洞庭湖观鸟直播20150110

我是老黄 · 发表于 2015-1-26 16:46

同样，在边缘有时候会出现凹陷或者凸出的现象，在视场边缘观察一个直线物体很容易发现这一点）。这和把球形的地球展开成平面的地图有点类似，当我们这样做时，边缘就会有一些变形。确实有极少数很特殊的望远镜可以做到视场很大而且边缘变形极小，但是这些望远镜价格在2000美元以上而且有3-5磅重。有些特殊设计的天文望远镜用目镜可以也做到这点，重量和体积都和一大罐罐头一样（例如Televue著名的Nagler Type 5 31mm，直径有88mm,一公斤重，译者注）。你能想象把这种目镜装到手持望远镜上面么？即使装上了，价格呢?况且这些像差有那么重要么？最好的望远镜总是在消除变形和体积，重量，价格之间寻找着平衡，只要中心部分基本完美，边缘的一点变形不算致命。毕竟人们总是把目标放在视场中央观察。

巨大的Nagler目镜安装在口径60mm的望远镜上有点不协调

但是，像散却是不可忽视的，像散广泛存在于光学器材中，对成像质量影响要严重得多。需要更多的研究和注意。像散的原因是从物镜折射过来的光线不能完美汇聚于一点。设计者花了巨大的精力和经费来补偿像散。

像散主要有三种：

普通消色差仍然存在着残余色差，复消色差（APO）把色差降低到几乎没有，使得成像更清晰，色彩更纯净。当然这是高倍拍摄的，我们平时使用望远镜看到的色差没有这么严重。

最常见的是色差，透镜折射光线的同时由于不同颜色光的色散率和折射率不同而没有办法汇聚在一个焦点上。如果要让黄色的光汇聚在焦点上，那么红色和蓝色的光就无法汇聚，于是物体边缘就会有红蓝颜色的镶边。几乎所有的望远镜都使用了消色差镜片，一般是由两片不同光学玻璃构成的，可以把两种特定波长的光汇聚在一个焦点上，这是一个显著的进步，有了它，我们才有今天可以使用的望远镜，当然还有少量色残余色差无法校正（或称为二级光谱）。更进一步，还有可能使用一些昂贵的光学材料比如ED，SD（超低低色散玻璃），萤石等以及复杂的光学设计例如多达5片的物镜，让三个波长以上的色光汇聚在一个焦点上。这就是所谓的复消色差（APO）以及超消色差。市场上确实有少数采用了ED光学玻璃的产品来减小残余色差（比如Celestron和Swift就有一些标注了ED的望远镜，莱卡也有此类产品，但却没有在广告中加以说明）。所有这些产品都没有敢宣称自己做到了复消色差，而且他们确实也没有做到（译者注：Takahashi的萤石望远镜2260号称自己复消色差，而且确实是真正的复消色差）。ED玻璃的使用确实减小了色差，不过却没有完全消除。从我的观测经验来说，有所进步，不过不很明显。最大的区别是反差有所提高，这并不奇怪，因为一些失焦的光线被消除了。更仔细的观测可以发现，其色彩更清纯，而普通望远镜与之相比总是会把色彩搞得稍微浑浊一点点。另外ED玻璃的望远镜有助于分辩色彩的细微过渡。

第二种像散到最近才引起望远镜厂商的重视，这就是球差。普通的望远镜镜片表面是球面的，从理论上讲，球面是无法把镜片上每个点的光线都汇聚到焦点的（可以理解为，球面只是一种理想镜面的近似，但是由于非球面加工很困难，所以只能加工成球面）。同样，球差也会使得成像稍微浑浊而损失一些细节。解决的方法是至少在一个光学表面上加工成非球面的复杂形状，这样就有可能使得边缘的光线和中心一样准确聚焦。这在天文中的施密特望远镜中最早应用。尼康在某些型号便携望远镜中使用了这种技术，从效果上来看，确实提高了反差和亮度，呈现出更高的分辨率和图象质量。在使用中感觉到，这项进步是明显的，可以看到比别的同规格望远镜更多的细节，甚至有很多更大口径的望远镜也要甘拜下风。

彗差校正对比，彗差越靠近边缘越厉害（图片来自Nikon网站）

最后一种像散是彗差。当一个星点在视场中央成像时是一个点，但是偏离中央后就会在背离中心的方向拖出一个象彗星一样的尾巴，越靠近视场边缘就越厉害，这种像散叫做彗差。在现代光学设计中彗差得到了有效的控制，但是即使在昂贵的高档望远镜中，在视场边缘仍然可以发现由彗差引起的轻微模糊。但是不要把彗差和场曲混淆，彗差无法像场曲那样通过调焦消除。

需要指出的每一片镜片都对系统总体的像差有着影响，目镜往往要比物镜对像差的影响还要大。不精密的棱镜角度和表面精度也会引入像差。考虑到这整体设计的复杂性，我们应该为今天望远镜的表现而惊叹。

当严格检验望远镜的分辨率的时候，你会发现它可不是把检测图表上面两条细线分辩出来那么简单。在这种检验时，也许两只望远镜有同样的分辨率，但是却在成像质量上有着巨大差异。其中的一只可能看起来发灰而且线条模糊较之另一只。我认为这就是由像散引起的，主要是球差和彗差。同样，我认为在使用中，这种差异也是存在的，像散控制好的望远镜总是看起来要锐利一些。我期待着在未来十年中非球面加工技术能够广泛应用于望远镜的制造而带来的一次革命。我期待着这种进步就像我们经历的从单层镀膜到多层镀膜，或者如同Phase coating(相位校正镀膜）引入屋脊棱镜制造而带来的进步一样，甚至更多一些！

无论是逆光还是顺光，鸟类所表现出来的细节和羽毛的丰富颜色都令人惊叹也对望远镜的光学性能提出了更高要求（图片来自台湾景德光学）

此外，我认为观鸟望远镜使用者的需求是对光学设计的一种强大推动力。现代的望远镜对于打猎，观看运动，军警监测，看风景已经足够了，但是对于观鸟还是不够！观鸟对于望远镜的成像有着最苛刻的要求。鸟类的羽毛有着自然中最丰富的细节，最广泛的色彩。我们需要能够分辩出这一切。没有人像我们这样对完美成像的要求如此执着。

高档的望远镜为了尽可能校正各种像差，内部镜片都比较复杂

装配质量：不管镜片和棱镜本身是如何之好，如果装备失准也是白搭。典型的望远镜每边最少要有6片镜片，最好的望远镜多达10片。任何一片如果偏离的光轴都会损害像制。每只望远镜有两只镜筒，如果不平行，两边的成像就会互相偏离。我们的大脑神经总是尽力把这两个图象重合在一起，但是这会使得眼镜和神经非常疲劳，引起头晕眼花。同样，两边的焦距不一样也会如此。最后，望远镜的镜筒还必须和光学设计匹配。

下面讲讲几个望远镜的参数：放大倍数，出瞳直径，相对亮度，黄昏因数。

放大倍数就是指图象看起来是肉眼看到大小的几倍。在通常的手持望远镜（7-10倍之间）中，放大倍数对图象质量的影响不大，但是对易用性影响较为明显。在观鸟使用中，如果望远镜质量都很好，7，8，10倍能看到的细节没有太大差异。对于我个人来讲，觉得观鸟时7倍稍微小了一点点，而10倍在长时间使用时又会疲劳，所以我比较喜欢8倍望远镜，但是这并不意味着你也适用，更不是说8倍望远镜可以看到更多的细节。

出瞳直径表示出射光束的直径，可以由物镜直径除以放大倍数来计算。把望远镜平举离开人眼一段距离，看到目镜中的那个亮圆的大小就是出瞳直径。相对亮度是出瞳直径的平方，表示看到物体表面的亮度。但是亮度不能简单用出瞳直径或者相对亮度来衡量，在实际使用中发现，1050的望远镜总是要比735的亮些，尽管他们都有5mm的出瞳直径。事实上，或者从人眼的感受来说，所有上面那些因素：物镜直径，镀膜，残余像差都会影响亮度。没有一个简单机械的亮度衡量方法或者参数。

黄昏因数也是一个简单的机械参数，它更复杂一些，基于医学的理论。它的计算方法是放大倍数乘以物镜口径的结果再开平方，用来表示在光线不好的情况下望远镜分辩细节的能力。但是同样由于有上面那么多复杂因素的综合制约，这个简单的数字游戏并没有很大的帮助。

很明显，图象质量是各方面因素的综合作用，但是只有其中很少的几个能够量化。有很多是难于测量的（在厂商的介绍或者技术数据列表中，两只价格差距达到3-4倍的望远镜有时候看不出什么区别），现在最好的建议是买一只能负担的质量最好的望远镜同时它的口径是你愿意携带的最大的。这可以帮助观鸟者得到最好的图象。

我是老黄 · 发表于 2015-1-26 16:47

易用性/手感

当然，成像质量不是全部，望远镜是你必须携带着或者拿在手中使用的。接眼部分必须让你看起来方便舒适，能够快速而精准地调焦，还要能够很好地握持……不管是在开始还是一天的疲劳旅程的尾声。所有这些可以归结为几个因素：

重量和平衡：重的望远镜挂在脖子上或者长时间举着会更快地引起身体疲劳。20盎司（567g)和28盎司（794g)的望远镜之间的不同在几个小时观测后会变得非常明显。特殊设计的宽型背带可以缓解一部分疲劳，可以把重量从更敏感的脖子处肌肉分散到肩上，使得携带更舒适。从我个人来讲，如果没有这种配件，不愿意携带超过25盎司的望远镜超过一个小时。

重的望远镜举在眼前也要多费力一些，而且更难以拿稳，需要更多的臂力，进而引起的肌肉疲劳和抖动会影响观测。然而，我使用过的望远镜越多，我就越能体会到，望远镜的平衡比重量本身更为重要。平衡和望远镜的大小形状有关，平衡良好的望远镜必须是这样的:当你用手指握住望远镜，稳定的把持住，能够舒适地调焦时，重量的压力可以平和地分配到手指和手掌，向下通过手腕传输到手臂的骨骼上，而不是肌肉上。良好的平衡设计是科学更是艺术，我不得不为那些为此作出贡献的设计者们表示敬意。由于良好的平衡设计，对于大多数使用者可以承受使用30-32盎司（850-907g）的望远镜做长时间观察，而当放下望远镜时不会有肌肉的疲劳。与之相反，使用一只平衡糟糕的望远镜哪怕只有20盎司（567g）作一个小时的观察也是对使用者的一场恶梦。市场上确实有些此类产品，在便携望远镜中更常见一些，可以说怎么拿在手里都不自在。

在厂商提供的数据中你可以找到重量，但是只有亲自拿在手里才能够告诉你它的平衡设计到底如何。要想从外表预测一只望远镜是否握持舒适也是几乎不可能的，不管是大块头的普罗棱镜望远镜还是苗条的屋脊棱镜望远镜都有好的也有不好的。也许评测报告比如我的评测会有所帮助，我对此确实很敏感，但是要知道关于平衡的感觉一部分是取决于手的大小以及臂力，也许我的感觉不完全适用于您。

Swarovski的 EL系列由于特殊的无中轴设计，使得单手操作也很顺手（图片来自BVD）

调焦轮的位置和易用性：没有什么比调焦轮不能轻松地把手指放在调焦轮上更难受了，如果要把手指完全弯曲才能摸到调焦轮那也是非常不舒适的。非常紧的调焦轮，或者太松或者旷动的调焦轮都难以使用。调焦轮的位置应该是在不影响手持位置的前提下，两只手的食指都能舒适的放置在上面，调焦轮转动时应该完全平顺而不应有异常的跳动或者忽紧忽松的现象。调焦应该快速，最好能一次拨动的动作就能够完成从近到远的调焦，而同时你又能够作最细微的调节。

望远镜形状和表面材料：望远镜的形状对上面提到的平衡影响很大。望远镜的形状必须适合手型，握持牢固而舒适。表面材料种类繁多，有硬有软，有平滑的也有带小疙瘩的或者条纹的，不管是现代的半软质材料或者是传统的硬饰皮手感都还不错。我个人觉得在长时间使用以后还是半软质的橡胶包裹更舒适一些。

除此之外，还有一些光学因素也会影响易用性：

“广角”意味着在相同的倍数看到的范围更大，更为舒适敞亮，但是往往要对边缘像制作出妥协

视场大小：我们的眼镜大约有左右160-170度的观察范围，在垂直方向会窄一些。我们总是习惯把物体放在中心位置观察。当我们只用望远镜时，实际视场会一下子减小到5-8.5度。我们能够适应这种变化确实令人惊异。这部分是由于我们眼镜获取的信息本来大部分就是从靠近中心的一部分获得的。较大的视场会减小看起来的不自然的感觉。视场主要由两方面决定，其一是放大倍数，低倍数一般来说要比高倍数视场大些。另外是目镜的设计，通过目镜设计可以或者更大的表观视场，但是要提高复杂性，增加重量并且在光学性能方面作出一定妥协（请参照上面的“变形和残余像散”）

出瞳距离：出瞳距离是你能够看全整个视场时，眼睛和最外的目镜片之间的最大距离。广角设计的望远镜往往要把眼睛贴近目镜才能看全整个视场。如果距离太短，会容易引起疲劳，也容易引起杂光反射。出瞳距离要在10mm以上才能够较为舒适地使用。如果要戴着眼镜观测，就需要更多。大部分望远镜为了带眼镜的观测者设计了可以翻折，可以旋出或者拉出的眼罩使得可以调节眼镜和目镜之间的距离。每个戴眼镜的观测者所需要的出瞳距离不是很一致的。但是通常 12-15mm的出瞳距离可以让他们看到70％到80％的视场，20mm就可以看到整个视场。我个人觉得如果没有良好的眼罩长度调节机构的话，太长的出瞳距离也是不方便的。如果出瞳距离太长要保持瞳孔落在合适的位置会比较困难，有时候会出现黑影的现象。最完美的解决方法就是配备可以精确调节长度的眼罩，这样可以方便地适用于不同的观测者。

中高档望远镜普遍采用可以调节长度的眼罩以适应戴眼镜使用

景深：我们肉眼有很大的景深，3米外和无限远的物体在我们的眼中可以同时清晰。但是对于望远镜就不同了，望远镜的景深要小很多，使得在看远近不同的物体时往往需要调焦以得到清晰的影像。由于我们眼睛本身有一定的调焦能力可以让在望远镜中也获得一定的景深。这种景深和望远镜的倍数有关，高倍望远镜的景深要比低倍小很多。接近自然景深的望远镜可以减缓眼镜的紧张程度，减少调焦的次数，特别在长时间观测时比较重要。

7倍和10倍望远镜效果比较，高倍有助于看清细节，但是视场，亮度会减小，同时高倍带来的抖动容易让人疲劳（图片来自Nikon网站）

放大倍数：这在前边已经提到过了，倍数对易用性的作用体现在两个方面。其一是望远镜倍数越高，其景深和视场就越小。更明显的是另一方面：对影像稳定性的影响。当放大倍数提高后，望远镜细微的抖动也被放大了。从抖动不停的望远镜中获取细节是非常困难的。在实际中，一个训练有素的观测者配以有着良好平衡的望远镜可以从10倍望远镜中获得细节，8倍望远镜当然要更容易。一些测试指出，从7倍望远镜和10倍望远镜在手持情况下获得的细节没有本质区别，但是在长时间使用后的疲劳程度则是明显不同。使用一个10倍望远镜时，使用者要花费更多的力气去稳定望远镜以及努力从晃动中获取细节，这样往往在短时间的使用后就会让使用者感到疲劳。景深的减小使得望远镜不得不多次重新调焦，这样在长时间观测中有点得不偿失。正如前面提到过的，我个人喜欢用8倍的望远镜观鸟，即能够获得满意的细节又不容易疲劳。

耐久性/防水性能

望远镜是精密的仪器，滥用都有可能导致损坏而降低性能。镜片可能会偏离光轴，镜筒可能会变得不平行。镜片可能会碎裂，镀膜可能会擦花。灰尘的进入会使得机械部分运转不灵活。耐用性和价格几乎是成正比的，甚至是影响耐用性的唯一因素。1000美元左右的望远镜都很结实耐造。而100美元以下的产品几乎没有结实耐造的（译者注：对于美国和欧洲的市场）。虽然有人认为屋脊棱镜望远镜更结实一些，但是事实上，一只1000美元的普罗棱镜望远镜可以和一只1000美元的屋脊棱镜望远镜一样结实。而200美元的屋脊棱镜望远镜不会比200美元的普罗棱镜望远镜更结实。

防水防震（包橡胶）的望远镜在野外使用非常可靠

防水密封性能和此情况类似。1000美元的屋脊棱镜望远镜不一定会比200美元的普罗棱镜望远镜密封更好。但是某些采用真正内调焦的屋脊棱镜望远镜要比那些移动物镜或者目镜调焦的屋脊棱镜望远镜或者普罗棱镜望远镜密封性能更好。对于密封良好的望远镜，才有可能在内部充入氮气或者别的干燥气体并密封。这样的望远镜对内部或者外部的潮湿都有很好的防护能力（温度剧烈变化时内部不会结雾）。此外，内调焦不会像移动外部部件那样像真空泵那样把灰尘带入镜筒内部。厂商们有时候通过在移动部件上使用O形的密封圈来解决这个问题，但是密封圈有可能老化而失效，如果老化破裂又会阻塞调焦系统。其实内调焦并不一定是屋脊棱镜望远镜的专利，厂商们完全有能力做出内调焦的普罗棱镜望远镜，只是价格可能也要1000美元左右。

Nikon Superior E也是一只很有名的观鸟望远镜，价格和性能都很高，但是也不防水，有时候真是不知道厂商是怎么想的。难道这就是传统？

望远镜的防水密封性能也是决定其价格的一个重要因素，如果一个望远镜价格超过700美元而没有充氮防水，那么你就有理由拒绝它！（但是事有例外，因为个人喜好不同，比如我就仍然喜欢Zeiss的742，尽管他高价而不防水。）

最后我们又回到了开头，一只好的望远镜应该易于携带使用，结实抗造，防水，在任何环境中拿起来就能用……完美无缺的望远镜现在还仅存于我们的想象之中。你只能努力在市场上的几百个品种中尽力去寻找最接近自己需要的一只。也许市场上已经有特别对你口味的望远镜，它可能会让你非常满意。你也可以继续阅读我们以及别人的测试报告，如果没有用过型号，尽可能去握在手里试用一下。总之，不要放过那个可以给你带来最好图象的望远镜（以及你愿意买的望远镜）。我们观鸟者在望远镜后面花的时间太长了，我们都需要更好的图象和更舒适的观赏！