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與單筒望遠鏡分別

與單筒望遠鏡相比，雙筒望遠鏡可給使用者一種立體感：它在使用者的每只眼睛里產(chǎn)生一個稍許不同的圖像，這兩個圖像在使用者的腦中合成一個有深度知覺的總圖，使用者可以以此來估計距離。在使用時雙筒望遠鏡用起來也更舒服，使用者不必合上一只眼睛或者使用一個擋板來避免視覺上的混淆。此外穩(wěn)定地持和平穩(wěn)地移動雙筒望遠鏡比起持單筒望遠鏡更容易，因為雙手和頭部這三個點的可以形成一個穩(wěn)定的平面，持單筒望遠鏡時這三點位于一線上。

光學(xué)設(shè)計

伽利略式雙筒鏡

  伽利略式雙筒鏡

  伽利略式雙筒鏡

幾乎在望遠鏡剛發(fā)明的17世紀，就已經(jīng)開始探索如何將兩只望遠鏡平穩(wěn)的架設(shè)在一起了。早期的雙筒鏡都是伽利略式的光學(xué)設(shè)計，使用一個凸透鏡和凹透鏡來制做。伽利略式的好處是影像是正像，但是視野狹窄，放大倍數(shù)也不高。這種型系的結(jié)構(gòu)目前依然使用在便宜的模型望遠鏡和觀劇鏡上。

普羅棱鏡雙筒鏡

  雙普羅棱鏡設(shè)計

這是以意大利的光學(xué)工程師伊納濟歐·普羅為名的，他在1854年獲得了這項正立影像設(shè)計的專利權(quán)，稍后在1890年代卡爾·蔡司的光學(xué)公司使用兩個普羅棱鏡以Z字型的排列制造出高品質(zhì)的雙筒鏡。這型的特征是有寬廣的視野，而物鏡端產(chǎn)生的分離在目鏡端予以良好的抵銷掉。普羅棱鏡的設(shè)計有折疊光路的好處，使得有形的長度比實際的焦距長度短，而物鏡之間更寬廣的空間，產(chǎn)生了更好的景深感。

倒立普羅棱鏡式（Inverted Porro prism）的內(nèi)部光路一樣，只是物鏡比目鏡更靠近一起。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)較為緊密、小巧，而缺點是立體感不佳。由于受結(jié)構(gòu)所限，口徑不大，一般來說質(zhì)素較次。

屋頂棱鏡雙筒鏡

  阿貝-柯尼"屋頂棱鏡"的設(shè)計

使用屋頂棱鏡設(shè)計的雙筒鏡也許早在1880年代就已經(jīng)由阿基里·維克托·埃米爾設(shè)計出來了。多數(shù)以屋頂棱鏡制做的雙筒鏡不是使用阿貝-柯尼棱鏡（以恩斯特·阿貝和艾伯特·柯尼為名，卡爾·蔡司在1905年取得專利），就是施密特-別漢棱鏡（在1899年發(fā)明）來折疊光路和使影像正立。與普羅棱鏡比較，他們的視野較狹窄，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格也較昂貴，物鏡和目鏡幾乎就在一條軸線上。

普羅棱鏡與屋頂棱鏡

除了價格和輕便性之外，在這兩種設(shè)計上還有反射和亮度上的差異。在相同的放大倍率、口徑和光學(xué)品質(zhì)下，因為內(nèi)在的在光路上的吸收率本質(zhì)因素，普羅棱鏡的雙筒鏡的影像會比屋頂棱鏡的雙筒鏡明亮。過去屋頂棱鏡式的缺點很多：首先其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，光線共反射六次，有較多的光度損失。此外，當光從鏡面反射回來的時候，其相位會改變（phase shift）。部分光會被部分偏振化（polarisation）。當兩束部分偏振化的光相遇互相干涉的時候，光度會再損失（相消干涉效應(yīng)，destructive interference），令屋頂棱鏡和同級普羅鏡比就會暗一些，成像偏軟。但是，從2005年起，因為使用了新的鍍膜技術(shù)，使用最佳的施密特-別漢棱鏡的屋頂棱鏡雙筒鏡，在光學(xué)品質(zhì)上已經(jīng)可以媲美普羅棱鏡的雙筒鏡，在不考慮他們的高價格下，看來屋頂棱鏡雙筒鏡將占有輕便型的高品質(zhì)雙筒鏡市場。歐洲主要的光學(xué)廠家（徠卡、蔡司和施華洛世奇）都停止了普羅鏡的生產(chǎn)線；日本的廠家（尼康、富士等）也可能跟進。

光學(xué)參數(shù)

  在棱鏡蓋板上列出的參數(shù)說明這架雙筒鏡的倍率是7倍，口徑50毫米，在1000碼的距離處視野寬為372英尺。

雙筒鏡常為了預(yù)期的特殊用途而被設(shè)計。一般雙筒望遠鏡都有標示物鏡口徑、倍率與視場等數(shù)據(jù)。比如標示“7×50”說明該雙筒望遠鏡倍率為7倍，物鏡口徑為50毫米。望遠鏡的成像質(zhì)量以及實際分辨率則由其鏡片質(zhì)量與廠商制作工藝決定。這些不同設(shè)計的一些光學(xué)參數(shù)（有些會標示在雙筒鏡的棱鏡蓋板上）如下：

物鏡口徑

物鏡的口徑可以決定能吸收多少的光線來成像，通常是以毫米（mm）來表示。

集光力是指物鏡收集光線比肉眼強多少倍的能力，公式是：物鏡面積 / 瞳孔面積（7mmx7mm）。然而鍍膜、制作精度也會影響光度。一枝優(yōu)秀的10x40的光度可能比中級的10x50高。

倍率（Magnification）

倍率計算公式：物鏡焦距 / 目鏡焦距

倍率是物鏡的焦距除以目鏡焦距的商，這是線性的放大倍率（有時會以直徑來表示）。例如，倍率為7的，就如同將物體拉近7倍距離的影像。倍率的數(shù)值將取決于雙筒鏡在設(shè)計時的用途。手持的雙筒鏡在設(shè)計時倍率可能較低，以減少因手持造成的震動所致的畫面模糊。提高放大率會使視野相對應(yīng)的減小。倍率越高，手持抖動所造成影響的可能性也越明顯，因此對于觀景來說，放大率小（7～10倍以下）的雙筒鏡效果有時甚至更好，因為它們比起高倍率的而言畫面更為穩(wěn)定。一般來說10倍乃是一般人之極限。

經(jīng)常會以放大率X口徑的型式來表示雙筒鏡的特性，也就是顯示為7×50，并顯示在棱鏡的蓋板上。

一般雙筒望遠鏡放大率8倍以下的為最好，它們能提供足夠放大率，同時手持也不太費勁。大多數(shù)人可以穩(wěn)定地拿它們。7×30或8×30的雙筒望遠鏡對白天使用已非常足夠?？趶?0或50毫米的雙筒望遠鏡在夜間提供較好的亮度。夜間使用的（如用在觀星上）雙筒望遠鏡若需更高放大率的話，需更高口徑。

手持的雙筒望遠鏡最小的是3×10的伽利略觀劇鏡，一般戶外最大的放大率在7至12倍之間，口徑在30至50毫米之間。更大的雙筒望遠鏡一般需要一個支柱，比如天文愛好者使用的約150毫米的雙筒望遠鏡。有一些天文愛好者也制造過更大的反射或者折射的雙筒望遠鏡，其效果有好有壞。

視野

雙筒鏡的視野取決于它的光學(xué)設(shè)計，通常他顯示的是線性的數(shù)值。例如標示為在1,000碼（或1,000米）的距離時看見的寬度為多少英尺（或米），或是直接標示可以看見的視野角度。

出射光瞳

倍率計算公式：物鏡口徑（mm） / 倍率

當你手持雙筒鏡使目鏡離雙眼一段距離時，你會見目鏡中央有一個圓型光點，其余地方為黑色，這光點就是出射光瞳。 雙筒鏡經(jīng)由物鏡收集的入射光會集中在目鏡，也就是由出射光瞳射出，射出的直徑就是出射瞳的孔徑，其大小即為物鏡與倍數(shù)相除的商值。出射光瞳越小，代表影像較光亮，較易看到影像。若出射光瞳太細，會使影像難于觀測。要最有效率的使用收集到的光線并有效的提高亮度，出射瞳的直徑應(yīng)該與充分張開的虹膜直徑一樣大。人眼的虹膜最大直徑—大約是7 mm，但會隨著年齡的增加而減小。如50歲的人瞳孔夜間中擴到最大亦只有5mm。因此，比這個值高的出射光瞳會浪費部分的光。出射瞳太大會是浪費掉收集的光量，而且在觀察小天體時，出射光瞳太大會降低反差，尤其在觀察暗弱天體時十分不利，所以在白天使用出射瞳約3mm的就足夠了。目前較普遍的出射光瞳為5毫米，比如10×50或者8×40。但是，較大的出射瞳能使眼睛更容易對準光束，并且能避免突然進入黑暗邊緣的暈邊現(xiàn)象。

適眼距

適眼距是從真實的目鏡到后方仍能清晰看見影像的距離，在這個距離之內(nèi)觀測者看見的影像沒有暈散開的現(xiàn)象。通常目鏡的焦距越長，適眼距也會越長。雙筒鏡的適眼距一般都在幾毫米至2.5公分的范圍內(nèi)，這個距離對戴眼鏡的觀測者非常重要。通常，需要較長的適眼距才能讓戴著眼鏡的觀測者依然能看見完整的視野，而不是只看見片段的范圍。在使用時，適眼距太短的雙筒鏡也很難讓觀測者維持平穩(wěn)的進行觀測。

光學(xué)鍍膜

 美國海軍的雙筒鏡

由于雙筒鏡可以有多達16個空氣與玻璃交界的表面，而每個表面都會造成光線的損失，因此鍍膜的品質(zhì)對影像的質(zhì)量影響極大。光線在不同物質(zhì)內(nèi)有不同的折射率，因此在穿過不同物質(zhì)的交界面時，會有部分被反射和部分透射并被折射（此處是玻璃和空氣的交界面）。任何一種需要呈現(xiàn)影像的光學(xué)儀器（望遠鏡、照相機、顯微鏡等），在理想上是不要反射任何光線；取而代之的是應(yīng)該以所有的光線來成像。經(jīng)過反射之后抵達的光會散布在觀測者的視野內(nèi)，降低影像與背景環(huán)境間的對比。經(jīng)由在界面上的光學(xué)鍍膜處理，雖然無法完全消除，但可以減少光線的反射。光線在進入或離開玻璃時，每次大約都會有5%被反射回去。這些"迷途"的光線會在雙筒鏡的內(nèi)部到處亂闖，使影像模糊而難以觀看。在透鏡上鍍膜可以有效降低反射的損失，最后可以獲得一個更加明亮和清晰的影像。例如，經(jīng)過良好鍍膜處理之后的8x40雙筒鏡的影像，可以比未曾鍍膜的8x50雙筒鏡更為明亮與清晰。雖然光線一樣在儀器的內(nèi)部被反射，但是在比例上已經(jīng)降低到微不足道得可以忽略的程度。對比也因為絕大部分的內(nèi)部反射都被消除而獲得改善。

傳統(tǒng)的透鏡鍍膜材料是鎂氟化物，可以使反射率由5%降低至1%?，F(xiàn)代的透鏡鍍膜，包含復(fù)雜的多層鍍膜，不僅可以使反射率降低至0.25%，還能讓影像有最大的亮度和原本的自然顏色。在屋頂棱鏡，抗相位轉(zhuǎn)移的鍍膜技術(shù)，在對比的改善上非常有效。目前使用在雙筒鏡上的鍍膜處理，有下列幾種層級：

鍍膜光學(xué)：一個或多個表面有鍍膜。

全鍍膜：所有的空氣與玻璃交界的表面都有鍍膜，但是如果使用塑膠的透鏡，可能沒有鍍膜。

多層鍍膜：一個或多個表面有多層的鍍膜。

全多層鍍膜：所有的空氣與玻璃交界的表面都有鍍膜。

相位修正棱鏡鍍膜和電介質(zhì)棱鏡鍍膜以減少反射的技術(shù)，是最近（2005年）才有效的新技術(shù)。

機械設(shè)計

對焦和調(diào)焦

使用雙筒鏡觀看的物體，距離不是固定不變的，所以必須有聚焦的功能。傳統(tǒng)上，有兩種不同的方法來調(diào)整焦點："獨立調(diào)焦"（IF）和"中央調(diào)焦"（CF）。"獨立調(diào)焦"的雙筒鏡在個別鏡筒的目鏡上都可以改變與物鏡的距離。被設(shè)計在惡劣環(huán)境下使用的雙筒鏡，如軍用的，都會使用獨立調(diào)焦。另一種類型為中央調(diào)焦，由一個中央調(diào)焦的輪軸同步改變兩個目鏡與物鏡的距離，之后可以進一步對二個目鏡中的一個進行調(diào)整，以校正兩眼之間的差異（通常在目鏡的基座上調(diào)整），也就是屈光度的差異。因為可以一次對兩眼近型調(diào)整，所以一般的使用者偏好此一類型，特別是個人專用的情況下，因為一旦作過屈光度的調(diào)整之后，在重新對不同距離的物體聚焦時，只要透過中央的調(diào)整輪就可以一起移動兩個鏡筒的焦距，而不用再調(diào)整目鏡了。

也有稱為"自由焦點"或"固定焦點"，不需調(diào)整焦距的雙筒鏡。因為它們的景深從足夠近的距離直到無窮遠，而且能確實的將影像維持在一定的品質(zhì)上，特別是在中間的距離上（不全然是如此）。

變焦雙統(tǒng)鏡在原則上是一個很好的想法，但在實務(wù)上并很難制做出高品質(zhì)的產(chǎn)品。

現(xiàn)代的雙筒鏡多數(shù)絞鏈的結(jié)構(gòu)，可以配合觀測者兩眼調(diào)整目鏡間的距離，舊型的則缺乏此種功能。

影像穩(wěn)定

利用影像穩(wěn)定的技術(shù)可以減少雙筒鏡的震動，對高倍率的使用者大有幫助。改變影像呈現(xiàn)的位置，或借助于安裝在內(nèi)部的陀螺儀或慣性回轉(zhuǎn)儀和驅(qū)動器所提供的動力，可以消除突然的震動或移動的影響。穩(wěn)定儀是否需要工作可以由使用者來決定，這些技術(shù)只需要很少量的動力就可以使影象穩(wěn)定，因此可以讓手持的倍數(shù)高達20X。但還是有些不便之處：

與架在三角架上未做穩(wěn)定影像處理的雙筒鏡比較，影像的品質(zhì)可能不是最佳的；而且當儀器出錯時影像品質(zhì)會變得更糟。

它們更為昂貴，而且電池的壽命不夠長。

當觀察移動中的物體時，不適合使用穩(wěn)定影像的功能。

調(diào)整

經(jīng)過良好調(diào)校的雙筒鏡，當影像經(jīng)由觀測者的雙眼傳送至腦部時，應(yīng)該是唯一的一個三度空間的影像，而不是兩幅有稍許不同的相似的影像。如果不是理想的情況，最常見的，將導(dǎo)致眼睛的不舒適與視力的疲勞，但可察覺的視野無論如何都還是一個圓形的區(qū)域。在電影的場景中，當通雙筒鏡觀看時，常常會用兩個有部分重疊的圓組成的8字型來代表所見到的視野，在實際生活中是不對的。

不同心度可以經(jīng)由對棱鏡的位置做些許的調(diào)整來修正，通常只要轉(zhuǎn)動螺絲而不需要拆開雙筒鏡；或是調(diào)整預(yù)先安置在物鏡組合內(nèi)的偏心環(huán)的位置。雖然在網(wǎng)絡(luò)上可以找到如何進行調(diào)整的資料，但這些調(diào)整工作通常都需要專家在儀器的檢查與協(xié)助下才能完成。

應(yīng)用

  投幣式雙筒鏡

一般用途

手持的雙筒鏡從最小的3x10是伽利略式，用于觀賞戲劇的；倍數(shù)7至12倍都是開普勒式了，口徑30到50毫米，適用于野外活動的。雖然有各種不同的形式，雖然賞鳥人和獵人傾向于喜歡更輕便的屋頂棱鏡，也愿意付出更高的代價，但普羅型棱鏡的顯然仍占盡優(yōu)勢。

許多旅游勝地都會將投幣式的雙筒鏡安裝在有基座的腳架上，供游客投幣后自行操作來更貼近的欣賞景色。在英國，投入20便士通常可以操作兩三分鐘；在美國，一或兩個兩角半的硬幣可以觀看一分半到兩分半的時間。

軍事

  軍艦上的雙筒鏡

雙筒鏡用在軍事上的歷史非常悠久。伽利略式適用途最廣的，但在19世紀結(jié)束前，讓位給普羅棱鏡型。供軍事使用的雙筒鏡一般會比民間使用的沉重些，也會避免使用易損壞的中央調(diào)焦而采用獨立調(diào)焦的對焦方式。棱鏡上也會以層層的鍍鋁來保護，不會在潮濕的時候失去反射的能力。在冷戰(zhàn)的時期，軍用的雙筒鏡還曾經(jīng)安裝被動式的感應(yīng)器，來偵測一些活動的紅外線輻射體；現(xiàn)在一些更新的，還有能遮蔽激光光的濾鏡組。為軍事用途設(shè)計的望遠鏡，有一個視覺上的距離標尺，可以判斷或估計距離。

也有為民用和軍用設(shè)計適合在海上使用的雙筒鏡。手持的模式放大率依然是5至7倍，但是有非常大的棱鏡組和寬大的適眼距。這樣的光學(xué)組合，即使在俯仰和搖晃不定的船上，也能讓使用者在沒有影像穩(wěn)定器的協(xié)助下，或是黑暗中進行觀測。固定式、口徑更大、放大率更高的模式以在船上使用中。

前曾提過，美國海軍曾經(jīng)建造了非常大的雙筒鏡做為測距儀，可以讓海軍瞄準25公里外的目標。但是20世紀后期的激光測距技術(shù)，已經(jīng)使這種用途被淘汰了。

天文學(xué)

雙筒鏡被業(yè)余天文學(xué)家廣泛的使用，特別是便于攜帶的型式，因為它們寬廣的視野用在彗星和超新星的搜尋上非常有效。

特殊的低亮度和物鏡直徑與放大率的比率是天文觀測者最在意的。雖然大的出射光瞳意味著有些光線被浪費掉了，但低的放大倍數(shù)能使視野更為廣闊，適合觀賞大的深空天體，像是銀河、星云和星系等目標。大的出射光瞳也使背景的星空呈現(xiàn)在視野之中，使有效的對比降低，不利于偵查暗弱與遠距離的目標，但與周遭的光污染比較，又顯得是微不足道了。天文學(xué)上對雙筒鏡的使用是傾向于大口徑的，因為口徑越大，越能收集更多的光線，才能看見更微弱的天體。如1996年1月底，百武彗星的發(fā)現(xiàn)者所使用的雙筒望遠鏡口徑高達150mm。觀鳥愛好者和獵人也是雙筒望遠鏡的主要市場。

許多巨大的雙筒鏡是由業(yè)余制鏡者完成的，有些根本就是兩架折射望遠鏡組合的結(jié)果。在專業(yè)的天文界中有一架非常巨大雙筒鏡，大雙筒望遠鏡（Large Binocular Telescope），坐落在美國亞利桑那州，已經(jīng)在2005年10月26日啟用，但是沒有人稱它為雙筒鏡。LBT是由兩架8.4米反射鏡組合成的，毫無疑問的就像觀測者的一對眼睛一樣，兩架望遠鏡同時看一個目標。由于它是分離開的兩個鏡片，所以能擴大視野并收集到更多的訊息。

選擇

理想的雙筒望遠鏡應(yīng)該產(chǎn)生兩個相同的、質(zhì)量絕好的、沒有色差和相差的成像。兩個成像該沒有大小、方向的差別。實際上的雙筒望遠鏡當然多少有些誤差。

最常見的雙筒望遠鏡為8×30。7×50和10×50較適合夜間使用。所有的雙筒望遠鏡至少應(yīng)調(diào)節(jié)良好，兩幅圖像應(yīng)該相配（重合沒有重影），此外使用時舒適，還有一定的牢固性。屋脊棱鏡的雙筒望遠鏡較輕，較小巧，但與相應(yīng)的普羅棱鏡的雙筒望遠鏡相比也比較貴。

充了干燥氣體（一般為氮氣）的密封的雙筒鏡內(nèi)部不會在低溫度下形成凝結(jié)水與生長霉菌。但假如保管不好的話時間長了密封可能會泄漏。有些完全密封的雙筒鏡甚至有防水效果，當然，此類雙筒鏡比同口徑同類型的貴。

放大率和物鏡口徑要根據(jù)使用需要選擇。放大率越高手顫動造成的抖動也越強烈。物鏡口徑越大整個望遠鏡的重量和大小也越高、越大。

口徑并非唯一的重要參考，物鏡、棱鏡上的鍍膜同樣重要。沒有這層防止反射的鍍膜，每次光在通過空氣和玻璃之間的界面時有5%的光會被反射。

影像穩(wěn)定裝置可以使手持的雙筒望遠鏡達到更高的放大率，缺點是它非常昂貴，很大和很重。它們較容易壞，還需要電池驅(qū)動。

與選擇光學(xué)儀器一樣，即使是同一廠商、同一型號的雙筒望遠鏡也可能會有質(zhì)量的些微差別，因此在購買時要特別用心比較。

以雙筒鏡觀測深空天體比以單筒鏡輕便與明亮，故受天文愛好者歡迎，使用的望遠鏡物鏡口徑一般較大（如50mm或以上），可以用三腳架支撐，用以提供一個穩(wěn)定、舒適而清晰的觀測環(huán)境，而專業(yè)尋彗使用的雙筒鏡口徑則更大。

保養(yǎng)與維護

假如雙筒望遠鏡的兩個筒產(chǎn)生的圖像不適當相應(yīng)（光軸不一致），那么使用這樣的雙筒望遠鏡會很不舒服，其效果也不好。其原因可能是因為生產(chǎn)質(zhì)量不好，或者望遠鏡被碰撞過，或者望遠鏡老化變形（此情形很少出現(xiàn)）。使用外部的螺絲可以調(diào)節(jié)內(nèi)部棱鏡光軸來解決，這樣也不需把望遠鏡拆開，但這是檢修師傅修理的專業(yè)程序，這操作會直接改變成像，非一般人能維修。

而平時使用后的雙筒鏡應(yīng)與相機鏡頭、照相機的修藏方法一樣──置于長期干燥密閉的環(huán)鏡中（如放潮箱等）并定時檢查狀況。觀賞與攜帶時亦嚴防碰撞與隨便沾污與擦拭物鏡與目鏡。

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