1. 概述

所谓的大双筒望远镜,一般是指口径大于 60mm 或者单纯是因其重量或体积等因素无法直接手持观测,需要上架使用的一类双筒望远镜。

大双筒望远镜大体可分为固定倍率和可更换目镜这两种类型。

图源CN

主流的大双筒望远镜(这里特指在天文观测领域,不考虑观景等其他需求),定位是中低倍率广角巡天、深空天体观测这类应用场景;或者是月面观测,追求月球漫步般的视觉体验;但也有极少数追求双筒高倍率观测的爱好者。

以我个人的经验观点来看,双筒望远镜本身并不太适合高倍率使用(但不是不能),这是其光学结构与其体积重量对跟踪装置要求较高等因素所共同决定的,反倒是大口径单筒望远镜加双目头相对更适合高倍率观测。

很多时候,认准器材本身的适用场景,明确观测需求,可以避免很多无意义的折腾。

这里再次推荐一下我之前写的双目系列文章:

双目系列文章 12 篇

双筒望远镜,涉及一对望远镜成像系统的合圆合像问题,对光轴的平行度有一定的要求(理论上需要达到角秒级同轴指向误差,通常精度在10~20角秒以内),但是一般的机械加工很难直接达到这样的精度,这就需要依赖光调节(棱镜调节或者物镜偏心环等)这样的补偿机构。合格的厂制双筒望远镜的光轴,在出厂前都是经过严格调校的。

保罗双筒望远镜的棱镜调节机构 图源CN

对于观测目标的远近以及双筒物镜的轴间距带来的成像视差问题,除了像反保罗这种物镜轴距较小的双筒结构设计,有时还需要专门的视差补偿结构,例如宾得的虫虫镜(Pentax Papilio)会在调焦过程中动态调节两侧物镜光轴的平行度。

但是市面上的大型双筒望远镜在设计上一般是不考虑这一点的,普遍是保证 10 米到无穷远的合像范围,因为这个区间内基本可以忽略视差带来的影响。

图源Pentax

2. 定倍大双筒望远镜

2.1. 小型哨所镜

定倍大双筒在国内市场上最常见的是小型哨所镜。哨所镜本身是一种非民用的专业领域观察镜,当下常见于景区或高层建筑的投币型观景双筒望远镜算得上其变种之一。

小型哨所镜可以说是民用缩小款,外观上也可以认为是手持保罗双筒望远镜的放大版。其普遍特征是:物镜口径在 60-120mm 之间, 保罗棱镜转像,直视结构,固定倍率(或者是可切换的几个固定倍率)。

星特朗天神系列大双筒望远镜,图源电商平台

这类双筒望远镜,在最近几十年中曾有过非常多的经典型号,例如尼康的 SP 系列等,可惜绝大多数均已停产。

Nikon 10×70IF HP WP  图源imaging.nikon.com

我个人的第一台大双筒望远镜也是小哨所镜,那还是在十多年前的大学时代。

这是当年北旅老道出品的一款 20×80 哨所镜,做工还不错,比同时期的天狼牌整体上要好一个档次,价格也很实惠,标称的 3.7° 视场算得上是超广角。
这支大双筒曾陪伴过我一个学期,巡天观测的整体体验也算得上舒心,可惜色差偏大,星点质量一般。

小型哨所镜,根据其售价档位不同,做工方面会有很大的差异。一般口径在 80mm 以上时,这种大双筒都会增加中轴连杆,以增强稳定性。

可惜中轴结构的加固强度相对有限,尤其是镜体材质非金属时,物镜端的中轴连接处非常容易松动,甚至是断裂,严重影响同轴度和整机的可用性。

所以选择这类大双筒望远镜时,一定要了解其材质和做工,不能只一味贪图便宜。

当前市面上,已经有很多新型的哨所镜,做了结构设计改良,虽然价格要贵很多,但相对还是值得考虑的。

当年对于双筒望远镜的光学追求之一就是FMC,即全表面镀膜,可惜即便到了现在,依旧有很多新款双筒望远镜,还是做不到全表面镀膜,这对于观测视觉体验会有极大的折损。

2.2. 直视观测的问题

这类哨所镜对于天文观测的一大挑战就是高角度观测时的直视问题,需要较高的三脚架以及柔韧的颈椎才能胜任。

图源space.com
针对这个问题,一种简单的方法就是利用反射镜改变观测角度,让“仰望”变成“俯视”,但代价就是,方位感会略显混乱;而且,为了保证成像质量,这块大反射镜,应该选择前表面镀膜的光学镜片,一般日用的镜子都是背面镀膜的,且平整度很差,会产生重影等问题干扰成像。投影仪用的反射镜可以解决上述问题,且价格相对低廉,适合 DIY。

图源CN

图源 Building and Using Binoscopes 一书

另一种方法就是借助三脚架悬臂,悬臂可以增加直视观测的舒适度,这在 双筒望远镜使用指北1:摄影横轴(摇臂、悬臂)的妙用 一文中有所提及。

双筒望远镜的悬臂,有大量的 DIY 方案,也可以用摄影摇臂、显示器悬臂等器材改装替代。

市面上也有成品悬臂可以选择,只不过价格要贵一些。
图源skyatnightmagazine.com

当然,悬臂搭配躺椅一起,观测体验才会更加舒适。

图源garyseronik.com


图源CN
有一款名为 StarChair 3000 的专用观星椅,可以安装大型双筒望远镜使用,椅子整体是电动控制的,可以像经纬仪那样执行goto,这是太空遨游般的体验,但其售价在十多年前就高达 7000 美元,非常奢侈。
图源CN

观星椅同样也可以考虑 DIY,市面上有很多成品躺椅可以用作改装的基座。
图源CN

2.3. 大型双筒观察镜

在业余天文圈内,曾有一些大型双筒观察镜红极一时,这类双筒的口径大于 120mm,中低倍率且视场较大,例如当下依旧在售的 FUJINON LB150 和 Nikon 20×120 IV。

这类大型双筒观察镜非常适合用作寻彗镜,曾在业余天文学的目视寻彗领域,发挥了巨大的价值。目视寻彗随着天文摄影等技术的发展,已经逐渐淡出了历史舞台。

图源 Hunting and Imaging Comets 一书


美国已故传奇彗星猎人Don Machholz  图源donmachholz.com 

图源fujifilm.com.cn官方宣传手册

FUJINON LB150 原本是船载海事观察镜,有 25 和 40 倍两款,还可以定制,因“百武彗星”的发现而一战成名。

日本已故天文爱好者百武裕司先生,利用该款双筒望远镜,于 1996 年目视发现了著名的“百武彗星”。

图源telescope-museum.com

Nikon 120mm 口径大双筒望远镜和 FUJINON 基本是对标的产品,有 20 和 25 倍两款。
图源imaging.nikon.com官方宣传手册

这款大双筒也因其出色的光学素质而广受爱好者们的喜爱。

3. 可换目镜大双筒望远镜

可换目镜的大双筒望远镜算得上近些年目视爱好者们的新宠,国内的天虎、ES、拉玛等众多品牌云集,当然其价格并不算亲民。

天虎牌大双筒望远镜

【器材折腾】大双筒望远镜之路(1)——入门篇

一台大双筒望远镜所带来的目视观测体验是无与伦比的,如果目镜可更换,意味着使用者可以替换更高品质的超广角目镜,这可以充分发挥出双筒望远镜所特有的优势。

然而在十几年前,这类双筒望远镜在国内相对稀缺,除去 Vixen(品牌介绍参考:【双筒观略】Vixen和10x50SW超广角双筒望远镜)生产的 BT 系列,就只有“仿宫内”或者 RA 系列。

3.1. Vixen BT

Vixen BT 系列有 BT80、BT81S 和 BT125 等常见的几款,数字代表口径,当然也有 BTED70S 和 BT126SS 等高端型号,除非特别标注,物镜大都是普消。

BT81

BT126SS

需要特别注意的是,除去近些年该系列的新款支持标准的 1.25 英寸目镜接口,大部分老款并不支持天文标准的目镜接口,需要自行改装。

Vixen BT 在以前是为数不多的选择之一,如今和国产的新品相比,性价比并不算太高,但其做工和光学还是靠谱的。

3.2. 宫内和“仿宫内”

日本的宫内光学 Miyauchi 创立于 1970 年,以生产双筒望远镜为主,其生产的镜子有着标志性的银色镜筒和绚丽的透镜镀膜颜色。

图源starclick.ne.jp

下面是宫内生产的具有代表性的几款大双筒。但宫内大部分大双筒都是固定倍率的,即便是可换目镜的大双筒,其目镜也是特制的,并非标准的天文 1.25 英寸接口。很多爱好者都会选择改装接口,以扩展其用途。
BJ-100i 图源ebay

BS-77 图源ebay

BR-141 图源binomania.it

BS-60i 图源CN

宫内生产的小双筒望远镜,有着颇为华丽的外观设计,因而备受收藏爱好者们的青睐。
图源CN
宫内光学于今年 3 月份正式宣布停产,这也算得上是一个时代的终结。如今,宫内光学的产品依旧有着很高的收藏价值和实用价值。

图源opt-miyauchi.co.jp


“仿宫内”是国产针对宫内大双筒望远镜的仿制品,这类仿品有多个贴牌和改良款,例如“新仿宫内”或者简称“新仿”,也有与之相似的 RA 系列等。
这些国产大双筒,虽挂名是仿品,但和原版还是有着一定的差异。但在当年以其相对低廉的售价,打开了国内的市场。不少目视爱好者的第一台大双筒望远镜,可能都是这个系列的其中一款。
老道款新仿 图源牧夫

朗锋款新仿 图源牧夫

RA100 图源牧夫

imufu出品RA88和RA100 图源牧夫
3.3. 新时代大双筒望远镜
近几年的天虎、ES和拉玛等品牌,出品了一些新型大双筒望远镜,这类大双筒主打光学品质,物镜普遍采用低色散玻璃(ED)透镜,目镜均为标准的天文接口规格。

ES大双筒望远镜 图源电商平台
随着国内目视爱好者的数量的增加(其中不少是观景或者观鸟爱好者),这类大双筒望远镜也逐步扩大了内陆销售市场。
我曾在几年前购买过一台天虎牌 82APO 大双筒望远镜,这台大双筒给我留下了十分深刻的印象。在【双目新篇】探索中小型双目望远镜在城市观星场景中的实用性 一文中详细地描写了一些实际体验和感受。
在 8 级光害的市区,使用大双筒目视球状星团依旧有着不少的乐趣。武仙座 M13 球状星团,在 82APO 的视野中,可以分辨出边缘的恒星,星团悬浮在暗淡的夜空中,在双筒视野内,会有一种立体感错觉,再借助双眼叠加效应,其目视效果会明显好于 127mm 口径望远镜的单目目视效果。

使用大双筒目视月亮也十分有趣。峨眉月时,月球灰面由于地照现象而十分明显,双筒目视,能明显分辨出月球的球体外观。

即便是略高的倍率(下图为 120 倍),这款大双筒也有着不错的光学效果,月面地形目视感觉更加立体。

总之,如果你预算充足,追求中低倍的巡天的乐趣甚至是深空天体探寻,新时代的大双筒望远镜会非常适合。82mm 口径以下,便携性很不错,配合一台中型液压云台和摄影脚架,再加几对目镜,两个背包就可以徒步外出观测。

如果是更大口径的双筒望远镜,相对就只适合有车人士了。

下图是我朋友的天虎 150mm 口径大双筒望远镜,这款大双筒配备了 2 寸目镜接口,非常适合深空天体观测。

月球目视观测,则需要配合减光滤镜。镜子成像锐利,可惜目镜后拍摄并不能还原目视体验。

4. 大双筒望远镜的转像结构

一般的小型双筒望远镜或是小型哨所镜,其转像棱镜普遍是常规保罗棱镜。

图源CN
但也有一些小型双筒望远镜会选择二型保罗棱镜(Porro II prism),因为二型保罗棱镜是一体结构设计,稳定性相对更好。
Porro II 图源wiki
而且,二型保罗棱镜可以用相对更小的体积可以做到更大的横向偏轴,更适合大型双筒望远镜使用。大口径望远镜受限于物镜尺寸,转像棱镜需要偏转光路,缩小双轴出瞳间距以匹配人眼瞳距(一般是 50-70mm之间)。
Vixen BT和云光哨所双筒内同样结构的二型保罗棱镜 图源CN 
宫内双筒内的二型保罗棱镜 图源CN

如果考虑高仰角观测,就需要再增加一块棱镜去改变光路的角度。
以前的大双筒望远镜,45° 转像会选择半五棱镜配合二型保罗棱镜一起,二型保罗棱镜靠近目镜端,因为大体积的半五棱镜结构相对简单,造价更低。
这种结构在现如今很多观鸟镜中仍在使用,只不过是半五棱镜靠近目镜端,转像棱镜会使用常规保罗棱镜。
图源CN 下同

90° 转像就是五棱镜配合二型保罗棱镜一起,五棱镜和半五棱镜具有相似的光学特性,具有空间对称性,在偏转光路角度的同时,保持图像的方向不变,即不会引起图像的倒置或镜像。起到正像作用的还是靠近目镜端的二型保罗棱镜。

新型的大双筒望远镜则会使用屋脊棱镜配合斜方棱镜实现转像。这种结构相对上述的老方案可以实现更大的通光孔径和视场。

45° 屋脊棱镜和 90° 屋脊棱镜都可以实现全正像,斜方棱镜靠近目镜端,只用作瞳距聚合调节,不改变像的方向。

新型大双筒望远镜内部会有一对体积巨大的屋脊棱镜,与天文望远镜常见的屋脊棱镜式天顶镜不同的是,其成像光路是避开屋脊线的,也就是对称(或非对称)分开使用同一块棱镜的左右两半区域,这种设计有效规避了由于屋脊角度加工误差可能引发的合像误差问题,提升了双筒望远镜的成像一致性和稳定性。

下图是 APM150 大双筒望远镜的光路图,即为上述描述的简单示意。

图源CN

APM 大双筒望远镜(天虎同款)拆掉目镜接口部分后,就可以看到内部的一对体积巨大的屋脊棱镜,还能看到棱镜通光孔的位置在棱镜的一侧。

APM双筒内部的大型  

45° 屋脊棱镜 图源CN


目镜口结构内部集成了瞳距同步调节机构和斜方棱镜。
图源CN
宫内 BR-141 大双筒望远镜内部的斜方棱镜,其棱镜尺寸达到了 32mm。
90° 双筒望远镜内部同理,也有一对体积巨大的屋脊棱镜。
图源CN
目镜瞳距同步调节机构非常简单,并不是齿轮结构。
图源CN

5. 结语

至此,关于大双筒望远镜的入门基础内容就告一段落了,本文并非单纯的大双筒望远镜的选购或使用指南,而是更偏向器材爱好者们的技术内容整理。

由于现有的资料分散、内容碎片,本文引用了大量网络素材,整理过程耗时颇多,转载请注明出处。在此特别感谢世界各地天文爱好者们的经验积累和无私分享。

如果你已经经历了上述的器材探索之路,那么下一步很可能会迈入 DIY 阶段,以满足更深层次的个性化需求,这也正是我大双筒望远镜之路。关于松本正像系统及其他进阶内容,敬请期待本系列的后续文章。