目鏡的知識

關鍵字:自製天文望遠鏡、組裝天文望遠鏡、目鏡、DIY

最簡單的目鏡

最簡單的目鏡就是一個高倍數的放大鏡,到文具店買一個高倍數的放大鏡,或是鐘錶店修錶師傅用的放大鏡。這樣的目鏡可以用但是有色差,如果是文具店買的那種有兩片平凸透鏡的放大鏡,那就可以自己改裝成一個效果還不錯的目鏡。因此買的時候要看鏡片是不是平凸的,判斷的方法前面已經描述過。

如果買到以上所說的材料,以下幾種目鏡是可以自己組成的,而且效果不會很差。

filen1.gif (2896 bytes)

圖 1 單透鏡目鏡的視角

如前面所說,其實最簡單的放大鏡就可以作為目鏡,但是請見圖 1,圖中 θ 所代表的是中心影像與邊緣影像光線所形成之夾角,θ×2 的值是目鏡的視角,超出視角的影像就看不見了,因此只能看到目鏡中央有影像,邊緣漆黑一片,單片透鏡作為目鏡時,視角很小大約只有 10 度,很不理想。

由目鏡最後方到光線交叉點的距離 A 到 B,稱為眼襯距離,瞳孔要放在眼襯距離的地方才能看到所有視野中的影像,眼襯距離太長有時要前後移動眼睛來調整,不太方便,眼襯距離太小也不方便,眼睛要貼在目鏡上看,帶眼鏡的人更不方便。

filen2.gif (2490 bytes)

圖 2 複式目鏡的視角

圖 2 在單透鏡前方加了一片透鏡,稱為場透鏡,可以增加視角,由圖中可看出視角比單透鏡變大了,眼襯距離也減小。

雖然複式目鏡可以克服像場狹小以及視角的問題,但是色差還是沒辦法克服,一般在視野中央的影像問題比較小,但是視野邊緣的星點就會出現紅紅藍藍的彩色邊緣。

晉級的目鏡

望遠鏡目鏡可以買顯微鏡用的目鏡作為代用品,價錢不算貴,影像夠清晰,但是視野稍小。主要是因為顯微鏡與望遠鏡其實不一樣,顯微鏡是由一個口徑比目鏡小得多的物鏡來呈像,但是望遠鏡是由一個比目鏡口徑大得物鏡來呈像,光錐角度其實不一樣,所以效果要求不同,但是絕對可以用,只是視野稍小。

如果不想花錢太多,可以到舊貨攤碰運氣,說不定可找到很好的目鏡,筆者在台北中華商場未拆除時買到過一個小光學零件,其中一部份鋸下來是超級好的焦距 32mm目鏡,由兩片消色差鏡構成,口徑有 3cm,視野一流,類似正規目鏡的 plössl 型式。不過這種貨色可遇不可求,而且什麼零件上可以找到可用零件,要靠一些眼力與經驗,就像買古董一樣,什麼叫做經驗?說穿了,就是花錢買過一些不能用的廢物。

如果您有精神,去逛一下電腦回收商的店,如果他有一些回收的舊式小型掃描器,裡面就一定有一個小鏡頭,那個鏡頭一定是高級貨,品質不錯,但視野小了一點,如果能找到一個平凸鏡當作場透鏡,可以有不錯的效果。

目前電腦用的小型攝影機很普遍,如果能找到舊的廢料,裡面的鏡頭也是可以當作目鏡的。

有些照相機的鏡頭基本上可以當作放大鏡使用,但是作為望遠鏡目鏡並不理想,視野太小,有些可以找一片平凸鏡作為場透鏡也許可以用,要實際組合試試看才知道效果。

正規的目鏡

目鏡尺寸

目鏡的尺寸有許多種,日本規格中最常見的是 0.965 英吋 (24.5mm) 直徑,其實這是以前的德國蔡斯規格。前面說美國什麼都大,當然目鏡也大,美國多半是 1.25 英吋 (31.75mm),另外還有 2 英吋 (50.8mm)以及 36.4mm 或是 42mm 的規格,不過是用在比較特殊的需要上,或是在一些長焦點低倍數的大型目鏡。

以前 24.5mm 的規格較普遍,但是近年來光學技術進步,在要求增大視野的需求下,原有的目鏡直徑不敷所需,31.75mm 直徑的目鏡漸漸流行。

目鏡種類與結構

常見的目鏡種類如下,箭頭的位置是目鏡焦點面的位置,也就是說物鏡的呈像要調整在箭頭位置才看得清楚,也就是說如果把一個物體放在箭頭位置就能看到放大的影像。

朗式目鏡(Ramsden)

eyer.gif (972 bytes) eyer2.gif (595 bytes)
圖 3 朗式目鏡 圖 4 實際的朗式目鏡

朗式目鏡是最簡單的目鏡形式,由兩片平凸鏡組成,凸面相對,如圖 3 。鏡片間距離等於單片透鏡的焦距,色差與像差都不大,但是因為距離等於焦距時,會看到場透鏡上的灰塵,很礙眼,所以會將鏡片間距稍微縮短。此外要取得比較長的眼襯距離因此又將場透鏡的焦距加長一些,一般場透鏡與後方透鏡焦距比為 1.2:1 到 1.3:1 左右。後方透鏡實際上並不需要與場透鏡相同直徑,因此一般要比場透鏡小一些,如圖 4 。

惠更斯目鏡(Huygens)

eyeh.gif (665 bytes) eyeh2.gif (629 bytes)
圖 5 惠更斯目鏡 圖 6 改良式惠更斯目鏡

惠更斯型目鏡由兩片平凸鏡組成,因為容易製作,早期的顯微鏡目鏡以及望遠鏡目鏡幾乎大部分是惠更斯目鏡,如圖 5 ,眼襯較小是缺點。為了改善像差,有時會使用改良式惠更斯型,如圖 6 。前後透鏡焦距比約為 2:1 到 3:1。

惠更斯型目鏡的特點是焦點面在兩片透鏡中間,即箭頭所指位置,稱為陰性目鏡。

惠更斯型目鏡因為價格便宜,而且沒有膠合面,每一片都是單獨的透鏡,沒有膠料損壞而導致目鏡報廢的問題,所以也常用來作為太陽投影的目鏡。

Orthoscopic型

eyeor.gif (793 bytes)
圖 7 Or型目鏡

簡稱 Or 型,此型由一片黏合式消色差鏡片及一片平凸鏡組成,是很普遍的消色差目鏡,成像品質及視角都好。

Kellner型

eyek.gif (606 bytes)
圖 8 K型目鏡

簡稱 K 型,也是由一片消色差及一片平凸鏡組成,早期的較高級目鏡多為此型,顯微鏡用的 10 倍目鏡也多為此型。是很普遍的消色差目鏡,成像品質好,但視角比 Or 型稍小。一般雙筒望遠鏡的目鏡也多半是此種形式。

其他廣角目鏡

目前廣角目鏡種類很多,價格漸漸降低,以下是幾種常見的廣角目鏡,有些一開始推出時大約要新台幣一萬多元一個,現在有的只要大約兩千多元台幣就可買到(在美國買),有時大減價更便宜。

eyeer.gif (870 bytes) eyepl.gif (646 bytes) eyetele.gif (930 bytes) eyene.gif (1101 bytes)
erfle plössl tele vue nagler
圖 9 各種常見的廣角目鏡

本頁最後修改日期:2007/6/5

巨眼之門首頁mybigeye.myweb.hinet.net