【大型科普】天文器材知识

望远镜的成像特征----反差和斯太尔率

关于反差，我想给大家一个直观的感受和一个严格的定义。
反差是一个没有量纲的量，表示一片成像区域内，最亮的部分跟最暗的部分亮度差异的大小
如果以 I来表示照射到像面上的光强
反差γ=(I_max-I_min)/(I_max+I_min)
这实际上是光学中衬比度的概念。

望远镜的中心遮挡，会降低反差，望远镜的球差和彗差也会降低反差。但注意，中心遮挡是不会破坏细节的，而球差彗差色差这三种像差，会严重地破坏细节。

具体的公式，非常复杂，如果没有学过波动光学的话，根本看不懂，这在里我不进行讲解。
但我们记住一个公式；

这个公式看起来比较复杂，听我慢慢解释
R代表光学系统的有效半径（口径的一半）
A代表入射星光的光强
λ是入射光的波长
f为光学系统的焦距
J[1，α]这个是贝塞尔函数族里面的函数
ε代表光学系统的遮挡比，是直径遮挡比
theta代表的是参考点P到中心的角距
α和β是两个宗量

β=ε*α

好了，听我说了这么一堆，你也不知道是怎么回事。简单地说，遮挡这个变量，影响了艾里斑周围光强的分布。
如果没有遮挡，一对双星在望远镜中应该是这样的：

如果有20%的遮挡，相当于一个长焦的高精牛反，那么星点会是这样的

如果是一个完美的施密特-卡塞格林系统，有35%的遮挡，那么星点是这样的


你会发现，随着遮挡比例的增加，周围的衍射环会变亮，而中间的区域分配的能量会比理想艾里斑的85%更低。

周围更大的衍射环，会使得这两个星点附近比较暗的星点变得难以辨认（但不是不能辨认）
而衍射环交织在一起，就形成了今天我们所说的【xx望远镜成像比较肉】

一个光学系统的艾里斑，理论上应该占有整个入射光强85%的能量，可是实际的光学系统达不到，会比85%低一些。我们定义（中心极大所占有的能量值）/（理论上艾里斑中心极大占有的能量值）=斯太尔率

斯太尔率是表示系统的反差的量。在这里说“锐度”不是很科学，因为锐度没有严格的定义，而反差有。

反差越大的望远镜，斯太尔率越接近100%。现在的APO，单色光的斯太尔率可以达到96%，顶级的可以做到99%

单色斯太尔率在80%以下的折射镜，基本上可以认为是不合格产品。

下面讲讲大家最关心的话题：

怎样选购天文望远镜？

上面我们讲了那么多的器材知识，目的就是让大家更方便地选择适合自己的器材。

其实选择镜子，总是离不开预算。预算比较少的，比如1000以下的这种，我可以很负责任地说，所有1000以下的器材观星效果都差不多。这一点破猫很多次强调。1000以下的网远近，多是给那些想入门但不知道自己能走多远的爱好者观测的。

打个比方，我想学钢琴。但我不知道这个兴趣能走多远。所以先买一台二手电钢琴学着试试，如果真的有兴趣就换台钢琴。（毕竟钢琴现在依然很贵）

好了，言归正传。折射、反射、折反射这三种类型的镜子，哪种比较好呢？

这又是新人非常容易问的一个问题，也是一个比较浮躁的问题。记住，三种类型的镜子没有好坏之分，只有用途之分。

第一类：折射镜。
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折射镜分两种，普消和APO。
从目前我们介绍的这几类镜子里看，APO无疑是最完美的望远镜。单色斯太尔率达到96%以上，这样近乎完美的光学系统，提供了极佳的反差，使得明暗相差较大的两个物体也很容易分辨。APO的另一大优点，是天生的像场宽阔。这是其他望远镜所无法达到的。APO的缺点也显而易见：一个字贵，两个字死贵，三个字非常贵。更致命的弱点是，口径非常大的APO，已经无法控制因重力变形导致的像差，所以不光口径大，焦比还要特别长。另外，大口径的apo很少有人用来摄影，都是目视。追求一种极致的体验
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生产APO的主要品牌，从离我们较近的（就是我们能够比较容易买到的）说说：国内目前有锐星和裕众两家在做，品质都可以说是一流的。
锐星都是3片式APO带一片fpl53玻璃（这种玻璃被看做萤石的替代品之一），裕众有3片式fpl53带一片玻璃的APO，也有两片式带一片fpl51的经济型ED镜。另外，信达也有APO生产，黑钻系列的，由于焦比长，色差控制也非常优秀，但摄影会慢一些，比较适合目视使用。
台湾还有龙鹏系列的ED镜，焦比比较长，为目视优化。@kaienkalaq 用的就是龙鹏120ED。
除了这些国产高端品牌，国外有顶级品牌如Tele Vue，Takahashi，APM-TMB，AP,TEC等等，顶级镜我只用过高桥的，其他品牌不熟悉。考虑到吧里绝大多数人还是难以接受这些品牌望远镜的价格，所以不做接受，只要记住，一分钱一分货，一毛钱两分货，一块钱三分货就行了。
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折射镜里的普消，实际上是APO的爷爷。普消不能解决二级光谱，所以会有明显的紫边。一般而言普消做到F/15才能接近APO的色差控制，但球差的控制还是不到位。所以，普消在今天被定义为一种【残缺】的光学系统，再大再长的普消也是入门级产品。
请注意，我们无法接受的，是短焦比的普消。if 【便携】.and.【目视】.and.【深空】.and.【没钱】时，你才需要一支像天狼画师或博冠80/500这样的短焦普消。短焦的普消几乎只能目视深空，不能胜任摄影，也不好打行星（色差严重）。
一般来讲，普消的焦比小于f/8就可以说是短焦了。像天狼画师这种做工和光学都比较好的短焦普消，色差尚可接受。但你如果买了星特朗70/400，宇众（注意不是裕众）80/400这样的极短焦的东西，哭去吧.....
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普消的品牌就比较多了，由于是普及型望远镜，价格比较实在。
国内生产普消的厂家比较多，有天狼，星特朗，博冠，信达，东星，宇众，还有一些小牌子如凤凰，杰和，一雄等等等等........

天狼的那些型号，本喵不太懂....但天狼做的最好的镜子当属画师。根据宇文蓝枫的测评，画师如果调焦精准的话，色差还可以接受。其他的天狼望远镜，我对它们的印象不太好。（蓝枫只对80DS做了测评，这里的画师特指80DS!!!!）

博冠，80/500代表了博冠一类比较高级的普消。但天王102/700却是一个失败的镜子，坑爹慎买。(天王比天罡高一个等级，最高等级的镜子是天龙Ω)

信达。我对信达的普消不具有任何好感。后来听周围爱好者说，信达的普消消光太差。

东星和宇众，做的东西只能说一般般。宇众天鹰80/400我倒是接触过，感觉那个色差都逆天了....东星的小黑炮90/500也是这个问题。普消做成短焦也得有个度吧，这焦比都f/5了你让人咋看啊。

凤凰和杰和，不再吐槽，公认的玩具，爱好者们尽量攒钱买好的。

第二类：反射镜的选购

与折射镜相比，牛反的特点很明显：

1 没有色差。注意牛反这个无色差和APO的无色差有本质的区别：APO只是在可见光波段，对三种颜色的光消色差。而牛反在所有波段（包括红外和紫外）都严格地没有色差。
2 牛反对精度非常敏感。因为反射系统会把面型误差翻倍。所以很多人选择牛反时（尤其是发烧友），都苛求精度。
3 牛反需要调节光轴，而且成像对光轴也很敏感。焦比越短的牛反，光轴越难以调整。
4 等精度下，牛反的焦比越短，锐度越差。而短焦的牛反，精度又难以控制。
5 良像像场非常狭窄，焦比越短越明显。因为短焦的抛物面牛反，周边彗差会非常之大的。

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由于牛反的结构最简单，国内生产牛反的厂家也非常多。做牛反容易，但做好牛反很难。
主要的厂家有：信达/博冠/星特朗/晶华大观/凤凰/一雄等等，现在还多出个振旺光电

现在就我接触过的一些牛反，进行点评（不到位的地方请指正）：


信达：信达的牛反，总体概括为“实在”。信达全线的牛反都被做成抛物面的主镜。信达的牛反我接触过三个，一个是信达150/750 EQ3-D，江湖人称小黑，另一个是我们的镇社神镜信达130/650，江湖人称小小黑，还有一个是sky-watcher 305Dobsonian。
小黑给人的感觉是做工还可以，口径比较大，精度也够用。下半身是EQ3-D。有一定升级空间。用来入门，是一个比较高端和舒适的选择。
小小黑，在支架上没有使用赤道仪，使用了电动的经纬仪，但主镜也是抛物面的，成像锐利。
信达小黑普通版可以跟尼康和佳能的全线单反合焦，小小黑不可以。个人不推荐小小黑摄影版，200/800的光轴调节略复杂，因为副镜是偏轴设计。至于那个12寸道布森，我只能说，简直是瞎了我的猫眼。在亮度，分辨率，和精度三项指标上，这个12寸巨炮显然是占足了风头。我只记得当年用它看木星：在一个绝佳的视宁度600倍下，红斑以及周围的巨大风暴清晰可见，让人难忘。

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博冠：博冠的牛反，我只想用“坑爹”形容，博冠的全线牛反都是球面镜，而且都是短焦比球面。不过以后我再也不会买博冠的东西了。

我的第一台望远镜是博冠的150/750 -EM8。这是一台比较坑爹的望远镜。第一眼看上去比较大气比较威武，但用的时间长了，坑爹之处就表现出来了。首先这个牛反是f/5的球面镜，球差仅仅是可以忍受而已。
做工来讲，太马虎了，根本不像一具严肃的光学仪器，更像一个大玩具。调焦座是全塑料的..（真能省啊），居然带有一些毛刺，没有调焦锁紧螺丝，目镜是PL25 PL10和3x巴洛镜，这个巴洛镜内部不做任何消光处理。调节光轴时，只能调节副镜，不能调节主镜。调好光轴非常麻烦。
下半身基本属于残废..EM8载这个150牛反已经是晃晃悠悠了，又何况EM8的回程误差有30度之多

鉴于我的“受骗”经历，我建议大家不要购买博冠的牛反产品，因为厂家根本不重视牛反。况且博冠的牛反，价格普遍虚高。

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星特朗：星特朗的牛反，可以用“纠结”两个字来形容。为什么是纠结？我把Celestron的反射镜分为两部分：玩具级和仪器级，
先说玩具级的牛反，最典型的就是Astromaster-130EQ 114EQ 和Powerseeker 127EQ。
130EQ用的人不少，但130EQ比起博冠150/750来讲更加坑爹。球面反射镜，f/5，支架虽然换成了不锈钢，但由于赤道仪本体不稳固，依旧是无风晃三天。那个塑料的红点寻星镜基本不能用。
127EQ则比130EQ还要坑爹。没有最坑，只有更坑。127EQ用了80EQ的CG-1支架，极其不稳定，主镜依旧是短焦球面，比130eq还要短焦，内部安装了2x劣质巴洛镜。观测效果.....哭去吧

星特朗的低端望远镜给人的感觉是从来不用心做。所以星特朗牛镜很牛，狗镜很狗，有点像佳能。而sky-watcher给人的感觉是，不做坑爹镜，有点像宾得-----宾得无狗头啊

贴Celestron标的牛反还有几支，是Omni-150XLT，C8-NGT，C10-NGT
这三只牛反，是地地道道的精品。


150xlt的主镜是单速调焦版，调焦手感的空程问题我还真没感觉到，但是挂的负载要远低于目前使用的2.5寸双速有齿。至于彗差镜的问题应该没有，这个牛反是可以挂mpcc的。

150XLT的赤道仪使用Omni CG-4。这个赤道仪我也在用，觉得在轻便赤道仪中，这个的精度算不错的了（vixen GP2除外）。手拧时无可感空程，钢腿，加上信达的GOTO组件，有导星时，可以维持在±5角秒内。这个比eq3-d具有更大的升级空间。

在这里，游戏猫想吐槽一点: 别给cg4配那么长的钢腿行不行啊？！铝腿足矣！赤道仪的稳定性看的是本体而不是脚架。钢腿是个大鸡肋。

补注：eq3d的制造实际上跟cg4一样，但不同的是，eq3d这个赤道仪，出厂调试不到位，用过两支eq3d，有明显的赤经赤纬回程。cg4的出厂调试略紧，阻尼感很重，但比较均匀，没有可感回程。

除此之外，比起小黑使用的几十块钱的PL目镜，150XLT的目镜更好。总之这个镜子给人的感觉跟130EQ之流完全不一样，外观上白色和蓝色的搭配，精致美观，光学上，做工上也很过硬。

C8-NGT的主镜的规格是203口径，1000焦距，抛物面反射镜。佳能/尼康单反均可合焦。这支主镜是个拍摄星系的利器，203口径，保证了f/5的快焦比，1000mm的焦距也能使拍摄出的星系具有很丰富的细节。【参考牧夫论坛上C8-NGT和尼康D5100拍的M81/82】
以前听说C8-NGT的赤道仪CG-5有BUG，不知道现在星特朗有没有除掉此BUG。

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晶华大观的牛反没用过，周围的人也没碰过，所以不敢妄加评论。凤凰的牛反请记住俩字“坑爹”即可。

百度天文吧第一神贴讲了这么一件事：东海仙翁2010想买一架天文望远镜，看上了凤凰203/800，结果遭到DC的炮轰。本游戏没用过此类神镜，但我在光学模拟软件abberator上模拟了f/3.9的球面反射镜，球差已经不可容忍，或者说根本不能成像了。至于一雄的牛反，只可能比博冠还烂。

振旺光电还是要说一下的。振旺光电的镜子出自一个江湖人称王师傅的人之手。由于我没用过振旺的牛反，所以不能瞎说。下面我只陈述事实：
1 振旺的主镜，都会标上估计精度。
2 振旺的主镜在牧夫的口碑挺好
3 振旺的支架牛反很轻便，广告上说153口径仅仅重2.5kg（这样的话我的CG-4都能扛得动），但有些小贵。
4 以文佳的行星摄影表现来看，出片锐度比较好

生产牛反的还有一些国外厂家：Vixen， Takahashi ， ASA等。这些牛反加工精度一般都很高，属于顶级设备。

马卡镜的选购

生产马卡镜的，主流的厂家有星特朗，博冠，信达。由于马卡镜的装配比较复杂，所以能够生产马卡的厂家一般属于大厂。

博冠：马卡共有90/1200,105/1400,150/1800,200/2400这四个，都是三片式。

90/1200 ：这支马卡镜，已经被我列为坑爹镜列表里去了。除非你【没钱】.and.【极度便携】.and.【目视】，否则千万不要买这支镜子。这支镜子的锐度表现，说实话还不如80EQ。请注意，卡塞格林望远镜的口径做的太小，就是名副其实的坑爹。

MK105/1400，应该是双光路设计。据我所知，双光路就是有点像单反，棱镜下翻，光线被导入上面的光路；棱镜上抬，光线直接进入下面的光路，在路边天文时这是个很实用的功能，可以快速切换拍摄/目视。可惜据有些同学反应，这只马卡的反光板动作不利索....

MK150/1800：这是比较成熟，保有量较大的一支马卡镜。6寸口径提供了很高的分辨率，1800mm的焦距让它在行星/月面/日面的拍摄中占有优势

mk200/2400, 据某同好反应，200/2400的消光有问题。（我本身没有用过它）


信达：马卡有90/500,90/1200,127/1500,150/1800,180/2700这几种，都是两片式

首先，90/500这个型号，一看就是十足的坑爹！ 为啥？ 90口径本来就不大，500mm的短焦让遮挡变得奇大！请记住，选择马卡时务必选长焦（f/10以上），否则光是遮挡就会让你受不了。

90/1200，跟博冠90/1200基本一致，也是坑爹了。马卡镜不建议选择小口径的。

127/1500：5寸马卡，感觉有点高不成低不就，不过通过测试来看，这只马卡的分辨率比较满意，反差也合格。如果想买一支便携的马卡镜，可以选择它。镜筒要短得多。

150/1800：同博冠150/1800，行星小杀器一枚。信达的镜筒更短，遮挡小，调焦晃动控制也好不少(虽然还是晃)

最后是信达180/2700。成像够细腻，锐度也可以，适合目视行星，不过消光依旧是硬伤。



总结：如果想入手第一支马卡的话，建议6寸起。太小口径太短焦比的不建议买。卡塞格林镜是一项系统工程，想做好马卡，不仅要镜面精度高，更要装配精度高机械性能优良。

boneking 发表于 2012-11-16 10:35

                               
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楼主大好人！科普先进工作者。

这些东西是我一个字一个字敲上去的......没有任何复制粘贴的过程

早就说过，现在网上找得到的资料，都非常陈旧，有些在谈天文摄影的时候，还大谈特谈胶片的摄影，看了这样的帖子就想吐

胶片天文摄影或许有它的好处，但是并不适合一个入门者玩

知识需要与时俱进

收了，长知识，谢谢楼主

楼主辛苦了……文章挺好的，解决了菜鸟最关心的问题，算是我见过这方面最好的科普文了……

收藏，学习。

好贴留名，可以加精了

看来我用的镜子都是没人用的。

先顶后看！

不错，非常详细！！！楼主辛苦了哈！！！

楼主辛苦了！
贴子已收藏了！以后学习一下！

君临天下 发表于 2012-11-16 11:37
先顶后看！

我倒是希望有人指正错误。

学习了，挺有用的

非常好，谢谢了！

够详细，学习了

这都可以出书了，挣点稿费

梅西也天体 发表于 2012-11-16 13:29
这都可以出书了，挣点稿费

确实是按照写书的格式写的，目的是让人看起来条理清晰

非常有用，学习了，希望论坛能多些这类帖子