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圖 1 折光鏡與反光鏡的光錐 |
折光鏡一般要裝到光軸正確不是很難,只要口徑不是很大,手工又夠細的話,差不多可以接受,但是 8 公分以上還是要做光軸調整裝置比較好。
反光鏡要用塑膠管做的話,必須要很大口徑的,大口徑塑膠管很重,又不好買,店裡可能不肯只賣一截。口徑也必須要比主鏡口徑大,不然會截掉一些進入鏡筒的光線,像圖 1 中粉紅色的區域會超出鏡筒,超出的部份就是被截掉的光線,表示浪費了主鏡的口徑。
折光鏡接近開口處,如果開口不夠大,也只有被截掉一點而已,但是反光鏡主鏡深藏鏡筒底,以同樣的視角而言,會被截掉多一些,必須用藍色線的直徑才行。
在實際上,最低倍率的超廣角目鏡,在下圖中粉紅色範圍的角度其實不會超過 3 度,絕大部份的情形,光錐大約只有 1 度,所以被截掉的部份其實不多,但還是應該考慮。以下的介紹中會提到固定主鏡有許多機械結構,一般為了組裝方便,都會把固定主鏡的固定板做大一點,這樣一來大概都不會有截掉光錐的情形。
如果對三角函數熟悉,可以用三角函數來算,不過鏡筒開口大一些沒關係,而且鏡座還有機械結構,所以不要那麼斤斤計較,只要鏡筒開口直徑用主鏡直徑乘上 1.2 就沒問題了,也不用管他焦比是多少。
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圖 2 主鏡固定裝置側視圖 |
因為反光鏡結構的原因,一般為了能把光軸調準,都會製作光軸調準裝置。光軸調整裝置事實上是主鏡固定裝置的一部份,大致的結構如下,在以下的圖中只是眾多構造中的一種,但各種構造原理是一樣的,材料當然可以不同。一般而言以下的結構只適用於 6 吋直徑 (15cm) 以下的主鏡,如果要做更大的,後面還會介紹另一種結構。
說明:A:主鏡固定螺絲、B:主鏡固定片、C:主鏡橡皮墊、D:主鏡、E:小木塊、F:主鏡底板、G:主鏡光軸調整螺絲、H:調整彈簧、I:底座固定板、J:蝶型帽、K:主鏡固定螺絲的螺帽、L:主鏡與底板之間的緩衝橡皮墊
在圖 2 中,F 是主鏡底板,由兩層夾板構成,這部份絕不可以變形,太薄了支持螺絲會不穩,也容易頂到主鏡。這兩層可以用南寶樹脂來黏,也可以用螺絲鎖,黏了再鎖最好。上面的一層要挖三個洞,洞要比螺絲 G 的頭大一些。下面的一層鑽比螺絲直徑小一些的洞,再攻螺紋,以便螺絲鎖入。或者鑽同樣直徑的洞,螺絲穿入後用螺帽鎖也可以。G 是光軸調整螺絲,最好用 5/16 英吋規格的,夠大才比較穩。底板作好後螺絲由上穿入通到下方,要鎖緊,否則調整時候跟著動。
I 是底板固定座,用 1.5cm 厚度的合板就可以,鑽三個與調整螺絲直徑相同的洞,將螺絲穿出,外面用蝶型螺帽以便轉動調整。在底座固定板與主鏡底板之間要在螺絲上裝彈簧,這樣蝶型帽轉鬆間隙就加大,反之就減小,一共有三隻調整螺絲,三點決定一個面,因此每個調整一下就可以達到調整鏡面的目的。
彈簧要找硬一點的,因為如果鏡面向上時,主鏡本身有重量,底板也有重量,在螺絲上還有摩擦力,如果不夠硬,到調整時會彈不回來。但是也不能太硬,太硬可能小小的蝶型帽調不動。
主鏡固定架用的底板,由夾板構成,用木板也可以,但是木板會裂,夾板比較不會裂,也比較不會變形,但請注意夾板不是木心板,木心板是內外兩層夾板,中間用雜木條,這種板不好,要用那種由很多層薄板構成的,一般叫做五夾板。組裝望遠鏡最好都用這種夾板,否則哪天裂縫了就很麻煩。
常用的夾板規格大約有 1.5cm、0.7cm、0.35cm 等三種,在建材行叫做幾分厚,但一般網友大概都是學公制,所以這裡用公制算。
圖 3 中 E 是小木塊,用夾板或木塊鋸都可以,比主鏡厚度高一點就可以;B 是固定主鏡用的金屬片,C 是墊在金屬片與主鏡之間的緩衝橡皮墊,可以用舊的機車或腳踏車內胎做,去車店要就有。A 是固定主鏡螺絲,最好一直穿出主鏡底板,再用螺帽 K 鎖緊才保險。主鏡與底板間也要加上緩衝橡皮墊,主鏡才不會受力而變形或損壞。
最下方的I是底座,要固定在鏡筒上,或是鏡架上。在後續的資料裡面會提到。
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圖 3 主鏡固定裝置底視圖(左)及頂視圖(右) |
圖 3 是底視圖與頂視圖,A 是底板上的主鏡固定螺絲的螺帽,B 則是穿出來的光軸調整螺絲;C 是固定螺絲,D 是固定金屬片,F 是墊片,E 是主鏡,G 是小木塊。固定主鏡的小木塊如果用兩隻小螺絲固定也可以,不一定要用一隻。
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圖 4 反光鏡座 |
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圖 5 組完的反光鏡主鏡 |
以上的圖 4 是組合圖。在實際的組裝而言,許多部份是可以改變的,例如光軸調整螺絲可以不用彈簧,改用折光鏡調整機構中的推拉螺絲,但如果改成這樣的設計,螺絲頭就變成由下往上。最後整個主鏡固定裝置是如圖 5 。
整個主鏡固定裝置在實際觀測時可能是傾斜的或是主鏡面向上,所以要固定的很穩固,才不會因為方向不同重力不同而鬆動。一般可以在主鏡管的側壁上用木螺釘固定,當然也可以用其他的方法。如果用木螺釘拴,至少要在三個不同方向各有一隻,但也不要太多,因為如果維修時要拆螺釘會累死。
安裝時主鏡固定裝置因為有光軸調整螺絲,所以不要裝得太突出,以免不慎碰撞到調整螺絲而損壞或是將光軸弄歪。
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圖 6 反光鏡主鏡的受力方向 |
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圖 7 加強固定鋼帶 |
大口徑主鏡是指 8 吋以上的主鏡,因為鏡片很重所以固定時也要加強結構,像筆者的 25 公分主鏡重量是七公斤,如果更大型的必然會更重,而且重量的增加大致來說是與口徑的三次方成正比。有些人磨 40∼50 公分口徑的才真正叫做大,那些鏡子的主人可能都是藍波型的,不然要怎麼搬?
在垂直看天頂的時候,比較沒問題,因為主鏡面是接近水平,底座與主鏡受力平均,不會有側向移動或變形的問題,但是如果觀測低角度時,整個鏡筒是傾斜的,受力不平均,如圖 6 ,越大的主鏡,越是會產生問題,因此多半會做一個鋼帶來平均受力,如圖 7 。一般而言,鏡片厚度在直徑的八分之一以下,就可稱為薄鏡,比較容易變形。
在前面介紹的小口徑主鏡的固定方法中,是以三個不同方向的固定點來固定,如果主鏡大一些,可以用四個固定座,或者是更多。
圖 7 中 A 是鋼帶固定塊,材質不限,但必須夠結實,否則要支撐鏡片的結構自己都不牢就不行了。鋼帶只要用夠結實而沒有彈性的東西就可以用,總不能一受力就拉長,這樣就沒意義了。筆者自己的 25cm 望遠鏡並沒有加上鋼帶,因為鏡片夠厚,猜想應該沒問題,而且實際使用好像也沒問題,另一方面是懶惰,要加鋼帶又要增加一些零件。
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圖 8 九點浮標式 |
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圖 9 九點浮標式側視圖 |
大口徑的固定除了可以用鋼帶加強,還有所謂九點浮標式支撐或是十八點式支撐,主要是鏡片太大時,底板與鏡片之間的接觸不一定會平均,就可能會有受力不平均現象,當然墊一片橡皮可以改善一些,但是還不理想。九點浮標式的結構如圖 8 及圖 9 。圖 8 中:
R為半徑
R1=0.41R
R2=0.61R
R3=0.82R
三角塊旁的長木條是擋塊,以免三角塊滑動。
如果由側面看,九點浮標式之名稱由來是因為三角塊是浮在底板上,在底板與三角塊之間有一個浮動的機構,如圖 9 ,上方是三角塊,底下釘上一個大頭釘 A,釘頭直徑要大於 0.5cm 較適當,這個尺寸大頭釘不好找,有時要找一個半圓頭的傢具裝飾品也可以用,B 是一個鑲嵌在底板上的金屬環,以便三角塊上的圓頭可以滑動,就可以浮動的調整平面,也就調整了主鏡的受力。
本頁最後修改日期: 2007/6/5