折光鏡鏡筒的組裝

關鍵字:自製天文望遠鏡、組裝天文望遠鏡、物鏡、折光鏡、DIY

最簡單的鏡筒

最簡單的鏡筒材料是紙筒,用完的保鮮膜紙筒,傳真機紙筒,反正紙筒就能用,但是如果怕水就用透明漆塗一下。

比較好的材料是一般水電行的 PVC 塑膠管,口徑有各種尺寸,結實、好加工、到處可以買到、強度夠、耐撞擊。水管的厚度有好幾種,常見的是 1mm 的,較好用,但有時為了直徑的互相配合,也可以找其他厚度的。

以下是以塑膠管來製作鏡筒的方法,如果要用紙筒做也是一樣的步驟。首先要找比物鏡口徑大一些的管子,長度比焦距短大約 10cm 左右。但是同口徑的管子可能要長一些,以便做其他的用途。

物鏡的固定

圖 1 物鏡固定組件

先將與鏡筒大約同一口徑的管子鋸成兩段各約 3cm 的短管,如圖 1 的 A 與 C ,如果物鏡 B 的直徑與鏡管 E 的直徑差太多,就要多鋸一段約 10cm 的管子 D。A、C、D 等卡環都要鋸缺口如圖 2 ,鋸多少要實際量一下,以捏合後能塞入鏡筒層層套入為準,組合好之後應該像圖 3 ,如果太鬆可以加螺絲鎖緊。

如果物鏡與鏡筒間的間隙無法塞入一段塑膠管的厚度,則 D 的部份可以用厚紙板來捲,可以用捲的層數來控制厚度。

圖 2 卡環的製作

圖 3 物鏡固定完成圖

如果找不到適當直徑的塑膠管,ABCD這個單元可以整個用厚紙板來製作,但是用紙板最好在完工後用透明漆塗一下,免得紙板的毛屑纖維會脫落。紙板可以收集男用襯衫包裝內的白卡紙,也可以去文具店買硬卡紙。

圖 4 將塑膠管鋸平的方法

在鋸塑膠管的時候要儘量將鋸開的斷口與管軸保持垂直,這樣裝好的望遠鏡光軸才不會偏,訣竅如下,先用一張紙包住塑膠管,捲回來重疊時重疊點要對準,如圖 4 ,使捲過來的部份能對齊,這樣就垂直了,沿著紙的邊線畫出要鋸的痕跡線,再沿著這條線鋸就好了,但是這個工夫可能要練一下,用手鋸慢慢鋸可以作成,用機械來鋸當然也可以,用車床來切最好。

目鏡座的製造

圖 5 目鏡座由三節組成

望遠鏡除了物鏡之外還有直徑縮小的部份以便安裝目鏡,如圖 5 ,如果你的物鏡口徑較大,中間可能要多幾段,或者用圖 6 的方法來縮小管徑。

最細的一節要比想用的目鏡直徑大一些,不管是自製的目鏡還是買的目鏡,尺寸最好統一,這樣才好做。

圖 6 目鏡座

中間的一段比鏡筒要小,可以像前面裝物鏡一樣的方法鋸塑膠管填入,如果差的較多要鋸好多段塑膠管,會累死,就可以用細木條,五金行或者建材行可以買到釘紗窗用的木條,選尺寸合適的鋸一小段,在三個不同方向黏在中段的塑膠管上,如圖 6,固定時可以用 AB 膠來黏。如果直徑太大塞不進去,可以用沙紙來磨一下。裝好之後應該像圖 7 。

圖 7 目鏡座完成圖

在圖 7 中 D 與 E 可以用塑膠管或者厚紙板來填塞,要看找到的材料直徑大小來決定。A、B 與 C 都是螺絲,A 是固定的,將鏡筒與中段的管子固定,最細的一段是可以活動調焦點的,所以 B 是活動的可以調鬆緊;C 螺絲是固定目鏡用的,也是活動的。螺絲的末端如果太尖,會把零件鎖壞,所以要用銼刀或砂輪磨光滑一些。

如果希望目鏡座的伸縮量大一些,以便以後裝一些光學附件較方便,也可以作成三節不同管徑的,但是請注意,最後安裝完了以後,要像圖 13 一樣不能遮住光錐,所以目鏡座的每節塑膠管不能太長,至於多少才適當?必須在裝配之前先繪製像圖 13 那樣的一張設計圖,依據物鏡直徑、目鏡直徑、買到的材料等等,先將光錐與每一節的的尺寸畫好,才不會做了半天結果尺寸不對而白忙一場。

目鏡的微調機構

圖 8 目鏡管的螺紋刻痕

圖 11 小螺絲


圖 9 刻螺紋方法
圖 10 在目鏡管上繪製螺紋位置

圖 12

如果像上面的樣子作好以後,基本上已經可以裝上目鏡觀看景物,但是調焦如果用手來推拉,不方便,也不精確,所以可以進一步做一些微調機構。

微調機構可以找舊顯微鏡的微調用齒條來做,但是不好找,但是可以用另外的方法做出效果不錯的微調機構,就是在最細的裝目鏡用的塑膠管上鋸一條凹槽,或用銼刀銼一條凹槽都可以,像圖 8。銼的方法像圖 9。至於螺紋的畫法,可以參照圖 10 用三角形的紙片包在管子上畫線,畫好後就可以按照線條來製作凹槽,凹槽不需要太深,1mm 以內就可以了,不要把管子銼穿了,不然就用厚管。

圖 7 中 B 螺絲是固定中段鏡管用的,為了與凹槽配合,所以末端要依照凹槽的形狀用銼刀銼一下,如圖 11。固定目鏡用的螺絲末端也要銼光滑,以免將目鏡鎖壞了。

這裡調整用的兩個螺絲如果頭太小不好轉,可以到電料行買一種廉價日光燈固定用的螺絲,像圖 12 中所用的那種就可以了,但是也有兩種規格,一種是 1/8" 的,一種是 5/32" 的,都可以用,看你喜歡哪一種。

鏡筒上面有幾個螺絲,但是如何鑽螺絲孔呢?可以到五金行買合適尺寸的攻牙器,先鑽一個小孔,要比螺絲直徑小一些,再用攻牙器攻出螺牙。鑽孔可以用電鑽,也可以用鐵釘燒熱了在塑膠管上燙一個孔。沒有攻牙器,也可以在螺絲上縱向鋸一個槽,這樣可以在塑膠管上攻牙,筆者在窮學生時代就是在這樣的方法下裝配望遠鏡的。

固定螺絲

固定螺絲

固定螺絲可以用圖 12 中的螺絲,也可以用左圖的螺絲,左圖的螺絲是電子零件用的隔離柱,電子零件行可以買到,銅的與不鏽鋼的都有,銅的比較好,因為銅材質比較滑潤,而且比較軟,比較不會傷到目鏡。小小的用手轉,也不會轉太緊。以個人的經驗中,作為目鏡的固定螺絲是很好用。

鏡筒的消反光處理

圖 13 整個望遠鏡的縱剖面

光學零件上反光的消除是很重要的,如果沒有消反光,望遠鏡反差會很低,有時根本無法觀測。鏡筒的反光可以用光欄來消除,先將裝好的望遠鏡尺寸量好,畫成圖,畫出光錐,也就是由物鏡到目鏡之間不可以擋住的區域,畫好後如圖 13,這樣就可以決定光欄的直徑尺寸。每一節的光欄可以像圖 14 那樣做,下方是一段紙筒,可以用厚紙板自己捲,不很圓沒關係,上面有一個中間挖空的板子,紙板,墊板,什麼板都可以,不要太重就好。可以固定在下面的紙管上,也可以不固定,多做幾個按照大小次序放入鏡筒即可。

圖 14 光欄製作

光欄的表面要塗黑,而且要不反光,但是市面上買不到便宜的不反光漆,沒關係,本人有祕方,買一罐黑油漆,再到化工原料行買一包細顆粒的活性碳粉,再到五金行買一瓶香蕉水,要注意不是松香水。這三種東西體積比 1:1:1 混合就是上好的不反光漆,即使沒有光欄,只用這種漆防反光效果就已經很好了。混合好之後先在一些木片或者塑膠管的廢料上實驗一下,這種配方應該很快就乾,要用軟毛的小刷的來塗效果才好,例如用大枝軟毛水彩筆就可以,但不要用油畫筆,油畫筆的毛筆較硬,塗起來表面容易有條痕。如果乾了還嫌有反光,可以再加入一些活性碳與香蕉水,一次不要加太多。要注意這個工作因為要用到有機溶劑,會有害人體,所以一定要在通風處進行,而且要注意有機溶劑易燃,要嚴禁煙火;如不能保證嚴禁煙火,最好旁邊有滅火器。

如果懶得配不反光漆,買一罐不反光的水泥漆也可以,一般有時也稱為塑膠漆,要買不反光的,有些牌子效果也還可以,不過都是一大罐,可以漆好幾十台望遠鏡。

遮光罩

圖 15 整個望遠鏡外觀

遮光罩是在物鏡開口方向突出的一段管子,可以防止雜亂光線進入鏡筒,也可以防止在黑夜中觀星時露水直接凝結在物鏡上,也可以避免不小心撞到物鏡,反正用途很多,既然用途很多當然做鏡筒時必須要考慮。

遮光罩可以用上面說過的裝配物鏡類似的方式,先鋸一段比鏡筒大一些的管子,空隙可以墊塑膠管,也可以用厚紙捲塞入,會鬆就用螺絲鎖緊,遮光罩內面也要塗黑。整個鏡筒作好後應該看起來像圖 15。

外表的裝飾

圖 16 貼塑膠皮的方法

天文望遠鏡鏡筒外表一般是白色與黑色,主要是在黑暗中操作較容易,不過只要你喜歡沒什麼不可以,其他顏色也沒有關係,反正不影響別人。外表儘量不要用漆,因為自己漆不容易平整,而且一撞擊就會脫落,斑斑駁駁很難看,除非噴漆、烤漆。在建材行有一種貼傢具木板用的自黏性塑膠貼皮,有很多花樣,也有黑白純色的,筆者都用這種貼皮,很方便,但要貼的平就要練習一下。貼的時候背後的蠟紙不要一下完全撕掉,先撕掉一角,一角貼好了以後撕一點,貼一點,用一塊破布或舊衣服在表面來回抹壓,壓平了再貼一點,貼一點再壓一下,要有耐心,像圖 16 那樣,比較會平整,沒有氣泡。

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圖 17 有齒條的目鏡座

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圖 18 以PVC塑膠管組裝之六公分口徑小望遠鏡(附正像稜鏡)

圖 17 是自製的鏡筒與一個用顯微鏡齒條改裝的目鏡座,因為顯微鏡微調機構雖然原理都差不多,但是實際機械結構的形狀各式各樣,所以無法建議一定要怎麼裝配,留給各位自己發揮吧。

事實上如果要用天頂鏡之類的配件,就不能用螺紋式的調焦裝置,因為裝了天頂鏡的話目鏡開口的方向不能亂轉,會對不到眼睛。

如果找不到廢顯微鏡,也找不到齒條怎麼辦?其實現在拍賣網站上有許多便宜的小天文望遠鏡,不到千元,買個便宜的把齒條鋸下來就有了。我敢說自己去定做的話,一千元應該是不夠的。

光軸調整裝置

圖 19 光軸調整裝置

圖 20 光軸調整裝置剖面圖

光軸在小口徑望遠鏡問題不大,但是超過 7~8 公分口徑的就應該要做光軸調整裝置,尤其是消色差物鏡更應該要做,否則乾脆用非消色差鏡來組裝算了。光軸要裝的正,除非在鋸管子時手工非常精細,否則光軸不易裝正。光軸不正,看星像就會一邊紅一邊藍,看起來像有色差的樣子,不然就有彗型像差。

如果是買的正規望遠鏡折射鏡,購買時應該一併購買光軸調整裝置,雖然多花一些錢,但是可以免得以後困擾。消色差裝置的構造如下圖,在物鏡架與鏡筒接合面的地方有三組螺絲,分別在不同的三個角度,各組螺絲分隔約 120 度。

每一組螺絲是如下的結構,有一個是推螺絲,另一個是拉螺絲,調整時推螺絲鬆一點,拉螺絲就可以緊一點,慢慢調整就可以改變兩片構造之間的間隙。

圖 21 整個光軸調整裝置

要自己製作光軸修正裝置並不是十分困難,但要做得精巧就不容易。下圖是建議的組裝方式,自己做很難做一個那麼漂亮的凸緣,只能作成在三個不同方向的突出角鐵或角鋁,因為角鐵是平的,鏡筒面是弧面的,所以無法密合,這樣角鐵就會鬆動,所以在角鐵與鏡筒之間要加上一小片木片,木片要用銼刀或沙紙磨成適合鏡筒的弧面。另外角鐵與鏡筒一定要用螺絲鎖,不能用 AB 膠。有人也許要問,既然有弧面,為何不整個用木頭而用角鐵?其實是有原因的,因為那一塊東西不能太大,太大就太醜了;如果整個用木頭,一小塊容易裂開,後果可能是物鏡掉到地上,你如果覺得這樣很高興,那我也沒意見。前面說不能用 AB 膠原因也是怕會脫落。

至於光軸修正如何做,在以後會說明。

角鐵的尖銳邊角要用銼刀修成圓角,以免以後使用時會使人受傷。

晉級的鏡筒

如果不喜歡塑膠管,也可以到鋁材行找鋁管,但是比較貴,可能也比較重,或者找金屬加工廠用車床車一個鋁管,但這樣一定所費不貲,因為現在工錢貴的很。


本頁最後修改日期: 2007/6/5

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