天文望远镜各种类目镜的详细介绍与图解

目鏡的作用是把望遠鏡主鏡的影像放大，雖然一塊透鏡也可以造成目鏡，但為了達至最佳效果，大多數的目鏡都是由二塊或者多至七塊透鏡組成。目鏡主要由兩組透鏡合成，對著主鏡，接收著主鏡光束的透鏡稱為視場透鏡(fieldlens)，接近眼睛的透鏡是目透鏡(eyelens)。正目鏡和負目鏡目鏡可分為正目鏡和負目鏡，正目鏡表示望遠鏡成形的實像(realimage)在目鏡之外；負目鏡則表示望遠鏡的的虛像(virtualimage)出現於目鏡內。所以正目鏡可當普通放大鏡用，把擺放在目鏡前的物體放大，負目鏡則不可以。a.出射瞳孔(Exitpupil)由主鏡射進來目鏡的光束，再離開目鏡的目透鏡成為細小光束的橫切直徑，就是出射瞳孔，或稱作藍斯登環(Ramsdendisk)。出射瞳孔愈大，影像愈光亮。出射瞳孔最好能夠配合人的瞳孔在晚間的寬度，約5mm至9mm，這樣在黑夜觀看暗星体最恰當。應該要說清楚一點，出射瞳孔是要比我們的瞳孔細一些，否則進入不到眼睛的多餘光，便給浪費了.出射瞳孔出射瞳孔的直徑由入射瞳孔光束的大小所限制，入射瞳孔即望遠鏡的口徑，它們的關係在第一章中己列出。至於量度出射瞳孔的直徑，我們可以用一張白紙或磨砂玻璃放在目鏡後，量度最清晰的光環。得到它的直徑後，我們還可以用下列公式求出不知目鏡焦距的值。例:望遠鏡直徑8吋，焦距56吋，由望遠鏡系統量度到的出射瞳孔直徑是1/14吋，求自製目鏡的焦距。出射瞳孔直徑和觀察用途倍率出射瞳孔直徑每吋放大倍數觀察對象十分低倍4~7mm3~6x寬視野深空星體。低倍2~4mm6~12x常用倍率，找尋星星和觀看深空星體。中倍1~2mm12~25x月亮，行星，細小深空星體，寬視角雙星。高倍0.7~1.0mm25~35x月亮，在大氣穩定下觀看行星，雙星，星團。十分高倍0.5~0.7mm35~50x大氣穩定下觀看行星和窄視角雙星。b.目視距離(Eyerelief)目視距離就是眼睛離開目鏡，而又可完全觀看整個視野的寬度。由量度出射瞳孔與目鏡間的距離便可得到它的數值。配戴眼鏡的朋友，需要最少15mm至20mm的目視距離。若然寬度太短，視野外圍就會被避擋，形成鎖匙孔現象。傳統設計目鏡的目視距離和焦距成正比。即焦距短，目視距離小；焦距長，目視距離大。不過，新近設計的目鏡無論焦距長短，目視距離也很長，對戴眼鏡的同好來說是一個喜訊。而且Vixen的LanthanumLX系列，TeleVue的Radian型和PentaxSMCXL型目鏡更特別，不同焦距目鏡的目視距離也是20mm長，這是因為它們應用了巴羅鏡設計去增加目視距離。c.視埸(Fieldofview)天文望遠鏡的視野就是可看見景物的視角(angularfieldofview)，以孤角表示。觀看地面風景的望遠鏡視野(linearfieldofview)則以平面距離表示，例如我們可以用一個雙筒鏡觀看離開自己1000碼，而寬度可達至373呎的風景，視角便是7.1度了。你只要把視角來乘52.5便可以用視埸計回平面視距離寬度。例如視角8度的雙筒鏡，它的平面視野便是420呎了。視角愈大，可看見的面積愈大。視埸和放大率成反比，放大倍數大，則視埸狹窄。視埸分為實際視場(realfield)和目鏡視場(apparentfield)。透過望遠鏡可見的那片天空稱為實際視場α，在目鏡內可看見的天空稱作目鏡視場β。目鏡的視場規限於視場環(fieldstop)的直徑大小(d)。例:一個25mm焦距，20mm直徑視場環的目鏡，求它的目鏡視場。例:一枝8吋口徑f/10的望遠鏡，應用上述的目鏡，其視場環是20mm，求望遠鏡的實際視場。由上圖可見到，望遠鏡的放大倍數可用入射主鏡光線的夾角(α)和目鏡的夾角(β)之比來求出。放大數倍也可以用視場方式表達。由上面公式，可知要廣寬視野就要低倍率，亦即是說放大倍率低的目鏡便擁有廣大視場。例:一枝8吋口徑Schmidt-Cassegrain望遠鏡，焦距2000mm，目鏡焦距20mm，目鏡視場50°，求望遠鏡的實際視場。目鏡的種類公元1703年，ChristianHuygens發明的第一隻利用兩塊透鏡片組合式的目鏡，經過三百年，很多新款由電腦輔助設計的目鏡也相繼出現，同時也應用了現代高質素的玻璃，成像質量已遠超越原形設計的目鏡。其不單擁有大視埸，也大大改進了近透鏡片邊緣像的清晰度。以往大多數的目鏡都會以發明者命名，而且會把一或兩個大草英文字和數目字刻在旁邊，表示它們所屬類形和焦距。例如R12即藍斯登型12mm焦距目鏡。普通目鏡框外直徑(O.D.outsidediameter)有三種規格︰a.日本0.95”24.5mm常用平價品b.美國1.25”31.75mm天文常用款式c.美國2”50.8mm特大口徑的高價產品廣角目鏡a.各種類形目鏡構造和用途目鏡構造目視距離視場特點短5~10mm32°H型乃經典目鏡。是第一隻利用二片透鏡組合成的目鏡，它矯正了單透鏡目鏡旁邊緣出現的彩色現象。但焦平面在鏡內，所以能加十字線。因為有場曲缺點，只應用在長焦比如f/8以上望遠鏡。H型現在有多種款式，AH(消色差HachromaticHuygens)，和HM(改良形H)。1703年用途:H型目鏡多數用於焦比為f/15的折射望遠鏡上。因為目視距離短，較適合用於低倍放大觀察。焦距:8mm~25mm目鏡構造目視距離視場特點短~5mm28°~40°R型也是兩片設計，但凸面相對，而且焦平面在外，可以方便加十字線。場曲誤差比H型少，但亦存有色差和目視距離短問題。R型的改良形稱為SR(對稱式R)。1783年用途:R與H型一樣只有短目視距離，只宜用於中長焦距上。因為價錢便宜，現多應用在平價的望遠鏡，而R型也用於非常高焦比的顯微鏡中。焦距:4mm~30mm目鏡構造目視距離視場特點短4~14mm40°~52°K型乃R型的改良形，為了要減低色差和場曲，目透鏡給一塊兩片組合式消色差鏡片所取代。K型有MA(modifiedachromat)，SMA和RKE款式。1849年用途:K型目鏡仍然只適合用於焦比大過f/6的望遠鏡。焦距:6mm~25mmEdmundScientific牌RKE型目鏡----12mm焦距，目視距離10.7mm，視場45°。目鏡構造目視距離視場特點長5~46mm42°~52°Plossl又名Symmetrical由兩塊兩片消色差透鏡片所組合，最新設計的還在中間加上了第五塊透鏡去減少誤差和增加目視距離長度。Plossl式在任何倍數上也表現很好，在短焦比的望遠鏡上表現也比Or出色，光學變形也完全改正了。視野寬、目視距離又長、價錢不算貴、質素又高，Plossl是天文界最流行最受歡迎的目鏡。1860年用途:適宜觀看任何目標。焦距:3mm~55mmVixen牌Plossl型目鏡----7.3,9.5,13,26mm，目鏡的焦距愈長它的尺寸愈長，焦距愈短目鏡愈短，目鏡長度是和焦距成正比的。目鏡構造目視距離視場特點中~長5~27mm40°~45°Or又名Abbe由十九世紀至今也很流行。Or是四片式設計，它的三片組合式消色差鏡片，完全改正了光學的變形。實際上orthoscopic字義即改正變形的意思。它不單有寬視場，而且也擁有長目視距離。1880年用途:最適合觀看行星。焦距:4mm~34mmEdmundScientific牌日本製造的Or型目鏡----12.5mm焦距，目視距離10.41mm，視場44°。廣角目鏡構造目視距離視場特點長~15mm60°~70°Er型是擁有寬視場的廣角目鏡。視場有70度之多，當用於深空低倍觀察，會令你印象難忘，很多時配合高質素的天文雙筒鏡，而K款式則配普通雙筒鏡用。在高倍放大時目鏡的視場邊緣會出現散光影像，購買時要打聽清楚每隻牌子目鏡的實際表現。改良了的超廣角目鏡的視場可去到85°(Meade牌子的UWA)，使用者更要前後左右移動眼睛才可看到全景，它和TelevueNagler超廣角目鏡很相似。1917年用途:廣角型目鏡最適宜用於觀看星雲星團等深空天體。焦距:16mm~40mm目鏡框外直徑:1.25或2Vixen牌Super-wideLVW型廣角目鏡----3.5,5,8,13,17,22mm，目鏡框外直徑是1.25，目視距離全部是20mm長，這種設計令到它和普通目鏡外型有明顯的分別------焦距愈長目鏡尺寸愈短，焦距愈短目鏡身愈長。廣角目鏡構造目視距離視場特點中~長10~18mm82°Nagler型是擁有寬視場七片透鏡組合成的超廣角目鏡。視場有82°，是較早出現的設計。現已有第五代---NaglerV，目視距離也增長了很多。使用者亦要前後移動眼睛才可看到全景。20世紀用途:廣角型目鏡最適宜用於觀看深空天體。焦距:4.8mm~31mm目鏡框外直徑:1.25或2第4代Naglerb.免重調焦目鏡(Parfocaleyepiece)當目鏡廠商宣稱它們的目鏡是Parfocal的，這即是說當我們轉換不同焦距目鏡時也不用重新對焦。這是因為它們的目鏡焦平面與目鏡肩托是相隔同一位置的。通常用同一目鏡牌子的同一系列目鏡也有這種特式，但購買時要先查看清楚說明介紹，但不同廠商的產品則多數要重新再調校焦點了。Meade牌plossl型目鏡----是parfocal，最右面40mm目鏡除外。很明顯左方五個目鏡的框至肩托之長度是相同的。目鏡的選擇普通的目鏡焦距有6mm至40mm，我們應採用目鏡外口徑1.25和目視距離長的款式，經濟的可採用0.95的目鏡。磨鏡者自製的望遠鏡質素若果不是很高的話，作者提議首先應選購一隻低倍的25mm焦距目鏡，其後再買隻中倍目鏡，這時可考慮12.5mm的K或Or式，再高倍的目鏡便要6mmplossl式或Or式了。理論上目鏡最短可用到焦比除以2的焦距，即f/8最高可用到4mm焦距。但短焦高倍目鏡要求高的鏡面質素才能全面發揮功能，否則磨鏡者只能看見白濛濛一片的影像。磨鏡者選購高倍目鏡時認真要檢定一下自己的主鏡質素，看看是否可以承受這樣高倍的放大。