望远镜视场大小分析

1、歎迄統藐场立小今析视场是双筒望远镜的一个很重要的技术指标。我们经常说的视场 其实包括两个概念：实际视场和表观视场。他们之间的关系是：实际 视场=表观视场/放大倍数。实际视场一般用角度或者千米外的视场 跨度来表示，借助三角函数可以很容易地进行换算。比如贝戈士 8x30 的视场标注是:150/1000m,换算成角度是8. 5度，表观视场为8. 5x8 =68度（可能会有少许误差）。表观视场是相对于人眼的张角大小，通俗地讲就是视场看起来有 多大。由于是人眼的直接感觉，所以对于使用者来说还要重要些。但 是遗憾的是厂商一般不在产品上标注这个数据，好在有了上面的公式 算起來是很方便的。俄罗斯望远镜的一个特

2、点就是各种望远镜都成系 列。同系列的表观视场都基本一致，比如贝戈士系列为66度左右。 高倍系列为72度左右，袖珍系列为60度左右，全天候系列为58度 左右。广角系列（特制极晶）为76度左右。望远镜的表观视场如果 大于60度（也有别的标准），可以称为广角。对于广角，存在两种 观点，一种认为人眼的视场大约是50度，视场不小于这个值就可以 了，最重要的是要保证清晰，主要的西方厂商都持这个观点，所以他 们的产品一般都不在广角上下功夫，一般都中规中矩，把表观视场做 到50-60度，其实厂商并非不能做大，很多时候是把成像稍差的边缘 部分人为遮掉了。我觉得这倒是没有必要。不过也有例外，比如著名 的leitz

3、望远镜，6x24的视场达到12度多。表观视场72度。是一 个很小巧成像很好的广角望远镜，可惜现在不生产了。另一种观点是 认为，广角的边缘虽然成像不很好，但是有总比没有强，而月广角本 身和中心视场的分辨率没有矛盾（比如俄罗斯迷彩广角的中心成像就 很好，据我比较好于贝戈士）。木人就支持后一种观点，因为广角不 仅看起来敞亮，而且会给目标搜索带来很大的便利，追踪移动物体以 及看人场面的演出或者球赛更是不可少。找到口标要仔细看只要移到 视场中心就可以了，更何况人眼周围感光细胞的分表率木身就不如中 心的黄斑区（周围是杆状细胞，对微弱光线敏感，但是色觉和分辨率 远不如中心的锥状细胞）。所以我希望一方面俄罗斯

4、能够完善广角望 远镜（说实在话，那个外观我不太喜欢，迷彩的外皮不如改成同厂的 高倍系列的外皮，目镜和调焦各部分的配合也总觉得松垮垮的，背带 环更不用说了）。也希望西方名厂和能够重新生产高质量的广角望远 镜。但是有一点就是不能为了广角过度牺牲别的方面的性能（比如有 一种7*50的广角望远镜体积重量都非常大，稍后我将解释原因）。上面说了这么多，那么我们来看看是哪些因素影响了望远镜的视场尤 其是表观视场。望远镜作为一个串列的光学系统，每个部分都会影响 它的性能，同时也存在着瓶颈效应，比如个广角的目镜装在很小的 接口上视场还是大不了。望远镜的目镜,物镜，棱镜都会影响表观视 场。首先是目镜，貝鐘对于表观

5、视场的影响是最直接的，特别是对高 倍望远镜，实际视场比较小，物镜和棱镜的影响是可以忽略不计的。 目镜的结构主要有儿种：最低档的望远镜用的是两片两组冉司登结构 r （为方便说明其结构，用1-1表示其构成，以下同），可用视场为35-45度，色差和像散都很大。稍好一点的有凯尔纳目镜k （2-1,或 者1-2）,视场有40-50度。阿贝无畸变or （3-1）,普罗素目镜pl（2-2）在表观视场不大的较好望远镜里也有采用。其中俄罗斯全天 候望远镜的目镜就是阿贝无畸变的变种，但是好像人眼反而不太适应 这种边缘不变形的感觉。在中高档望远镜里采用最多的是er爱乐弗 目镜（2-1-2）,可以有60-75度的视场

6、，但是边缘像散较大。国外 的高档望远镜包括顶级产品也大多采用这种结构或者其变体（如6片 结构）。由于望远镜主要是肉眼观测器材，所以其边缘的像散可以忍 受。以上这些目镜最晚在本世纪前期就都出现了。另外，在天文领域， 从80年代开始出现了一系列新型的口镜，比如televue的rmgler 口 镜，可以做到82度非常平坦的视场，边缘像质依然优秀，像散比er 低一个数量级。要是有一天能够装到双筒望远镜上。（当 然价格也是很荒诞的）。此外俄罗斯有种对空指挥用的15x110大双 筒，目镜表观视场达到了将近90度！（8片5组1-1-2-2-2结构）。 类似的产品我国军队里也有装备。南京天文仪器厂也曾经生产过

7、几种 超广角目镜，我用过个用于观测人造卫星的广角望远镜，实际视场 达到17度，表观视场超过80度，边缘的像质仍然不错，不过这个目 镜的直径有6cm多。此外，冃镜最外片的直径和出瞳距离也会对表观 视场产生影响，如果出瞳很大，那么最外片的目镜片也必须较大。 相对而言，物镜和棱镜对望远镜视场的彩响时次要的，但是在中低倍 吋却往往起着制约作用。这是由于在低倍时实际视场比较大的缘故。 物镜出射的光束向后逐渐收缩，在焦平面上形成一个和实际视场对应 的亮圆。如果实际视场很大，那么这条光路就会收到棱镜的遮扌当，而 增大棱镜就会使望远镜的体积和重量都增大很多。美国海军曾经少量 装备过一种视场为10度，表观视场为

8、70度的广角7x50望远镜，用 了很大号的棱镜，物镜焦距也比较短。结果就是体积（宽度和厚度） 要比一般的望远镜人了很多，重量更不必说。如果一个7x50 10度望 远镜的物镜焦距是20cm,它的焦平面跨度就是3. 5cm,棱镜的底边长 至少也有7公分，如果要求棱镜完全不遮挡视场（实际上的望远镜很 多都会有一点遮挡，只是不明显而已），那么棱镜底边就需要有8公 分以上。这种矛盾在望远镜倍数越低，口径越大时就会越突出。此外， 口径越人，就好比照相机的光圈越人，周围的像质就会越差，可用视 场会减小。所以，对于中低倍望远镜來说，口径越大，视场越小。（这 一点很多人都搞错了！）这就是为什么8x30的62有8

9、. 5度的视场（68度表观），而7x40的95就只有8度（56度表观）。而西方普 遍装备的航海和军用7x50望远镜（其实也包括中国的装备73。74o zeiss jena 7倍）视场都只有7度到7度半（50度左右的表观）。 这就是视场不得不对体积重量做出的妥协。其实广角望远镜最大的设 计难题往往不在于目镜组的设计，因为目镜组设计比较成熟，往往是 现成的，直接根据需要从手册里选取稍加以改动就可以用。难题往往 在于物镜，棱镜，目镜的配合，使得视场的遮挡尽可能少而棱镜体积 又不会太大，同时不损害其他的性能。这就象搭配电脑，最难做的不 是找-个快速的cpu,而是让各部分性能尽量均衡以便能够发挥出各 部分应有的性能。从这点讲，俄罗斯的广角系列的光学设计是很成功 的，采用了稍大的棱镜，加上缩短棱镜室的长度配合广角