望遠鏡重要參數出瞳直徑出瞳距離和被忽悠的目鏡直徑

2021-02-07 青島星趣天文愛好者


不知道從什麼時候起,經常會看到一些介紹,望遠鏡目鏡尺寸為多大,然後還會附上一個對比圖,大目鏡的望遠鏡比小小目鏡的清晰的對比圖等云云,甚至國內知名的品牌某米在涉足望遠鏡行業時,也堂而皇之的標註了目鏡的尺寸,被行業內當作了笑話。今天我們介紹一下相關的一些參數意義。


搞清這個事情,還得從望遠鏡的原理說起。望遠鏡自從被發明以來,它就是主要兩個作用,第一就是放大遠處物體的角距離,使得目標可以被識別。第二就是收集足夠多的光線,讓瞳孔可感受這些光線然後看到更暗的目標。


要想讓望遠鏡具有以上功能,就得讓望遠鏡具有「放大」功能,而最簡單的放大光路原理如下,就是2個透鏡之間焦距比。不考慮其它因素可以簡單理解為物鏡和目鏡之間直徑的比值。也就是說目鏡應當比物鏡小才能有放大功能,否則成「縮小鏡」了。要想追求倍率,自然是物鏡越大,目鏡越小才可能倍率變高。


由於考慮到光學的各種特性,比如色散、像差、畸變,以及正像等。實際中的望遠鏡設計光路要更為複雜。目鏡端往往可能不是一片玻璃,而是二組以上玻璃組成。而此時的倍率已經不是像單個鏡片那樣可以理解為物鏡和目鏡鏡片之間的直徑之比,而是物鏡的直徑與實際出瞳的直徑之比。


在這種設計下,望遠鏡設計的目的依然要達到2個必要條件,一是要有放大倍率,二是收集足夠多的光線。望遠鏡的放大倍率為物鏡直徑/出瞳直徑。這個理論上倍率越大,目標可以放大的越大,越容易被看見。二是收集足夠多的光線,如果目標放大再大,但沒收集足夠多的光線,亮度不夠依然無法看清。而光線和與物鏡直徑、通光率、出瞳直徑成正比。這樣就出現了個矛盾的局面,第一個調節希望出瞳直徑越小越好,而後者希望出瞳直徑越大越好。實際上呢,人的出瞳直徑一般在5mm左右,最大一般不超過7.2mm。所以,常見的望遠鏡出瞳直徑一般是7.2以下。出瞳直徑越大的感覺亮度越高,越清晰。


正因為如此,目鏡直徑其實是被望遠鏡倍率、物鏡、出瞳直徑和工藝結構材質所決定的一個數字。並沒有任何說法目鏡越大越好。


如果非要追求所謂的「好」的話,追求出瞳直徑大的即可,比如以下VIXEN的望遠鏡一組參數對比,7x50明顯是最明亮最清晰的。



以最直觀的語言來說;光學瞄準鏡系統中存在一個光孔,只有肉眼進入這個光孔才能看到所成的像,而只有進入這個光孔一定距離才能看到最清晰的全屏成像。這個距離就是出瞳距離。任何光學觀察器材都有出瞳距離,所不同的是伽利略望遠系統的望遠鏡他的出瞳距離一般肉眼貼上目鏡就可,而採用克卜勒望遠系統的光學瞄準鏡為了防止武器後坐瞄準鏡撞傷使用者的肉眼,所以出瞳距離離開目鏡一定距離。有少部分的軍事槍瞄帶有眼罩,這個眼罩在防止外部光線分散使用者注意力的同時,本身也起到了一個固定出瞳距離的作用(即,貼上眼罩眼睛離開目鏡的距離就是設計的出瞳距離)


出瞳距離如果太長,眼睛靠的近,則容易產生黑圈遮擋。如果出瞳距離太短則眼睛貼著目鏡會不舒適。

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