天文器材附件————————目镜的性能与选择

目镜是与天文望远镜相关的众多附件中最为重要的一种，望远镜的物镜的作用是将待观测物体成像于焦面上，而目镜的作用就是将物镜成的像放大。一个优质的目镜除了放大作用外不应损害物镜的像质。如果要充分发挥望远镜的威力，一套优质的目镜是必不可少的。

表征目镜光学性能的基本参数

由于不同的天体有着不同的大小和表面亮度，因此在观测时需要使用不同的放大倍率。。望远镜的放大倍率取决于物镜与目镜的焦距之比，例如，对于焦距1000mm的物镜，当使用焦距10mm的目镜时，其放大倍率为100倍。目镜的焦距值一般都会标在镜筒之上，单位为毫米。一台天文望远镜至少需要3-4只不同焦距的目镜，在观测时可以通过更换目镜来方便地改变望远镜的放大率。在观测如M42和M43之类的大视面天体时需要低倍目镜（10倍-20倍），观测大行星和紧密双星时需要高倍目镜（100倍-200倍），而对于大多数的深空天体，要获得最佳的观测效果应使用中等倍率的目镜。

对于初次购买天文望远镜的爱好者，最普通的选择是那些通常在百货商店出售的口径50-80mm的折射镜，而最常犯的一个错误是在首次使用时就迫不及待的装上了最高放大倍率的目镜，，结果自然是大失所望，因为使用放大率过高的目镜不但使望远镜的视场狭小，不利于方便的寻找目标，还会使成像模糊暗淡，影响对细节的观测。

目镜的表观视场是与焦距同样重要的参数，它与放大率一起决定了望远镜的视场，即：

望远镜视场（FOV）=目镜表观视场/放大率

与焦距不同，目镜的表观视场通常都不标注在镜筒之上，但是在厂商印发的产品目录上都会给出目镜的表观视场。目前表观视场小于40°的目镜已经很少见，普通的目镜的表观视场是40°-50°，表观视场大于60°时就可称为广角目镜了。

反映目镜性能的另一个重要参数是出瞳距离，即能够看清整个视场时眼睛到目镜最外面的镜片的距离。出瞳距离直接关系到观测时的舒适程度，某些短焦距目镜的出瞳距很短，使用时眼睛要紧贴目镜，很不舒服；有些长焦距目镜的出瞳距离又过长，眼睛要离目镜很远才能看见整个视场，如果没有合适的眼罩，在黑暗中便要不断的前后移动眼睛，给观测带来很多不便；出瞳距离为15-20mm的目镜使用起来最舒服。厂家一般也不把出瞳距离标在目镜上面，要了解出瞳距离应查询产品目录或与经销商联系。

与所有的光学仪器一样，目镜镀膜的好坏与光学质量有着密切的关系，高质量的增透膜可以大大提高目镜的透光率和成像的反差。目镜的镀膜可分为三种，在产品目录上通常分别用C、MC和FMC表示：C表示镀有单层氟化镁增透膜；MC表示在一些玻璃-空气接触面镀有多层增透膜；而最高级的FMC表示在所有的玻璃-空气接触面镀有多层增透膜。

目镜的总类与结构

1惠更斯目镜（Huygens，简称H）是由荷兰光学家惠更斯与1703年设计的，惠更斯目镜由两篇平凸透镜组成，前面的一片称为场镜，后面一片称为接目镜，他们的凸面都朝向物镜一端，场镜的焦距一般是接目镜的2-3倍，镜片间距是它们焦距之和的一半。惠更斯目镜的视场较小，约为25°-40°.过去惠更斯目镜一直作为焦比f/15或更小的折射镜的标准目镜，但是当用于现代流行的大光力望远镜时，惠更斯目镜存在着严重的色差和球差，并且场曲明显，成像反差低，再加上先天的视场狭小，现在天文仪器中已经极少使用了。大多数未安装分划板的显微镜目镜为惠更斯目镜。

2冉斯登目镜（Ramsden，简称R）冉斯登目镜设计于1783年，它也是两片两组结构，所不同的是它是由凸面相对的两片焦距完全相同的平凸透镜组成，两片透镜的间距通常为它们的焦距的2/3-3/4，与惠更斯目镜相比，冉斯登目镜德尔色差稍大但场曲要小得多。冉斯登目镜的视场约为30°-45°，现在冉斯登目镜的命运与惠更斯目镜大致相同，由于视场小，像差明显，已经很少有人使用。

3凯尔纳目镜（Kellner，简称K）凯尔纳目镜是在冉斯登目镜的基础上发展而来的，它出现于1849年，比冉斯登目镜晚了60多年，事实证明这60多年的等待是值得的，凯尔纳目镜将冉斯登目镜的单片接目透镜改成了双胶合消色差透镜，大大改善了对色差和边缘像质的修正，并将有效视场扩大到40°-50°，低倍率的凯尔纳目镜有着舒适的出瞳距离，所以自今仍在一些中低档望远镜上作为中、低倍目镜广泛使用，但在高倍时色差明显且出瞳距离太短，难于使用。与冉斯登目镜相比，凯尔纳目镜的另一特点是将场镜向外移动使其更靠近焦平面，这样做的好处是降低了色差和场曲，但是由于场镜距离焦平面比较近，场镜上面的灰尘容易成像，影响观测所以要注意保持凯尔纳目镜场镜的清洁。美国的艾德蒙科学公司（Edmund Scientific Co.）生产一种RKE目镜是凯尔纳目镜的一种变型，其边缘像质要好于经典的凯尔纳目镜。美国Meade公司生产的MA（Modified Achromat）目镜实际上也是凯尔纳目镜。

4阿贝无畸变目镜（Orthoscopic，简称OR）最先于1880年由德国蔡司公司的创始人之一阿贝（Ernst Abbe）设计，为四片两组结构，其中场镜为三胶合透镜，接目镜为平凸透镜。OR目镜成功的控制了色差和球差，鬼像和场曲也难于察觉。OR目镜还具有40°-50°的平坦的视场和良好的出瞳距离及优异的反差。OR目镜在从低倍到高倍的所有焦距段都有着良好的表现，因此一直广受欢迎。

5爱尔弗广角目镜（Erfle，简称ER）爱尔弗广角目镜最先出现在1917年，是专为需要大视场的军用光学仪器设计的，它可以说是之后出现的所有广角目镜的鼻祖。ER目镜的结构为五片三组或六片三组，视场为60°-75°。ER目镜的广阔视场非常适合观测深空天体，但是由于视场边缘存在明显的像散，因此不适合高倍和观测月亮及行星，ER目镜在低倍时的表现是非常令人满意的。

6普罗素目镜（Plossl，简称PL）普罗素目镜又称对称目镜，由结构和光学参数完全相同的两组双胶合消色差透镜组成，它的色差校正与OR目镜相同，其它像差的校正也相差无几，并且具有更长的出瞳距离和稍大的视场，加上制造两组相同的透镜比OR目镜要简单，故售价也比OR目镜稍低。普罗素目镜适用于所有的放大率，是目前天文望远镜中使用最广泛的目镜。现在很多厂家对经典的普罗素目镜做了改进，在中间加入了第五片透镜，以便进一步修正相差，但有时会稍微损失一些出瞳距离。常见的采用这种五片三组结构的普罗素目镜包括Celestron公司的Ultima系列、Meade公司的Super Plossl系列和Orion公司的Ultrascopic系列。

上面介绍的介绍的六种都可称为经典目镜，其中惠更斯目镜和冉斯登目镜可算是第一代专业目镜，由于成像质量差，视场狭小，已经逐渐被淘汰。后面四种可称为第二代目镜，其中从凯尔纳目镜、无畸变目镜和普罗素目镜上可以明显的看到第一代目镜的影子，但它们的性能已经与第一代不可同日而语，并仍在广泛使用，是当今目镜的主流产品。但是它们的不足也很明显；主要是40°-50°的表观视场还不能令人满意，另外高倍时出瞳距离太短，观测很不方便。爱尔弗目镜的出现部分的满足了人们对大视场观测的要求，但边缘像质差又限制了其在很多天文观测领域的使用。要彻底改善目镜的性能就要从增大视场、提高像质（尤其是边缘像质）和延长短焦距目镜的出瞳距离三个方面入手，第三代目镜就是在第一背景下诞生的。

7 Nagler目镜

Nagler系列目镜设计完成于1979年，Nagler目镜是用其设计者，同时也是美国Tele Vue公司的老板Al Nagler的名字命名的。Nagler目镜具有82°的超大表观视场，优异的边缘像质和舒适的出瞳距离，但因此付出的代价是复杂的光学结构和昂贵的价格。早期的Nagler和NaglerⅡ系列目镜有7-8片镜片，尽管采用了FMC镀膜，仍然不可避免的会对反差带来影响，但瑕不掩瑜，尽管Al Nagler在早期还担心人们会不会花比当时的普通目镜高出将近10倍的价钱去体验他所说的“太空漫步”的感觉，但市场的热烈反响很快就让他把心放下了。Nagler系列目镜取得了巨大的成功，Tele Vue公司也因此确定了它在目镜的设计和制造领域的领先地位。

Nagler系列目镜彻底改变了人们对广角目镜边缘像质差的看法，它在视场边缘也有着近乎完美的成像质量，82°的表观视场远大于人眼的视场（约50°），所以在使用Nagler目镜时眼球要转动才能看遍整个视场，这就是所谓“太空漫步”的感觉。Nagler的另一个创新是在目镜前端加入了一个类似巴洛透镜的副透镜组，而其后是一个焦距较长的接目镜组，这样即可得到较短的焦距，又可享受长焦目镜带来的较大出瞳距离，比如9mm的Nagler目镜的出瞳距离为13mm，与焦距20mm的普罗素目镜相当。但Nagler也存在着一些缺点，除了前面提到的反差略差之外，在使用早期的某些Nagler目镜时，经常会在视场中看到一块黑斑，在白天看风景时颇为碍事。另外长焦距的Naglar目镜尺寸和重量都过大，在观测中更换较小的目镜时经常要重新调节望远镜的平衡，有些小望远镜的调焦机构甚至根本无法承受这些“巨型”目镜，总的来说虽然Nagler目镜的性能超群，但它动辄两、三千元的售价确实令一般的天文爱好者难以承受。

到了1999年，Al Nagler使用新牌号的光学玻璃设计了Nagler4型（Nagler Type4）和Nagler5型（Nagler Type5）目镜。新的Nagler目镜的镜片数为6-7片，具有更完美的像质、更好的反差、更小的畸变和鬼像及全新的眼罩调节机构。

8 Radian目镜

进入20世纪90年代后，Tele Vue公司又陆续推出了更适用于中、低倍率的Panoptic系列目镜，这一系列目镜具有68°的广阔视场和优异的像质（尤其是在视场的边缘），但是它们也有着和Nagler系列同样的缺点，那就是体积和重量过大及价格过高。为了在性能、体积和价格上取得平衡，从1999年开始，Tele Vue公司又向市场陆续推出了Radian系列目镜。Radian系列目镜的焦距包括3、4、5、6、8、10、12、14和18毫米共九种，它们的最大特点是所有焦距的目镜都具有20毫米的长出瞳距离，这大大的方便了戴眼镜的观测者。

目镜的另外几个重要参数

1接口尺寸：现在市场上绝大多数目镜的接口都是插入式的，使用时将目镜直接插入望远镜尾部的目镜座中，再用顶丝拧紧即可。采用插入式的接口使得更换目镜方便快捷，相信在黑暗中更换过目镜的观测者一定深有体会。

常见的目镜标准接口直径有三种：0.965(24.5mm)、1.25(31.7mm)和2(50.8mm).0.965目镜视场较小，现在生产0.965目镜的厂家越来越少，使得使用者的选择余地也越来越小，因此打算在以后不断完善自己的望远镜性能的爱好者在购买望远镜时最好不要选择0.965的目镜接口。但是如果已经买到了质量不错的这类望远镜也没有关系，正规的望远镜后端的目镜座都是可以交换的，只要将0.965的目镜座拧下，再买一个或自己车一个1.25的目镜座拧上即可；如果目镜座不能拧下也不要紧，购买一个“转接棱镜”（Hybrid diagonal）就可以了。

现在最常见的目镜接口为1.25，如果你的望远镜使用的使这种接口，那么就不必为选择目镜发愁了，你可以买到各种焦距段（2.5mm-50mm）、各种类型（从简单的惠更斯型到完美的甚广角型）和各种价位（从一、两百元到三、四千元）的目镜。为了在低倍时获得尽量大的有效视场，有些目镜采用了2的接口，这就要求望远镜的调角器也至少应达到2的直径，现在这样的望远镜越来越多，2调焦器慢慢的已经成为了高档望远镜的标准装备了。

2滤光片螺纹：为了提高观测目标在特定波段的反差，在天文观测中经常要使用滤光片，天文仪器的制造商也迎合这种需要生产了种类繁多的滤光片，大多数1.25和2目镜的前端都有标准的滤光片螺纹，将滤光片拧上就可以使用了。

3眼罩：设计合理的眼罩可以有效的挡掉周围的杂光，使观测者可以不受干扰，眼睛也更加舒适。对于那些出瞳距离很长的目镜（如焦距长于40mm的PL目镜），眼罩就显得更加重要。

4共焦：各个厂家的目镜一般都是按照系列推出的，如前面介绍的Tele Vue公司的Nagler和Radian。多数情况下，同一系列的目镜都是共焦的，也就是说它们的焦面都在大致相同的位置，在更换不同焦距的目镜时无需重新调焦，使用共焦的目镜在观测时会感到非常方便。

要从种类繁多的目镜当中选择适合自己的目镜确实要费一番心思。对于初次尝试天文观测的爱好者，建议先选配高、中、低倍目镜各一只。“高倍”是指每厘米口径放大约15倍左右，“中倍”指每厘米口径放大6倍左右，而低倍是指每厘米口径放大3倍左右。

对于1.25的标准接口，低倍目镜可以选择32mm或40mm的PL目镜，尤其是32mm的PL目镜，它们的表观视场通常为50，可以获得1.25接口目镜的最大有效视场。对于高质量的望远镜，尤其是ED折射镜，在大气宁静度良好时可以使用比上面提到的每厘米口径15倍更高的放大率。当然放大率过高也会带来不少麻烦，比如成像暗淡、视场狭小等等，这时如果没有自动跟踪装置，往往还来不及仔细欣赏好不容易找到的目标，目标就滑出了视场，因此最好使用带自动跟踪的赤道仪进行高倍观测。