比后发现，本实施例有如下优点：
1. 手持观测非常舒适。因为本实施例目镜的位置在握持部位之上，完全符合人体工程学的要求，手臂无需抬起就可以进行观测活动，无论是观测天顶还是观测地平目标都很舒适，长时间观测也没有疲劳的感觉。即使观测地平线以下的目标，也仅仅需要低头而已。此时颈椎会有被拉伸的感觉，但是也比仰头时被压缩的感觉好，这是颈椎的生理构造决定的。而且本实施例的重心就在握持部位的中心，所以双手握在两只镜筒上极为稳妥可靠，即使是单手持镜也没有任何问题。
2. 观测天体时抖动大幅度减小。因为用本实施例观测任何目标都不需要抬头，也不需要举起手臂，所以颈部和手臂都不容易疲劳，这就大大减弱了因为肢体疲劳所引起的抖动。而且在观星状态下，物镜的光轴跟抖动方向基本上平行，所以镜身的抖动反映不到目镜端，直观的感受是星点的抖动幅度大幅度减小。实际对比观测后发现，本实施例在14倍时居然比8倍常规双筒望远镜的抖动幅度还要小得多。如果刻意抑制身体的抖动程度，并且将望远镜指向天顶附近，那么在目镜里就几乎可以看到完全静止的星空。
3. 调整光轴简单轻松省时。因为本实施例中的光轴调整系统中的三颗调整螺钉9采用了独特的位置布局和排布方式，所以仅需旋动两枚调节旋钮就可以完成调整光轴的工作，而且也不需要任何专业的设备和工具。用本实施例实际观测时发现，调整光轴工作完全可以在手持观测状态下完成，而根本不需要将望远镜固定于稳定的座架或者是平台上。当发现出现重影现象后，只需要用一只手托住镜身保持观测状态，腾出的另一只手就可以旋动两个调节旋钮调整光轴了。而且，所用的时间非常短，从发现重影现象到调整好光轴，用时通常不足一分钟。
综上所述，本实施例口径大透光率高又可换目镜，所以即使是在有强烈光污染的城市环境下，也能够用它观测到很多用其它器材不易观测到的深空天体－－本人在5级光害条件下用口径80毫米的本实施例样机，轻松观测到了视星等只有9等、视直径只有1′的行星状星云M57。在体积和重量的双重限制下，本实施例几乎是一种利用市场上能够买到的物镜所组装出的最大口径的手持双筒望远镜。它是广大天文爱好者们进行巡天观测和寻找星云、星团、星系、彗星等暗弱天体的首选器材。
本发明已经申请了国家发明专利，申请号：202211120695.8。
本双筒望远镜的口径为80mm，焦比F/4，可更换目镜，推荐焦距为15mm~27mm。
低倍率下可以手持观测，完全不受三脚架的束缚。
本望远镜专门为天文爱好者们所设计，可以在城市光污染条件下轻松发现深空天体。
本人在五级光害条件下，用本样机在天顶附近，看见了亮度只有9等直径只有1′的m57行星状星云。
镜筒为碳纤维材质，镜体用光敏树脂打印。
物镜和棱镜都镀有宽带增透膜，反射镜则镀有99%的高反射膜。
本望远镜内置了激光指星器，搜索深空天体易如反掌。
本望远镜可以拆成两个单筒，可以亲子互动。
瞳距调整范围54~74毫米，适合绝大多数人使用。
本望远镜配有独创的光轴调整装置，只需要旋动两个旋钮就可以轻松合圆。
这种望远镜的主要优点是，完全符合观天状态下的人体工程学需要，长时间巡天观测不易疲劳。
它是世界最大口径的手持双筒望远镜，90度转像成完全正像，是巡天观测的神器。
观天镜的一大优点是寻找目标易如反掌。
因为本实施例内置了激光指星器，能够直接指示出目镜视野在天球上的确切位置，所以只要是肉眼可见的目标都可以轻松导入到目镜里。
用普通双筒望远镜进行天文观测时，必须要用双手将镜身举起才可以进行搜索工作。
通常的情形是，先抬起头部用肉眼观察星空，根据星图找到目标天体在星空背景上的位置并且用视线进行定位，再用双手举起镜身指向视线指示的方位。
如果在目镜中没有看见目标，就需要将望远镜暂时放下让出视野，重新用视线进行定位。
搜索到一个天体目标，往往需要多次重复这个过程不可。
而在搜索过程中，镜身会反复遮挡住视野，反复干扰视线，引起的视觉错位效应在黑暗的背景下会被放大，所以即使是肉眼正前方的天体也不太容易导入目镜里。
观测者在目镜里看见的星空很难跟肉眼所看见的星空产生关联，常常不知道有没有真正看见目标，即使进行反复比也很难将目标天体导入视野。
而用本镜观测则不然，镜身完全不遮挡头顶的星空，在激光的指示下指哪看哪，完全随心所欲有人镜合一之感。
以观测仙女座大星系為例，用8倍的常规双筒镜观测时是用“搜寻”的方法间接导入视野的，因为你即使知道它就在那里，也根本不可能一下子就将望远镜指向它，而需要反复在目标周围搜索，通过它与周围恒星间的相对位置关系才可以最终搜寻到目标。
而用观天镜观测时则不然，先抬头用裸眼调整激光指向直指目标位置，再低头从目镜里看就可以看到了，绝无拖泥带水。
即使观测肉眼看不见的目标也很方便，将激光指到它在星空背景上大概的位置上就可以在目镜里进行确认了。
xiaohang2012 发表于 2022-09-19 14:07
观天镜的一大优点是寻找目标易如反掌。
因为本实施例内置了激光指星器，能够直接指示出目镜视野在天球上的确切位置，所以只要是肉眼可见的目标都可以轻松导入到目镜里。
用普通双筒望远镜进行天文观测时，必须要用双手将镜身举起才可以进行搜索工作。
通常的情形是，先抬起头部用肉眼观察星空，根据星图找到目标天体在星空背景上的位置并且用视线进行定位，再用双手举起镜身指向视线指示的方位。
如果在目镜中没有看见目标，就需要将望远镜暂时放下让出视野，重新用视线进行定位。
搜索到一个天体目标，往往需要多次重复这个过程不可。
而在搜索过程中，镜身会反复遮挡住视野，反复干扰视线，引起的视觉错位效应在黑暗的背景下会被放大，所以即使是肉眼正前方的天体也不太容易导入目镜里。
观测者在目镜里看见的星空很难跟肉眼所看见的星空产生关联，常常不知道有没有真正看见目标，即使进行反复比也很难将目标天体导入视野。
而用本镜观测则不然，镜身完全不遮挡头顶的星空，在激光的指示下指哪看哪，完全随心所欲有人镜合一之感。
以观测仙女座大星系為例，用8倍的常规双筒镜观测时是用“搜寻”的方法间接导入视野的，因为你即使知道它就在那里，也根本不可能一下子就将望远镜指向它，而需要反复在目标周围搜索，通过它与周围恒星间的相对位置关系才可以最终搜寻到目标。
而用观天镜观测时则不然，先抬头用裸眼调整激光指向直指目标位置，再低头从目镜里看就可以看到了，绝无拖泥带水。
即使观测肉眼看不见的目标也很方便，将激光指到它在星空背景上大概的位置上就可以在目镜里进行确认了。
你好，哪里有售
http://apppic.imufu.cn/pic/20220919/1663573212749182_46.jpg 你是不是以前发过这种结构，好像以前看过的老帖子里看过这种结构。 抬眼看天 发表于 2022-9-20 19:53
你是不是以前发过这种结构，好像以前看过的老帖子里看过这种结构。
以前没有公开结构，现在公开了。
抬眼看天 发表于 2022-09-20 19:53
你是不是以前发过这种结构，好像以前看过的老帖子里看过这种结构。
以前我也记得有个同好发过这个结构的，但我记得不是这个账号 我爱代代 发表于 2022-9-23 06:10
以前我也记得有个同好发过这个结构的，但我记得不是这个账号
在哪里看到的？
32号亮 发表于 2022-09-19 15:08
你好，哪里有售
咸鱼 有意思
本帖最后由 一条鲤鱼 于 2023-12-22 09:44 编辑
很完美的小天文镜，开普勒+牛反改～帮顶 楼主的基本功扎实，希望能持续改进，迭代升级 厉害啊，咸鱼怎么购买啊
厉害，做工一流 sea@star 发表于 2024-2-23 10:53
厉害啊，咸鱼怎么购买啊
很简单，去咸鱼跟我联系，我会发一个带有您个人信息的预定链接，确定预定编号，大概15天后会制作完成，然后拍下付款就可以了。 咋联系啊？ 这个设计挺好，做工也不错 嗯，赞楼主
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