本帖最后由 赵北旅 于 2018-9-17 16:38 编辑
前言：
1 本文不解答类似望远镜能看多远之类的入门级问题，请还没入门的朋友暂时跳过此篇。
2 本文主要聚焦一些常见但一般镜友不甚了解的简单光学知识，看情况可能以后写高级扫盲贴。
3 由于各种原因，国内镜友的水平还处于比较低的层次，本文初衷为扫盲，力求简单，举例较多，希望能够对镜友有所帮助。
4 本文以双望为主，也会提到一些其他相通的光学产品。
5 本文谢绝任何形式的转载。
正文：
什么是ed？什么是apo？
简单地说，ed是玻璃材料，目前凡是阿贝系数大于等于80的光学玻璃都可以称为ed玻璃。ed玻璃的牌号是有限的，阿贝系数是不连续的，望远镜领域主要由日本、德国、中国、俄罗斯几家厂商供货。
apo是标准，凡是达到某一标准的都可以称apo，但这某一标准并没有国际公认的答案,目前主流采用的是TMB（Thomas M. Back）的定义，在他的定义里主要有色差和球差两个要求。
很多望远镜，对成像起决定性作用的是球差，并不是色差，仅用色差来定义apo的不全面的。另外apo对使用什么玻璃没有任何要求，有时候两片式的ed，只要焦比拉得足够长，设计合理，一样可以达到apo的标准，比如高桥的FS系列萤石apo目视镜。使用更高级别的玻璃只是更易于达到apo的标准而已。
另外要达到良好的成像效果，除了ed玻璃，其配合玻璃，研磨、装配、调试等，都是至关重要。
补充一句，目前市售的观鸟镜、双筒镜，由于焦比和用料的限制，极少有能够接近apo标准的。举例比较接近的几只：kowa萤石双筒、883/4观鸟镜、裕众70/82/120sd双筒、施华atx，但严格点说，仍不够格。
目前的在产小双筒没有使用萤石的，极少使用fpl53级别，一般都是51级别，国产的ed镜几乎清一色都是成都光明的fk61。
表观视野能够计算得到吗？
不能。无论是使用倍数乘以实际视野，还是三角函数，计算得出的都是近似值，原因是你无法确定望远镜的畸变分布。
表观视野唯一的确定方法是实测，若没有条件实测，用直乘和三角函数值的平均数，一般会更接近实测值。
萤石的阿贝系数和53玻璃差不多，是不是光学性质相差无几？
不是。根据二级色谱公式[P(x,y)2-P(x,y)2]/(V1-V2)可知，在配对时，虽然使用萤石分母和使用53几乎没有区别，但萤石的相对部分色散值（Px,y）要大，玻璃的这个差值直接影响分子的大小。经验公式中，2片式物镜使用萤石和使用fpl53实际二级色谱系数差距为60%左右。此外，萤石质量的一致性和低散射都决定了萤石是比fpl53玻璃更优秀的光学材料。
参考阅读： 1. http://www.bggd.com/bbs/forum.ph ... ra=&_dsign=ef0fb801
2. 53，55和萤石按照人眼敏感程度4线斯太尔率加权总和表：
目前光学望远镜的透过率如何估算？
首先，如果有光谱仪，则以透过率曲线为准，目前仪器的精度已经很高，误差可以在1%以内，基本可以得出准确的透过率曲线。
如果没有，则应先确定望远镜的空玻界面数。以目前较好的FMC镀膜为例，一个界面的损失约0.2-0.5%，直接用损失乘以界面数得出近似反射损失。再估算玻璃厚度，每10mm吸收率约0.1-0.3%，用吸收率乘以厘米数得出吸收损失。再用100%减去反射损失和吸收损失，得出近似的透过率。
如何测算望远镜的实际口径？
因为零件尺寸的原因，目前市面上的望远镜，特别是中低端镜，受材料成本和通用零件的制约，实际口径（或者称有效口径）往往会与小于标称口径，有时差值甚至可以高达10%以上。
如果你看到出瞳不是正圆，那么实际口径一定会受影响；如果你发现边缘有明显的切边现象，或者照度降低，一般来说实际口径也会受影响。其他情况则没有那么容易判断，需要实测确定。
测算实际口径，可以用一束平行光正对目镜打入，穿过镜体以后再墙壁上留下光斑，注意保持距离，光斑大小不再变化时测量光斑直径，即为望远镜的实际口径。 下图为oberwerk老板公布的部分双筒实际口径和标示口径的比值（%）：
什么是场曲？如何区分畸变和场曲？
简单地说，场曲即像场弯曲，一个最简单的判断方法是中心完成对焦后若边缘模糊，可继续调焦，若可调至边缘清晰而中心模糊，则说明该望远镜存在明显场曲。
畸变则与像场平整度无关。目前所谓的平场双筒，在矫正场曲的同时一般也矫正了线性畸变，所以用户容易把两者混淆。线性畸变是畸变的一种，此畸变越小，成像越横平竖直。一般双望以地面观察为主，要求修正线性畸变；而天望要求修正角放大率畸变，此畸变越小，全视野放大率越趋于统一。
这两者类似跷跷板，不可能同时修正到很低的水平，要么是一低一高，要么是两者都高。一般的设计取向会根据用途选取一个重点修正。
目前双望领域比较流行的趋势是保留一定线性畸变，换取大部分人的不滚球。天文领域则以保留较多线性畸变，保证较低的角放大率畸变。所以你看到一个高端超广角天文目镜，白天看楼是弯的，不要认为这是垃圾目镜，反而要恭喜你，这个目镜的设计很有针对性，这样设计可以让你在晚上使用时边缘星点不变形。
另外场曲不会造成滚球，畸变会造成滚球。
延伸阅读（猴哥经典畸变三篇）：
1 http://holgermerlitz.de/globe/distortion.html
2 http://holgermerlitz.de/curv/pin_curvature.html
3 http://holgermerlitz.de/globe/test_distortion.html
什么是失光？什么是边缘照度？
失光主要分为光学失光和机械失光。光学失光在透镜系统的边缘普遍存在，基本无法避免。机械失光主要由于零件尺寸过小，双筒中最常见的就是棱镜偏小，对光锥构成了干扰。
由于两种失光的普遍存在，望远镜的边缘照度一般会明显低于中央，50%的照度在双筒中已经属于比较高的情形。但由于人眼的特性，一般情况下不易察觉。只有边缘照度在30%以以下时，人眼才会明显感觉到边缘变暗。
望远镜的镜后照有没有参考价值？
对表观视野有参考价值，对良像、畸变、色差有一定的参考价值，对其他指标参考价值不大。
另外，双筒望远镜设计出来是为人眼服务的，不是为ccd/cmos服务的。镜后照玩玩可以，最多起个记录作用，大可不必奉为圭臬。如果真的要玩摄影，还是摄影器材更合适。
什么是合圆？什么是合像？
这俩其实是和光轴相关的两个不同概念，不能混淆。
合圆是指机械轴精准，两个视野能合为一体。合像是指光学轴精准，两个像能合为一体。一台光轴好的镜子，必然是两个轴都好。任何一轴不好，用另一轴借，即会造成合像不合圆或合圆不合像，一般三脚猫修理以第一种情况为多，因为不合像会眼晕，一下就看出来了。
还有一种情形属于正常的不合圆——近距离观察。一般望远镜是以无限远作为调校基准的，近距离合圆要求量物镜中心距接近0，显然对双筒是不可能的，只能是单筒。双筒为了增加近焦，除了调焦行程要够之外，还需要尽可能拉近两物镜的距离。宾得的虫虫镜就是这个路数，随着行程往近焦方向走，内部的滑轨机构会让两个物镜逐渐靠近，这才有50cm的超近对焦。当然即便是虫虫镜，也做不到近焦合圆，只不过两圆重叠的部分比一般镜子大。
很多大保罗的最近对焦都很远，其实调焦行程无非就是多几圈螺纹的事情，只不过即便行程足够，大保罗偏大的中心距也会使近处观看的价值大打折扣，所以一般大保罗也不去做近焦了。
由于观鸟是双望的主力用途，很多林鸟的观看距离往往很近，这就使望远镜渐渐往望近镜的方向转变。现在新出的以观鸟为主打的屋脊，大部分近焦都在2m以内了，由于屋脊的中心距相对比较小，所以这个没有难度。佳能新出的稳像，也开始瞄准观鸟用户群了，最明显的改变就是大幅拉近了近焦，好在佳能的保罗是保罗II型，所以问题也不大。这是个明显的用途决定设计的例子。
望远镜的表观视野由什么决定？
主要由目镜决定，而棱镜往往是小双的限制性因素。通光越大，需要的棱镜就越大，双筒的体积就会越大。为了控制体积，棱镜就经常成为短板，所以同倍率的望远镜，往往出瞳越大，表观视野越小。750、856这种低倍大出瞳的规格往往是水管就是这个道理，这类镜子如果做成大广角体积重量很难控制。
小双的棱镜主要有几种？
目前主流就两类，一类是保罗，一类是屋脊。保罗里主流是1型，也有一些2型，2型里还有若干变种，比如徕卡测距的佩格棱镜。屋脊里主流是sp，也有部分abbe，以前徕卡还用过uppendahl，蔡司用过leman，基本都消失在历史的长河中了。
目前由于屋脊棱镜屋脊面的加工精度问题，同档次保罗的成像还是要好于屋脊，全反射的效率也更高。虽然屋脊用上了相位膜、介质膜等等新科技，但也只是设法部分克服保罗根本不存在的问题，同等精度的屋脊棱镜仍然无法比保罗相比，只不过市场需要紧凑轻巧的双筒，所以屋脊才大行其道。好在目前的小双倍数不高，在各种科技的加成下，低倍率下已很难看出区别，加了那么多科技，商业上也是卖点，可以赚取更高的利润。不过一旦到了高倍（普通精度的屋脊正像50倍以上，高精度的150倍以上），屋脊的弱点就体现出来了，一个是有屋脊线的影响，另一个是屋脊面的精度再高，以目前人类科技的水平而言，也有一个上限，这也是天文镜极少使用屋脊正像棱镜的原因。
目前棱镜的主要材料是Bak4，少数用sk15（比如威信奶瓶和kowa44，sk15的折射率比Bak4更高），少数低端镜子还用bk7。
双筒望远镜有立体感吗？
双筒的立体感主要是取决于物镜中心距，中心距越大，体式感越强。但这种立体感仅限于近距离地面目标。远距离目标以及天体，高质量双筒依然会让人感觉有立体感，月球像是漂浮在空中等等。这个就不是体式感了，基本上是高反差、高锐度的情况下人脑产生的错觉。
镀膜有几种类型？
镀膜自发明以来，主要经历了单层膜和多层膜两个个阶段。单层的主要是早期的氟化镁镀膜，反光为蓝色。多层膜随着配方、工艺不同，呈现的反光颜色也各异，效果也各异。各家的多层膜有些是专利，比较著名的如蔡司的T*，宾得的smc等，有些甚至还注册了商标。一般自家的镀膜专利技术在专利保护期内别人都是不能用的，但同时镀膜的配方和制造方法也向全社会公开了。专利保护期一过，大家就可以公开仿制了。多层镀膜发展了那么多年，已经没有什么秘密可言，目前国内下点本的多层膜和国际先进水平差距已经很小了。
至于大家经常提到的Fmc（fullymulti-coated），则是一种工艺标准，是相对于c（coated）和mc（multi-coated）讲的，而不是某种镀膜的代称。只要是全部的空玻界面都镀有多层膜，就可以称为fmc，和所镀的多层膜质量高低没有任何关系。同样是fmc，国产大绿膜和T*就有明显差距。此外，很多时候一台镜子要讲究膜系搭配，并不是把高级的镀膜往上一堆就会有好效果的，这些才是考验设计者水准的地方。
目前的平场主要有哪几种类型？
玩过天文摄影的一般都知道，摄影镜要么是自带平场，要么另配平场镜，才能实现焦平面的平整，照片上四角的星点才会不飞掉。这种平场都是焦前平场，即放在焦平面前，这种平场的效果比较好。但是在小双筒上，因为体积的限制，要实现焦前平场的话，这块平场镜基本要放在棱镜前离焦平面非常近的地方，微小的镀膜瑕疵和灰尘都会被成倍放大。因此对这块平场镜中一个面的洁净度要求非常高。以国内目前的技术手段，一般的方法是提高环境洁净度和冷加工精度，甚至用不镀膜来解决镀膜瑕疵问题，总之还是有点难度的，搞不好就会有一定比例的镜子出现质量问题，导致良品率太低拉高成本，或者放任部分瑕疵镜流入市场导致被商家整批退货，目前网上一千二三的平场镜就属这个情况。
另一种类型是在目镜上做文章，用复杂目镜实现目镜平场，这种平场虽然效果没有焦前平场好，而且容易增加离轴色差，但是技术难度要低得多。以国内裕众的两代平场目镜EF和UF为例，都实现了一定的平场性能，UF比EF又有进步，但又都不彻底，和富士FMT这种锐到边的焦前平场相比还有一定差距。
镜体材料有几种？
目前主流的主要是塑料、铝合金和镁铝合金三种。
塑料主要用在低端产品上，当然蔡司也在胜利上也部分用过塑料，但反响并不好，sf和ht又回到金属了。塑料的优点是轻、便宜，缺点就是金属的优点。
老镜子有用铜的，也有铜铝混用的，之后以铝合金为主，目前的主流则是镁铝合金。镁铝合金，或者叫镁合金，优点是在机械性能类似的情况下，比铝合金更轻（2.7 vs 1.8），缺点是加工不易，成本较高。
另外还有用钛合金作为镜体材料的镜子，如尼康5x15 DCF，这镜子现在很难找了，价格也很高，碰到就买一台吧。
目前光轴调整有几种模式？
主要是调物镜和调棱镜两种，也有少数镜子是调目镜的。
相比调棱镜，调物镜的一般是偏心式物镜，这种结构光轴稳定，但可调的余量有限，要求棱镜室加工精度高。调棱镜的则没有那么高的稳定性，有些侧支棱镜的镜子光轴基本一碰就歪，但相对余量比较大。
非球面镜片是什么？目前有哪些应用？
目前很多镜子的宣传语中都会提到非球面镜片，特别是某些日系的低端镜。
非球面镜片顾名思义就是镜片至少一个面不是球面，至少有2个曲率的镜片。非球面一方面可以降低像差，另一方面可以简化设计，用很少的镜片达到同样的效果。
非球面的著名例子有蔡司deltar/deltarem， 用4片玻璃实现了90°视野，其中一片玻璃为非球面。此后德系的某些大型超广角目镜中也使用了非球面玻璃。
除了目镜非球，物镜也有非球，比如Astro Physics的某些顶级apo天文望远镜，镜头都要经过业界大佬Roland Christen的手修非球面化，天文圈称之为“magic touch”。
目前非球面主要还是应用在低端镜里，基本上都是模压塑料镜片，大幅降低了畸变，成本又低，但是塑料材质还是不入流。玻璃镜片据说现在也能做模压了，不过成本还是比较高。传说用了玻璃非球面镜片的例子我听到的不多，据说徕卡和施华的25-50x目镜以及docter的猫头鹰（玻璃塑料未知）有使用。剩下的就是一些军用光学仪器了，比如某些坦克瞄，使用Galoc结构加非球面化，用很少的玻璃实现了超广角和不错的光学修正。
望远镜的亮度由什么决定？
一句话，亮度由有效出瞳直径和透过率决定。
有效出瞳直径为望远镜出瞳直径和人眼瞳孔直径孰小者。
透过率主要由玻璃吸收率、玻璃厚度和镀膜透过率决定。
一般情况下，白天阳光下人眼的出瞳为2-3mm，此时除了某些口袋镜，瞳孔直径小于大部分望远镜的出瞳直径，决定亮度的主要是透过率。
晚上在城市里，人眼的出瞳为3-5mm.此时要分类讨论，同档次的842和832，一般842就有亮度优势了；但750和1050，750的优势尚无法体现。
在野外漆黑的环境里（标准为伸手不见五指），瞳孔放大到7mm，此时如果镀膜没有巨大的差距，决定亮度的就是出瞳直径。
望远镜的出瞳距离是如何计算的？
目前业界并没有统一的出瞳距离计算方法。
接目镜片一般是平的或者下凹的，下凹的曲率又各不相同。有些厂家从接目镜片最低处开始起算，有些则从最高处起算，误差大时可以达到4-5mm。这就导致有效出瞳完全一致的两个镜子，由于计算标准的不同，标示的出瞳距离可能相差很大。
目前的规律是施华标示偏长，而徕卡偏短，但也不是每例都这样，这事目前也没啥好办法，要保险只能自己试用。
什么是鬼影？什么是杂散光？
鬼影指在移动望远镜时，有暗弱的像在视野中浮现。一般在高亮度目标，如月亮、路灯等附近容易出现。鬼影主要由棱镜旁瞳造成，棱镜遮光措施或者干脆加大棱镜都可以改善鬼影。
杂散光则是由镜筒内消光不良造成，可以是机械件比如筒壁、光阑的漫反射，也可以是镀膜不佳造成的镜片反光或者镜片边缘未涂黑等造成的反光。杂散光严重的会使视野蒙上一层白雾，大幅降低成像的反差和锐度。
什么是黑眼现象？
真正意义上的黑眼（kidneybean）现象，是指视野中出现外形类似kidney bean的黑影，kidney bean长啥样请各位自行百度。 黑眼现象主要是由出瞳球差（sphericalaberration of the exit pupil）引起的，是目镜设计时的遗留像差，最著名的例子是Nagler第一代超广角目镜，之后的版本已经大幅改善了。 国内镜友提到的黑眼，基本上都不是真正的黑眼，大多数都是眼罩高度和出瞳距离配合不良造成的黑影。亚洲人的面部轮廓和欧美人有区别，所以经常有这种问题，国内经商有时候会要求代工厂加高眼罩。
望远镜的分辨率如何计算？
能够计算的只有理论分辨率。根据瑞丽极限，望远镜的分辨率为140″/口径，但此数值只有在25x每英寸口径的情况下才可实现，手持双望基本都不适用。
此外，理论分辨率也不是实际分辨率，实际分辨率受研磨、装配等等诸多因素影响，理论分辨率基本已没有参考价值。
实际分辨率可以通过USAF分辨率测试卡大体测得，以下是老外目视所测部分镜子的实际分辨率，可以总结的规律：
1.实际分辨率主要受倍数影响，倍数越高，分辨率越高。
2.同样倍数看口径，口径越大分辨率越高，但也有反例，比如oberwerk的856不如两个842。
3.同口径同倍数的镜子，品质不同分辨率也有差别。
注：clearly see=看清 see=看到 barely see=勉强 suspect=有无之间 no see=无法分辨
20x80 Garrett Gemini clearly see 4.9",see horz, susp vert 4.37", no see 3.9"
20x80 Burgess LW clearly see 5.4", see horz lines only 4.83", no see4.3"
18.7x80 Anttler clearly see 6.08", barely see 5.4", no see 4.83"
16x70 Fujinon FMT SX clearly see 6.08", suspect 5.4", no see4.83"
15x70 Oberwerk Ultra clear 6.82", seen 6.08", see horz, vert susp5.4", no 4.83"
15x70 Oberwerk clearly see 6.82", horz only 6.08", suspect 5.4"
12x50 Nikon SE clearly see 8.61", see both 7.65", no see 6.82"
12x50 Nikon AE clearly see 8.61", horz only 7.65", no see 6.82"
10x70 Fujinon FMT SX clearly see 9.67", see 8.61", no see 7.65"
10x60 Oberwerk Mariner clearly see 9.67", suspect 8.61", no see7.65"
10x50 Nikon AE clearly see 9.67", suspect 8.61", no see 7.65"
10x50 Pentax PCF WP clearly see 10.8", suspect/see 9.67", no see8.61"
8x56 Oberwerk clearly see 13.64", horz only 12.12", no see10.83"
8x42 Swift Ultralite clearly see 12.12", suspect 10.83", no see9.67"
8x42 Fujinon BFL clearly see 12.12", diff. see 10.83", susp barely9.67"
7x50 Captain's Storm King clearly see 13.64", suspect/see 12.12", nosee 10.83"
7x50 William Optics 7x50 ED clearly see 13.64", see 12.12", suspectsee 10.83"
双筒相对同口径单筒提升有多少？
这个问题答案是因人而异，涉及到大脑对光学信号的处理能力，个人对单目观测的适应程度，甚至个人的观测经验都会影响到最终结果，我只能谈谈个人经验。
双筒对比同口径单筒：
亮度、图像尺寸和分辨能力约有30%的加成。
双筒对比更大口径的单筒：
根据Arie Otte对夜间双筒加成的经验研究，观察面目标时双筒约有1.7倍的口径加成，观察点目标时约有1.4倍的口径加成。
参考阅读：http://arieotte-binoscopes.nl/Binocular%20Summation%20Factor.pdf
什么是黄昏系数？
黄昏系数的公式为口径乘以倍数开根号，可见影响弱光性能的因素主要有口径和倍数，口径越大倍数越高，弱光性能越高，越容易在弱光下看清目标。
但这是个通用公式，任何同规格的镜子黄昏系数都是一样的，实际上弱光性能受望远镜的品质尤其是镀膜水平影响，同规格的镜子顶级镜一般相比普通镜子，在傍晚能多看几分钟，在清晨能早看几分钟。观鸟狩猎的用户比较看重这个，因为晨昏是动物活跃期。
后语：
1本文成文时间跨度较长为陆续拼成，期间误点过几次发布，都请管理员删除了，在此一并致歉。
2 列举之外若有其他问题，可跟帖提出。
3 本人玩镜自2013年始迄今仅有5年，水平有限难免纰漏，也请各位不吝指出。
|
IP卡
狗仔卡
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
显身卡
