望远镜的种类（图解）[导读]

呵呵！是我就好了！那是香港的同好，我是广西的，不过我出生在新疆！

《折射天文镜光学知识简明阐述》，经SST同意转贴

余刚（MGXY）著

很多人对折射镜中的好些概念不很清楚，有的还混为一谈，下面对有关折射镜的一些问题做简要说明，光学中很多比较难懂，用大致像近的叙述有助于理解。
大家知道，光波经过透镜折射后，不同波长的光的焦点位置也不同，长波长的红光将比短波长的紫光焦点位置要远一些，这就是我们通常意义上说的色差（色差实际上有很多种，这里只笼统的讲对我们影响比较大的一类）。消色差系统（双胶合、双分离结构的都是）是把肉眼敏感波长的两端C（红色）、F（兰色）校正到同一位置，（校正色差通常是在入瞳的0.707环带，在0.707环带将色球差校正为0后，+/- 差值将大体上相互抵消掉）。虽然校正了C、F=0，但是他们与其他波长的光还是有一定的距离，通常是与D（黄光）或E（绿色）比较，他们之间的距离就是二级光谱，二级光谱是影响我们观测的主要因数之一，我们看到的色差也实际上基本是它造成的。二级光谱又所选用的光学玻璃决定，也就是说，一旦选定所使用的光学玻璃后，二级光谱的大小也就被决定了，选用低色散冕玻璃（ED或萤石）与合适的火石玻璃配合可大大减小二级光谱。如果采用三片结构的设计，在选用合适的玻璃组合后可以做到复消色差，也就是把C、D、F或C、E、F三个波长的二级光谱校正到相当小的程度或完全消除，能大大提高系统的光学性能，但是其他波长的光还有不太小的差距。系统的性能还不能满足APO（高度消色差）的要求。
看到这里，大家多少该有些概念了吧？可能还有点难懂，没关系，再来看看设计实例。我在这里做了4个设计的例子，分别是：双分离普通消色差结构、使用了超级ED玻璃的两片结构、三片普通复消色差、使用了性能不太好的ED玻璃的三片高度消色差。参见付图，图中分为图一、图二、图三、图四4个部分，每个部分又分为色球差曲线图与点阵图两部分。虽然用调制传递函数来表示更为合理，但是大家理解起来比较困难。
为了方便对比，4个设计都是口径102焦距816（焦比F8），色球差图的纵坐标表示入瞳半径，校正色差要在0.707位置。横坐标为焦距，中心0刻度代表系统的焦点位置（816MM）最大刻度为 -/+ 2MM（图一）。后三个图的最大刻度为 -/+ 1MM，如果也用图一的-/+2MM刻度将一点细节也看不清楚了。点阵图可以理解为恒星在焦点位置上成像的斑点大小，横列表示不同波长的光的斑点直径，纵列表示轴心、偏轴0.25度、偏轴0.5度视场的斑点直径。斑点位置的黑色圆圈表示设定条件下（口径、焦比）的衍射极限刻度。在0度视场的位置还有个标尺，表示40UM的刻度。
图一是最普通的双分离设计，使用最通用的K9玻璃与重火石玻璃，在0.707环带对C、F校正色差后，可以在图上部的色球差图中可以看到，它们与参考波长E（绿光）之间的距离还有约0.45MM左右，0.45/816= 1/1813F，至于可见光两端的R（深红）、G（深紫）就相差更大了。再来看下部的点阵图，可以看到，从530波长至610波长之间的区域（也是肉眼最敏感的区域），斑点直径基本达到或接近衍射极限，如果把这个范围以外的光滤掉，那么她能够达到或接近理论分辨率极限。但是要损失掉相当的能量。偏离这个区域外，斑点直径迅速扩大，到C、F波长时，斑点达到了衍射极限的5--7倍，由于肉眼对这些波长还比较敏感，最直接的结果就是我们看亮恒星的时候在恒星周围有大面积的紫色光晕（红+蓝=紫）。在看行星或月球的时候，在明暗边缘也有紫色光晕。由于色差的影响，会掩盖很多细节。实际上看到的光晕不一定是紫色，调焦不精确或像场不平可能看到的是红色/兰色或其他色。选用玻璃组合的不同可得到不同的二级光谱值，但是只要没有使用特殊性能的玻璃，他们的差距不是很大的，不可能做得很好。但是不要以为二级光谱大就性能很差，实际上，通过合理的优化设计，F8的中焦比的色差是基本可以接受的，焦比大于F6大概只适合深空观测了，焦比小于F10就应该说对观测影响相当小。还有一点，在相同的焦比下，口径越大，色差越明显。

图二是使用了超级ED（性能基本接近萤石）玻璃与特殊色散玻璃配合设计的双分离结构，C、E、F二级光谱只有0.04MM（1/20400），最远的G（紫光）为0.23MM
二级光谱的减小带来的最直接好处就是斑点更小，参看图二下半部，可看到大部分波长的光形成的斑点都小于衍射极限，蓝光和紫光虽然比衍射极限大，但是主要能量（大于70%）都在衍射极限内，实际我们能看到的色差非常微弱。高桥的FS102指标与这个图像近。这样的效果一般都表注APO（高度消色差），严格的说与APO多少还是有点差距。

图三是使用不太常用的普通玻璃设计的三片复消色差结构，就C、E、F而言，完全校正了二级光谱，大家可看到C、E、F在0.707环带附近完全相交。但是相对于别的波长光，还有一定的二级光谱，特别是两端的R、G距离系统焦点还比较远。从点阵图看，斑点都小到一定程度，除G波长外，能量都主要集中在衍射极限内，比较有效的消除了色差。

图四是使用低档的ED低色散玻璃与特殊色散玻璃配合的三片结构，从色球差图可看到，在0.707环带位置，从R到G的全部可见光的二级光谱都校正到0.04以内。点阵图上C---F都小于衍射极限、R与G也小于3倍衍射极限，完全满足现代APO的要求。如果使用更好的ED玻璃或萤石，可得到更好的结果。

优秀的APO镜不仅仅满足高度消色差，还具有大的视场范围，平直的像场，优异的成像质量与细节分辨能力是同口径的反射镜、折反射镜远不能相比，这就是高级爱好者追求APO镜的主要原因，当然优异的光学材料、高精密的光学/机械加工都是需要付出高额的代价。

由于自己所学有限，或许有错，请大侠们指正。

余刚（MGXY）

如何鉴别不同档次的折射镜的好坏，对于大多数没有光学基础的人来说很不容易分辨，没有量化的技术指标而是是而非的描述很容易美化或让人产生错误的结论。

而实拍的照片也不能很好的说明问题，对于有经验的人来说，在照片中一定程度的避免镜头的缺陷不是很难的事，用照片来表达一定要有对比，公正的方法是用同一时间相同条件下拍摄的照片（如付图）。付图是国外比较畅销的某普通消色差折射镜，（MADE CHINA）图中上半部是此镜原效果和加装量身定做的APO改正镜的效果对比，实际上这个APO改正镜也还没有达到APO的标准。可见APO的意义是不容质疑的！图中下半部是它们的点阵图，从图中可以看到，在系统焦点位置上，在人眼敏感的两端C（红色）、F（兰色）所形成的像斑已经远远大于衍射极限，在这样的情况下我们观看明亮的恒星时，就会在明亮的恒星周围有大面积的紫色光晕（光晕颜色与调焦准确度有关），严重影响镜子的分辨率，在加APO改正镜后基本被消除。

如果说从量化指标来说，如果加工精度足够（加工精度不是问题，这看产品的定位，国内有很多单位加工难度大的非球面也能达到1/20WAV，当然高精度的造价也很昂贵），影响分辨率主要是色差，二级光谱是影响色差的主要因数。常用的普通光学玻璃在两片结构中，二级光谱约1/2000F左右，使用萤石或超级ED玻璃（如N-FK56、FPL53等）配合特殊色散玻璃可以把二级光谱减小到1/10000F甚至1/20000F。所以两片萤石镜的代表FS102的色差能达到很轻微的程度。

另外，ED、复消色差、APO不是相同的概念，很多人把它们混为一谈，ED是指低色散玻璃，比如肖特的FK51、FK52等，实际上就是氟冕玻璃，含有萤石的成分，光学性能也接近萤石，镜子标注ED的意思就是说其中的镜片有使用ED玻璃，当然性能会比普通玻璃的镜子好，但是好多少就不好说了，因为不同的ED玻璃的性能也有很大不同。复消色差是指C（红）、D（黄）、F（蓝）或C、E（绿）、F三种光完全校正了二级光谱，效果当然比普通消色差要好，但是对于可见光谱内其他波长的光并没有校正，如果选择的玻璃、设计合理，能够与两片结构的ED镜子相当。APO是高度消色差的意思，它要求把所有可见光之间的二级光谱都要校正到一定尺度。在可见光波段内的任意两波长光之间的二级光谱都很小，在点阵图上红-蓝光之间的像斑直径都要小于衍射极限，在使用口径毫米数3倍的放大被率也不会明显像质劣化。当然使用这些高级材料的代价也是很高的，一分钱一分货，不要想天上掉馅饼。我们能够做的就是根据自己的情况（资金、用途）选择性价比高一些的产品。

 SST授权转贴，为合题故，内容略有删节

经香港香港农夫论坛 Subaru 授权连载：

香港农夫论坛 Subaru
我见有很多讨论都是围绕着那一支镜好不好, 买不买得过等. 相信大家都认为买什么镜是一个很重要的决定, 因为大家都怕买错, 所以我想在这里发下up风.

1、关于双筒镜
如果大家想买镜, 我觉得第一样要买的是一个10倍以下的双筒镜. 口径由30mm到60mm都可以. 请先用它去观测及熟习DSO的位置, 它可帮助你日后在无星图的情况下利用你的大镜找到d M objects. 我买的第一个双筒是一个日升的7x35. 它很轻便, 视场有10度! 相信是超广角的关系, off axis performance不是太好, 但它已经帮我找到不少M objects. 和友人的杂牌10x50比较, 用10x50看M objects更正, 但7x35的轻便情度在你要带很多仪器的情况下又真系有帮助. 和别人的Nikon 7 x50 双筒比较, sharpness 和 contrast 都完全无得fight! 以前的Pentax试过, 但它金色的coating总是令到colour balance有点怪, 在两年前借用过一个新model的Pentax 7x50, 已经无了这个问题, 质素真系几好.

   如果有budget我会建议买大厂的如Nikon, Pentax, Minolta等, 我看过这些都不错. 如果budget有限, Celestron的10x50及10x60几底. 10x60真是很吸引! Eye relief 和 field of view都不错. 不过买之前要试一试光轴, 因为大陆的QC始终唔系??好. 免得你如有问题又要再走一次. Dealer也会乐于俾你试.

   在考虑买什么镜前, 我会先考虑mount, 因我觉得台架是foundation, investment也会跟重要性配合.

2、关于普通114反射镜
提问1、Quote:
这支镜是f/9左右,会不会看DSO没这么好 ?
　CELESTRON Model F-114 S

规 格
口 径： 114 mm
焦 距： 1000 mm
配 件： Starpointer 寻星镜
20mm, 10mm 目 镜
重 量： 15 lbs

答：基本上唔会, 除了一些很大视面积的星团如M44, M45及双星团等不能在可见视场内看见整个星团. Star hopping也可能会难一点, 因视场小一些. 不过这些都可以解决.
   我不知道附带的20mm目镜是那个design. 如果是Or或Plossol, 它们的apparent field of view大约是45至50度, 所以real field of view会大约有0.8至1度, 可以cover大部份星云星团.
   另一方面, 如用20mm目镜, exit pupil 会是2.28mm, 看extended objects例如星云会没这幺亮, 不过以香港的光害情况, 高一点的倍数可使反差提升些少, 有时反而会看到更多细节. 以我以前用 Or18 在 5" f/8 的经验, 我觉得这个倍数及exit pupil看DSO不错.（dobs：反差真的很重要！例如，用低倍(40X)看M42时，只看到一团灰蒙蒙的东西；但用中倍时(80X)，却可到看到极清楚的M43(在M42正前方)，可见反差比光度重要。）
   其实f/9也不要紧, 你可以买一个32mm的目镜去取得更低的倍数, 更大的exit pupil及视场.
   用长焦物镜有一个好处, 就是像差 (coma, field curvature, etc...) 会较低, 对目镜的要求也不怎幺高, 你会见到用普通一点的目镜在外围的星像差也会较少. 不过不好处系镜身会长一点, 携带会不太方便.

   我估计这支镜的物镜大多数会是球面的. 不过以入门级及它的焦距球面像差应该可以接受 (当然除了一些一定要λ/8或以下的人外).另外, 我不知这支镜的物镜和副镜有无光轴调教的装置, 有最好考虑它.

   我刚从网页看过这些镜的specifications, 有些地方是要注意的:

   原来Celestron的114mm反射镜有两种, 一支是真正的牛顿式 114mm f/8. 另一支是镜身较短的114mm f/9. 较短果支相信是利用一组barlow lens放在副镜和主镜之间来增加这支镜的有效焦距. 这种镜我用过, 不过以前我朋友那支的主镜是不能调校光轴, 而它的光轴也不正, 所以成像质数不是太好. 不过我从网页中见到Celestron那支主镜应该有得校光轴. 单从design看我估计114mm f/8那支成像质素可能会好些, 因为设计较简单和易做. 如果你希望成像质素好一点, 我觉得真正牛顿式那支会比较可靠.

 那个赤道仪方面, 你很难期望它会很可靠, 用来看下东西应该无大问题.

   至于附带的目镜应该是Keller (Celestron叫它做MA), 都可以接受 (我初时都是用K25 和 K12), 不过我较喜欢用Or.

关于普通80折射镜
我见有好多朋友都问Celestron的80mm f/5短焦折射镜好不好. 考虑它的人会因为千几蚊的价钱及方便携带等因素去想买不买得过, 但也有很多同好说它的质素麻麻.

   除了色差跟长焦比或低色散镜较大的问题之外, Celestron 80mm f/5折射还有一个问题, 就是它没有调整光轴的结构. 我那支光轴都不准, 要调校过才得到应有的表现. 如果光轴不准, 你可见到利用中倍或以上的影像反差会下降, 对焦也会好象对极都对不准.

   现在有很多细折射镜都无调整光轴的结构, 我相信主要是减低生产成本所至.

   要校它的光轴, 方法是跟有光轴调整结构的折射镜差不多, 不过就没有微调螺丝的帮助. 你首先把它的dew cap拉出些许, 再松了上住主镜座到镜筒的三口螺丝, 跟着把镜头盖盖上, 用你只眼从目镜座的中心透过镜筒观看主镜, 你会见到你只眼有数个影像从主镜反射出来, 要校准光轴就是要把这些反射影像全部重迭起来. 你可利用那三口螺丝的虚位, 把主镜座郁动去校光轴, 校完之后慢慢上紧果三口螺丝, 看看光轴还准唔准, 如果唔准就要重复以上步骤, 直至准才完成. 校它的光轴是要有耐性, 不过校完之后利用中倍看东西就会见到分别.
小结：世上没有完美的镜, 只有依照你的需要及手头上的弹药去拣.

   每一种镜都有它的利与弊. 通常专门设计给拍摄用的镜当目视用, 就不是在它的optimal correction. 天文望远镜通常是设计到在optical axis上有最optimized的矫正, 而拍摄用的镜头就要做到在一个平面范围内有compromised的矫正. 所以一般来讲用专门设计给拍摄用的镜头或望远镜看高倍是没有一支同级数的目视镜好的.

关于施-卡式折反镜：
今天谈谈相信是现时最多人选用, 但又是最多妥协的Schmidt Cassegrain折反射镜.
其实Schmidt Cassegrain telescope和Schmidt camera是两样不同的东西, Schmidt camera的corrector lens是放在离主镜2f的位置, 再利用球面主镜方可解决到彗形像差及像散问题. 而市面一般的SCT是把corrector放在f的位置. 所以大家系唔可以期望SCT会出到像Schmidt camera整个image area都清晰的影像质素.

   我自己也可算是一个死硬派, 一直都觉得SCT总是有些不是或非理想的optical correction. 很久前也听过SCT因为种种因素而导致影像质素差的问题, 当然我都听人讲过C8比3寸折射差的经验. 但这只会发生在光轴不正的8寸SCT身上.

   我自己买C8前都有很多这样的疑虑, 特别系以下几点:
1. 副镜的obstruction大, 影响diffraction pattern及反差.
2. 卡式镜对镜面精度的要求很高, 怕买回来的镜不能达到Rayleigh criteria.
3. 主镜和副镜的距离是会随着焦点位而改变, 球面像差就很难得到完全矫正.

   对于第一点, 我的practical理想系副镜最好是主镜的五份之一, 最大唔好多过四份之一. 如果要做到这一点基本上系要一支长焦牛顿镜. 我觉得要支六寸或以上的镜来做一般行星及星云星团(分解到球状星团)的观测才会有较理想效果. 六寸折射因为价钱问题, 可以说想都不用想. 而且六寸怎么好都只不过是一支六寸镜, 离不开物理定律的很制. 八寸牛顿就要有固定地方及EM-200级数的赤道仪才用得比较畅快. 余下就看看C8, 基本上我只能在市场上找到这一支以这个体积, 重量及价钱都比较理想的八寸镜, 就看它行不行了.

   比较过C8同M8的副镜大细, 决定买C8. 买回来用过之后, 那些疑虑都一扫而空. 我不是说它可以好过同口径的APO, 但我觉得以这个轻便的重量及size有这样的效果可以话完全可以接受. 之前我都怀疑放高倍影像会不会发散, 我用Or6看月光及土星这些高反差的天体都没问题.
   但可以告诉你有以下这些compromise:
1. 较低反差的天体如木星就比不上八寸长焦牛顿.
2. 星像看起来会较折射镜大粒, 因为大副镜把光spread到1st & 2nd diffraction ring上面.
3. 八寸镜受大气稳定度的影响都几大, 不像小口径折射那样很容易展示到textbook的diffraction pattern. 我发觉以香港的大气稳定度不是时常可以用尽八寸应有的分辨能力.

   但用它的八寸集光力睇deep sky objects又真是不错. 始终DSO是讲求集光力的东西. 用它可以看到:
1. 轻易分解到大的球状星团.
2. 七姊妹的云气及M1的形状
3. 比较光亮星系的features, 如M81及M51的旋臂, M82的不规则形状等.

   当然M57及M27的形状也可轻易睇到. M42这些很亮的就不用多提. 以上都是用C8在香港西贡看到的情况.

   刚刚拿过六寸f/4自制牛顿的镜筒比较重量, 发觉它应该比C8还重. 看来除了一些超大视面积的疏散星团外, 用C8还是会好些.
 总括来说, 都很满意它的整体表现.
提问、dobs：
   但C8好重，有无较轻的选择？(我想做目视观察，C5在重量、质素都是否不错？或日升的反射镜如114质素及集光力是否足以看深空天体？)此外，把一纸板(中心穿一小于口径的孔让光通过)放在物镜前，是否能令短焦的折射镜的色差减低？我不是想用一支F80WA,C102AZ或114来与C8对抗只是C8太重太难搬动了

答：以一支八寸镜来讲C8镜身可以说很轻啦! 我以前也颇多时间用一些五寸镜, 不能说五寸完全不足够, 但感觉总是欠缺一点点的样子, 用来分解球状星团比较勉强.看木星的feature又不够细致. 买完一些四至五寸镜(除了五寸好APO外)通常你会想再upgrade! 不过我都明白单人匹马搬一套八寸镜加赤道仪出街都很难.

五寸镜用来看较亮的星云及疏散星团就没问题. 一个人搬C5加一个轻形赤道仪如New AR都算颇轻便. 以价钱才讲C5同C8只是差千零元, C8有C5两倍几的集光力. 但用C8就要一个重一点的赤道仪如GP-D或EM-2才比较可靠. 所以虽然C5的价钱和C8相差不远, 但C5也有轻便的selling point.

但八寸以上的镜就会大及重很多, 所以我觉得以香港环境来讲六至八寸镜是比较可行.

  对, 收细口径可减低折射镜的色差, 但同时影像会变暗;.

5、        关于自制牛顿式反射镜
自制牛顿式反射镜可以说是"穷人的利器", 它可以用很低的成本做到强大的集光力及不错的解像能力. 但造牛顿式也有一些地方是需要注意的, 亲眼见有版友的牛顿式主镜掉了下街, 今天就谈谈自制牛顿镜的一些问题和解决方法.

1. 固定主镜: 我自己也有因双面胶纸不够力, 在搬运时六寸f/8的主镜从镜座上掉下来的经历, 主镜被副镜架挡住没跌出镜筒, 不过镜面就花了. 用双面胶纸把主镜贴在主镜座上无疑是很简单的方法, 但那次经验告诉我这不是好方法, 由其是五寸以上较重的主镜. 好的主镜座, 既要固定到主镜, 这点对于用直接焦点来影星云星团由其重要, 因为假如主镜有移位, 长时间曝光就很难得到点状的星像; 镜夹又不可把镜面夹得太紧, 以免把镜面夹到变形而造成像散, 镜夹也要造到尽量细小去减低绕射; 大的主镜如12寸更要用浮动式镜座去减少因受力不平均而形成的变形. 通常如果是目视镜, 我会把镜夹just touch住主镜, 镜夹没有压力压到镜面上, 因为看高倍时就要尽量减小镜夹对镜面造成的变形. 如果是用来做长时间曝光拍摄, 我会用三口螺丝顶住主镜的边来固定它.

2. 镜筒尾的漏光: 通常自制的主镜座都是开放式的, 光线会从筒尾漏入到视埸内, 减低了影像的反差. 我会利用一个黑布袋套在镜筒尾, 影像的反差会即时得到改善, 用来作长时间曝光影deep sky一定要make sure无光漏入视埸内, 由其是在香港这个必定有灯光的地方.

3. 铝面的氧化: 由于在香港很难找到电镀公司可以镀一层Silicon Oxide保护膜去保护铝面, 所以我的主镜都只可以单单镀一层铝. 铝面很易受氧化, 镀完三四个月后就会开始蒙, 反射能力及反差都达唔到我的要求, 所以我每次认真去拍摄星云星团之前都会把镜面清洗及重新镀铝, 免得浪费了那些长时间的曝光. 另外, 由于铝面的反射大约只有90%, 为了make sure得到更高反差, 我会把主镜底用320号沙整到磨沙面, 去尽量减少光穿过铝面从镜的底面反射再穿过铝面入到视场, 虽然照计条数只有很少的光会这样, 但整就整到底, 主镜底面磨沙看来也会美观些.


这就是我当年六寸f/4用的主镜座:

问题3、FatPang 写道:
不知大家用的是双面胶还是用双面海绵胶？我以前枝12.5寸镜(1:6厚度)和Eric Ng枝16寸(1:10厚度)都是用双面海绵胶。想它脱掉，要用螺丝批撬十几廿分钟。不过就千不要让水湿到双面海绵胶，否则就会松。至于用不用主镜浮动系统，就视乎主镜的直径与厚度比，我们试过1:14都没有变形和散光(当然那些海绵胶的位置不是乱放的啦)。另外，镜底磨砂会令海绵胶无法贴实而更容易脱落(600号以上就ok)。

答：其实用双面胶纸还是用坚硬的物质把镜固定在镜座上有以下考虑点:
1. 目视用还是长时间曝光直接焦点拍摄用: 假如是一般目视的杜苏氏式镜, 因双面海绵胶纸的柔软特性而令光轴有些微移位是问题不大的; 但假如是影几百毫米的直接焦点, 光轴只有少许移动就已经可以浪费你宝贵的长时间曝光.
2. 那支镜平常是打直放还是打横放, 这点我相信大家都会明, 不用多解释. 而我的镜筒多数是打横放去减低麈粒掉上镜面的机会.
3. 摆放镜筒的环境: 除了水湿, 高温也会加速双面海绵胶纸的老化.
4. 两个接合面是否光滑.
5. 我还是觉得有几个镜夹可以做最后防线, 会安心些.  

   至于用双面海绵胶纸去固定薄身镜都无变形问题, 是因为双面海绵胶纸的柔软特性及较大的接触面积比起坚硬的点支点exert一个较细的压力给主镜, 变形问题就没这么大, 所以都是一个方法不用用浮动式镜座. 支点的位置就是要每一点都可以很平均地承托到它负责那个部份的重量. 点越多, 每一点所承托的重量就越细, 因压力的导致的变形就越小. 所以较薄的主镜要用多点式来承托.
那次的经历是不关镜底磨沙面事, 而是支镜横放在一间高温的房里, 长期地心吸力加双面胶纸老化, 黏不实木制主镜座所致.

   而你们用有elasticity的双面胶纸固定主镜中至中高倍观星都没问题, 是因为这些elasticity还在tolorence之内.

   没错, 当镜夹夹住镜面, 是会使它变形, 所以我的镜夹主要是用来管住块镜, 不要让它掉出来, 镜夹内也有一层薄胶纸去防止划花块镜, 所以如前所说是要exert zero pressure to 镜面. 镜夹也不是完美方法, 不过对于要经常返镀的镜来讲是比较方便.

   其实我觉得另一个方法是用干了之后无收缩而又坚固的胶把镜黏在镜座上, 不过如果要返镀就不知怎样去拿块镜出来. 我用过AA胶去固定副镜, 但发觉久了之后它会比较脆弱. 其实这个镜座是很久之前的作品, 相信现在可以有更好的方法去解决这些问题.

   由于那支镜我主要用来影星云星团, 所以我会想尽办法去减低整套仪器的elasticity, 否则冲了菲林出来才发觉星点长了那时已经太迟了. 这个讨论还带出了一个topic: 折射镜的其中之一个优点, 这就是为什么很多日本同好都喜欢用折射镜影deep sky? （因为用折射镜影deep sky的主要原因是因为折射镜反差高、星点细和像场大。）

其实如果双面海绵胶的elasticity在中甚至高倍率时都不影响光轴，那幺在直接焦点时应该没有问题。就算有些微位移，亦应该远远少于赤道仪的periodic error和对极轴的误差。

现附上一张用自制六寸f/4牛顿式反射镜曝光15分钟拍摄的昴星团:
你们的自制镜都可以做得到!

今天讲讲很多人梦寐以求的镜: 高质素折射镜.

   其实我觉得有时人们把高质素折射镜神化了, 认为它是完美的镜. 基本上现时每一支折射镜都有剩余的色差, 萤石镜都不例外, 问题是多与少. 消色差的设计是把光谱中的两个颜色, 通常是红和蓝focus在同一点, 而复消色差的设计就能把红, 绿和蓝focus在同一点. 现在的光学设计师更会利用电脑分析去minimize整条可见光谱的剩余色差来设计镜头. 今天的低色散玻璃(ED, LD, SD等)及萤石镜加上CAD的确已把色差大大减低了.

   折射镜的最大问题就是贵! 但它有很多优点系其它设计好难做到的:

1. 光路无遮蔽: 一般反射镜是需要利用副镜放在光路上把光线反射到合适观测的位置, 如以前所讲副镜的遮蔽会影响diffraction pattern的energy distribution, 降低反差. 而且, 如果遮蔽率大及在低倍时, 你会见到这个遮蔽的影, 在日间观测很不方便. 折射镜就无呢个问题.
2. 可以利用不同玻璃的特性及镜面曲率设计出专长于某一方面的镜, 如拍摄用的镜可以利用多组镜片设计出平坦的视场及达到拍摄要求用的色差矫正.
3. 一般来讲, 折射镜的结构都比反射镜坚固, 校好了光轴之后再歪的情况很少会发生, 除非整支镜掉在地上! 所以非常之适合用来作长时间曝光. 它也不需要像反射镜那样经搬运后要再check及调校光轴, 非常适合香港这个分秒必争的环境. 另外, 封密的镜筒除了偶尔要清理镜面的灰尘之外, 基本上都没什么特别保养工夫要做, 当然要把它放在干爽的环境! 而且观测时受筒内气流的影响是极之轻微, 一set好镜后马上就可以用. 非常方便.

   以前一般人的折射镜通常都是用三寸f/11的, 四寸f/15可谓是顶级货. 现在不同了, 光学玻璃和设计都多了很多选择, 我看折射镜的潮流都是向中等口径(三至五寸)的短焦比设计走. 一方面打大众市场的厂家会造一些平价的细口径短焦比镜去打入门级市场, 而Hi-end厂家就造一些中口径的短焦比镜去打天文摄影的市场. 所以我觉得现在的折射镜已经不是细细长长, 而是越来越肥及短! 和以前心目中折射镜的影像很不同啊!

      讨论：Oldfield:
个人觉得如果要选一支小口径方便四处带, 高质短焦折射镜就是最理想的, 因为影相得, 低倍得, 高倍亦得, 又易 mount, 反差又高, 又不需要 cool down... 如果钱不是太大问题, 上到 ~4" 都是折射好..
   中间就折反都不错, 例如 Maksutov Cassegrain, Schmidt Cassegrain, Maksutov Newtonian 之类... 因为镜筒短, setup 时间少, EQ mount 得 (影相), 经纬仪又得...
   大镜方面 (10"+) 当然是越大越好, 当然, 折射就比不了了, 一方面贵, 二方面难 mount... dobsonian 就最适合啦...

答：  完全同意, 我都好想有支四寸高质素折射, 不过四寸的ED都不便宜, 印象中最便宜的都好似近万, 萤石镜就更加不用说了! 所以我都是不如买支便宜的Celestron三寸短焦折射casual用用就算了

C5的可爱
我之前提过, 我是比较喜欢牛顿式反射镜及口径最好要有六吋或以上, 但现在越来越发觉轻便的重要性.
   我自己有支C8, 但带它出街来用是比较劳师动众, 每每要走两三转才能把整套器材搬到观测的地方. 有很多时set完支镜, 那个天就已经布满云, 白白浪费了观测机会, 所以心想找支再轻便点的中小口径望远镜来做casual的观测及拍摄.
   轻型镜我想不外乎短焦折射镜及compound telescope. 我考虑过ED或APO折射, SCT及Maksutov Cassegrain.
   对我而言, 如果做行星拍摄工作, 折射镜起马要有四吋, 但最便宜的ED镜也要约九千元, 以口径价格比来讲, 太不化算.
   那么为什么我会舍MCT而选SCT呢? 因为SCT的corrector lens较薄, 可以制造的较轻镜身, 而f/2的主镜又可以造到很短的镜身, 加上f/10的焦比 比MCT较versatile, 所以整体来讲较轻便及flexible. 我听说MCT可以做到差不多接近APO折射的效果, 但见到六吋MCT和C8差不多重, 心想拿6" MCT不如用C8, 所以最终都系选择C5.
   把C5拿上手, 一呎及五磅左右的镜筒真是非常轻便. 我把它长期放在窗台上, 一想看就打开窗, 马上可以set webcam来拍摄, 倍觉方便.
   它的focuser非常顺滑, 见不到有image shift. 不过副镜的obstruction就较大, 以直径计有成40%. 至于光学质素方面, in-out focus两面的星像很一致, 用光栅测试也得出颇直的线条图像.
   实际观测方面, 我尚未有机会带它到郊区看deep sky. 但看行星来讲, 我可以清楚分解到土星的A环、B环及卡西尼缝. 也可看到木星的大红斑及北赤道云带的一点细节. 我很久前看过日本特殊光学OEM给Astro那支四吋SCT, 我相信以光学质素而言, C5不比日本特殊光学差.
   总括而言, 它的轻便程度及光学质素可以抵消大副镜的缺点, 整体来讲我觉得十分满意, 也深深体会到最好的镜就是最方便, 用得最多那支.

基本上望远镜台架的design只有两种:

1. 水平式台架
2. 赤道仪

   一台合适天文望远镜用的台架应该是松开所有lock都是 in equilibrium position, 所以一台普通相机三脚架用来做天文望远镜台架会不什方便, 因为天文望远镜基本上大部份时间都是指向天, 而也由于地球自转关系, 用普通三脚架是比较难去追踪星体及观测.
   我觉得最好的水平式台架设计是杜苏氏式, 因为它可以做到镜筒的 center of gravity lay on both rotational axis, 所以不需要任何counterweight也是balance. Setup 也非常之简单, 不像赤道仪那样要组合较多的零件, 对极及校平衡, 所以它非常适合一些 casual observing 的场合.
   不过, 大部份的天文发烧友都会考虑拥有一台赤道仪, 因为赤道仪的设计可以抵消地球的自转, 方便观测及作长时间曝光.
   选择一台合适的赤道仪, 基本上是一个颇伤脑筋的问题. 因为:
1. 赤道仪比较难去自制, 制造一台赤道仪是需要很高的金工技术及机器.
2. 一台高质素的赤道仪所费不菲.
3. 赤道仪是整套观测器材的foundation, 你可以有不同的镜装在这个赤道仪上. 相反, 很少人会买数个mount去配一支镜.
   
所以它是你的一个long term investment, 假如选择错误, 不单浪费金钱, 浪费香港寸金尺土的地方, 要找到合适的买家resell也不易. 所以我建议大家如不是太急, 可以储多些少弹药, 选择一个质素高些的赤道仪. 一个好的mount, 用上十年八载不足为其! 你也不需要为upgrade而浪费了买上一个mount的金钱.
    就香港的情况, 我觉得一台约 1 寸 shaft 及 144 齿级数的赤道仪比较可行, 因为那些中型赤道仪始终比较难携带, 而 1 寸 shaft 的 loading 也可负载约一支 4 寸折射, 或 6 寸中焦牛顿, 或 8 寸 折反射镜, 所以我觉得这个 size 比较 flexible, 较适合我们的环境.
   除了大小之外, 我觉得有以下 feature 会比较方便:
1. 内置极轴望远镜, 方便对pole. 因香港好天的日子不多, 有极轴望远镜帮助对pole可以节省不少时间, 去做更多观测及拍摄.
2. 赤经轴可以安装摩打, 方便高倍观测及作长时间曝光.

   其它的 features 可以系 optional, 就手头上的弹药来考虑. 有无GOTO function 就要看你的需要.

   我比较喜欢日本厂制造的赤道仪, 因为设计比较骨指及 user friendly, QC 方面也不用担心.
   我试过一些外国厂在宝岛制造的赤道仪, 从相片看还可, 亲身睇过就 ……
   脚架方面, 柱式系我理想的选择, 但它很重; 木制脚架比铝脚的damping好, 但较铝重. 就可携性这个大前题下, 我还是选用铝脚.

其实赤道仪的周期性误差和对极的误差对于拍直接焦点来讲已经是很大的误差. 要拍好直接焦点就一定要解决好这两个问题. 就以一台成两万银的EM200为例, 它标示的追踪精度只有正负5秒. 假如不做手动修正, 就只能拍到400毫米焦距, 对于以一台成两万大元的赤道仪来讲只拍到400毫米我觉得有点大材小用. 所以我拍直接焦点时是用最原始方法去减小赤经轴的追踪误差: 用自制的Or5十字丝目镜去做赤经轴的手动修正.

至于对极的问题, 我是首先用极轴镜把极轴初步对好, 再利用逐步迫近法去把极轴校得再准一点才开始影直接焦点. 所以我觉得拍直接焦点比拍镜头要用多好多时间去setup. 有时就算个别对得很准, 那粒导星都可能会因为大气折射而偏离十字线的中央.

至于这个光轴准不准确的问题, 我用C8时都发觉有些少问题, 每当我把C8横放校好光轴之后, 把镜指向中天再用高倍检查光轴, 就会发现光轴歪了小许, 所以我觉得地心吸力系会影响到C8的光轴, 除非用lock去lock住块主镜. 而牛顿式反射镜就因为部件较折射镜多, 要每一部分都要准确才搞得好, 比折射镜多了些容易出问题部分. 所以用折射镜影直接焦点会容易成功一些.

早几晚有些好天气, 就拿那支士叻士床（Celestron）80mm f/5折射看下土星, 看看效果如果.

        首先用个Er32目镜放大12.5倍去揾, 只见到土星像一粒拉长了的星.
再用个LV9目镜放大一些, 44倍, 看到光环, 但都还是太细粒, 不够清楚.
最后要用到那个Or6目镜放大67倍, 终于可以看到多些features. 可以分解到A环同B环, 卡西尼缝隐约可见, 也可睇到土星投射在光环上的影子及那一面半球对着我们.

   昨晚又用支镜睇过吓木星, 可惜水平角度太低, 只可见到两条啡色的云带.

下图全部用ToUcam拍的，虽然那支60mm是长焦设计, 反差较高及色差较小, 但都是80mm的拍到更多features.

没办法! 望远镜的能力始终取决于口径！！！

[本文由北京天文学会赵玉春提供]      


我和我的30厘米望远镜
      北京 侯思旻 nantianxingzuo@263.net

   我对天空的痴迷由来已久，六岁那年就买了一片6厘米折射镜片自制了一架小望远镜用来看月亮。但因为没有良好的支架，效果不理想，但对于一个改革开放初期的小学生来说，那已是足够了。初中时来到了海南三亚更被南天那美丽的南十字星座、欧米伽星团、大小麦哲伦星云深深吸引，我对望远镜的热情也就愈发高涨，买了金都的6厘米折射镜和7.6厘米反射镜。由于受口径的限制，观测效果不甚理想。于是开始整天想着大口径望远镜，想得真是快要发疯。

   终于在1996年，我利用姥爷送我的生日礼物—23厘米反射镜片—做成了一架大口径望远镜。当时水平十分有限，最终把这架望远镜做的很笨重。那时我住在市北，南面的星空被污染了，在家中无法对南天的天体一窥究竟，但要把望远镜运到南郊也着实不易，最终也没有很成功地观测几回。

   从这之后，我对业余望远镜有了新的认识。口径大固然是好，但不在理想的地方观测，再大的口径也是白搭，这是一个“召灰的玩具”。通常象我们这样的城市人是不会有机会住到十分理想的观星地点去的，这就需要把望远镜搬到合适的地方观测，就要有很好的便携性，这需要有全新的思想，全新的设计。

   有了这个想法，我就下定决心要自己做一台便携式大口径反射望远镜。  2000年我来到了北京里上大学，这使我有机会接触到一些资深的天文爱好者。在和他们的交往中，我大大开阔了眼界，增长了经验，为我的便携式大口径反射望远镜的制作成功打下了基础。

   今年，我有幸得到了张大庆大哥的一套性能出众的主副镜，于是我的大口径便携式反射镜正式开工。我利用空闲时间收集了一些国外的设计资料，融会贯通，吸取了他们设计的长处。经过一个寒假的设计，克服了一个又一个难点，终于于2001年2月8日完成了设计。我主要的设计思想是使这架望远镜能打包装在一个普通箱包里，并方便的组装，一个人能较轻松的携带。

   我的性子比较急，趁着开学前的闲时，鼓足劲干了两天，一边加工一边继续修改设计并完成了它（其间我只吃了一顿饭！）。但我收获很大，不但有了一台便携式大口径反射望远镜，还锻炼了自己的意志力，由于没有电锯，每只手都起了十多个泡。看着这架大炮矗立在我面前我感到没有什么比这时更令我激动的了。

   3月15日星期天，是我准备进行望远镜性能测试的日子，都已万事具备了，可偏偏天空不作美，只能勉强的看到2等星，月亮也是黄的，如同奶酪一般。没办法，我只能等待奇迹发生。23点20分，天空没有一点好转的迹象，月亮此时已升至最高，我心有不甘。于是就把望远镜搬到了空地上，对准了月球。虽然天气非常不理想，黄黄的月亮也不亮，但在30厘米望远镜看来已是非常耀眼了，在百多倍的倍率下还显得异常清晰，恒星看来完全没有了第一次是没有调光轴时产生的彗差。看来最大倍率150倍是远远不够的。由于天气原因，无法用合适的双星测试分辨率，只好用地面目标来测了。远处200米有一亮着灯的房间，对准它，调好焦距，发现可以轻松的看清窗上的纱窗的孔洞和网线，白天去量了量，网线的直径是0.7--0.8MM，在200米处的1秒视角的对应圆的直径应是1.04MM，也就是有至少0.7--0.8秒的分辨率。至此，第二次初步的测试到此结束。

   2001年3月24号，我和巡天会的斯凯大哥来到兴隆观测站，准备观测1999T1彗星。
 
   此时来到兴隆，天气非常不好，黄云奔腾，劲风大起，天文台的人说这是沙尘暴，不会晴了。吃了晚饭，见天气没有好转的迹象，就来到崔宾（崔辰州）那和他聊起了一些天文的话题，并看了他的8厘米威信双筒镜，还不时看看天气有无好转。时间过的真快，23点15分，我们对天气的转好已不抱希望，可崔宾还是要出去看看。不一会，他兴奋的回来，说天气已经晴了。我们将信将疑的走出去看，果然，晴空万里，只是高空还有一些小的悬浮沙粒，能看到6等星。 我们立刻奔到住处，穿足衣服，来到实验楼组装器材。 1点，器材已组装完毕。我们选定了一空地，作为观测地点，拉上电线，把设备搬了的出去。

   我们准备先用我的30厘米口径，130厘米焦距的道布森牛顿镜找目标，再用威信口径102MM焦距660MMED镜拍摄，威信口径102MM长焦折射镜加威信GA4导星目镜导星，威信GPD赤道仪跟踪。2点开始观测，对照标有彗星位置的星图 ，很快就用30厘米镜找到了彗星，看似一团棉絮，只是很暗淡，好象没有预报的亮，它就在一颗较亮的恒星下，彗发有5到6分的视角，彗核不可看见，只可感觉有一光斑，距那颗恒星有5分。知道了位置，就用折射镜找。可费尽了力气，在102MMED镜还是不可见，只好对准位置，导星拍照了，由于是短焦折射镜，视场会很大，彗星应该可以拍到。我们拍了两张，用的是富士800度胶卷，曝光30分钟，为了确认是彗星，我们用30厘米镜跟了2小时，发现有明显位移，可以确认是彗星了。

   完成了彗星的工作，时间已到近4点，可以看看其他的天体了。我先对准了天琴座，我先用了焦距50MM的目镜，27倍，视场2度多，4等的星在里面就非常耀眼了。M57非常好找，它就象一面红边小镜子，闪闪亮，很美。 看完了行星状星云，突然想看看球状星团了，于是，找到了M13，他很亮，27倍下象一个会发光的鸡蛋，蓝蓝的，换上威信20MM目镜，连中央的恒星也可分解了，用12.5MM目镜，无数的星点布满视场，实在是美极了。这时的目视极限星等为6.7等。 还有点时间，我们找到了M51，27倍看来，比我想象的大，这是我第一次看清它，旋臂一上一下，还可以看见旋臂的结构，边上的拌生星系也清晰可见。在这之后，我们又找了一些深空天体，感觉是，这架望远镜主副镜精度很高，镀膜很好，边缘像质也可以，成像在牛顿镜里是很锐利的了，携带也方便，很好！！用来找梅西耶天体非常方便，看深空天体非常过瘾。好了，天亮了，该回去睡觉了。

   4月21号利用到兴隆参加流星观测研讨会的机会又观测了几个深空天体，对大倍率观测有了新的认识。以往观测深空天体，总认为小倍率比较适合，也比较亮。在实际观测中，适当的用大倍率，也有意想不到的奇效。 看M5，M13，M57，M27，M51．．．都用到了260倍，感觉非常不错。以往我总是用中小倍率观测，这次何景阳叫我直接用威信的5毫米目镜。我接上一试，哇！好棒呀！简直不敢相信自己的眼睛，看M5与M13，可以毫无吹嘘的说，看的比照片上的要棒的多，中心部分的恒星分解的很开，两个星团刚好占了一半的视场，满眼“芝麻”，过瘾！！再看M57，虽说今天天气不好，在小倍率无法看到嫣红的边缘，可在260倍时，还是成了宙斯的甜甜圈，中心暗的部分十分的清楚，亮圈不成圆形。260倍的M27，标准的照片上的形态，实在奇妙。

   总之，合理的大倍率会给你带来意想不到的效果，但也不是指某些8厘米口径的望远镜吹嘘的400、600以至900的倍率。要根据自己的望远镜的口径、观测时的天空状况加以选择。另外，还要提高自己看暗目标的能力及技巧，别人看不到细节的天体自己看却能观察到大量细节，我自己就有这方面的体会。再有，大口径望远镜至少要配两个以上的寻星镜，因为需要一个低倍率的用于对大致的天区，还需要一个中倍率的找目标附近的明亮的标志星。我的正是少了后者，小的大概对准后，发现到处都是亮星，根本不知哪颗是要找的标志星，十分不便。

   观测时正值流星观测研讨会在此举行，很多代表和我一同观看，无不赞叹天体之美。此外，我还在43倍的视场中看到5颗流行，10颗卫星，其中有三颗卫星在一起，成三角形，跟踪一段后认为是飞机，可速度不对，应是航天器。之后就认为是UFO，其实这也是错的，第二天早饭时，范昱伟说是美国的间谍侦察卫星，三颗为一阵，一同飞行，轨道常变，看到真是不容易。 目视是成功的，可天空背景太亮，不适合拍出上乘照片，所以没拍，可一套拍摄装置还是搬了出来（GPD支架赤道仪SS200牛顿镜加改正镜拍摄，102ED加GA4导星），与会议代表交流。

   我希望国内爱好者们多多交流（我十分想提高自己在拍摄这方面的能力），一起努力，共同提高国内业余天文的水平，早日赶超日美，这是我们北京巡天会的梦想，也是我的梦想。(关于侯思旻的望远镜的制作方法，我们将在以后的刊物中刊登。)

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