选购望远镜必备知识（修订版）

感悟自然

近年来，户外活动以及观光旅游，越来越广泛和普及。除了已经买了望远镜的人，还有很多人有购买望远镜的意向，以便户外活动或旅游时，能看到更多、更远的风光。但是，望远镜这水很深，眼花缭乱的广告，让大家不知如何下手。对此，笔者搜集整理了望远镜的基本知识，以及笔者使用望远镜体会，汇编成文，以备买望远镜的人参考。
一、望远镜类型
望远镜可以简单分为以下类型：

观光浏览，只能使用地面望远镜，因为天文望远镜成像是倒像；单筒望远镜，观光很不舒适，最好配合手机使用；双筒望远镜是观光首选。本文以下内容中的“望远镜”均指双筒望远镜(Binoculars)。
1. 伽利略望远镜
伽利略望远镜结构简单，一个凸镜一个凹镜，没有棱镜系统，放大倍数没有超过5倍的。主要用于观剧，近年来基本都是儿童玩具望远镜。

2. 棱镜(Prism)望远镜
棱镜望远镜的物镜和目镜均为凸透镜，与伽利略望远镜相比，放大倍数更大，结构比较复杂，也比较沉重。棱镜望远镜每个筒光路中有两个棱镜，用来校正成像。棱镜望远镜有两种类型：保罗（Porro）棱镜和屋脊（Roof）棱镜。
3. 伽利略望远镜和棱镜望远镜对比 3. 保罗与屋脊望远镜对比 二、望远镜参数及对观测的影响：
1.放大倍数(Magnification)
望远镜的放大倍数是指望远镜拉近观测物的倍数。譬如8倍望远镜，就是把800米远的观测物，拉近到100米处。通俗意义上说，放大8倍就是通过望远镜观测800米处物体，和裸眼在100米处看到的效果相同。当然，因天气条件以及望远镜制作精度等影响，会略有差异。望远镜上通常标着有10×35，7×50等数据。其第一个参数，就是望远镜的放大倍数。望远镜放大倍数过大，很容易发生眩晕情况。倍数 = 物镜直径 ÷ 出瞳直径 = 物镜焦距 ÷ 目镜焦距。下图为8倍望远镜拉近目标示意。 望远镜放大倍数对观测的影响：
⑴ 望远镜倍数过大，会导致图像晃动过大。
手持望远镜，一般以4 ～10倍为宜。超过10倍，手的抖动被放大，导致成像晃动厉害，让人难以接受，不利于目标细节的观测，眼睛也容易疲劳，还会引起头晕、恶心。对于观测者来说，12倍是手持望远镜的极限倍数，而且观察时最好肘部有依托，身体或望远镜依附某些固定物体。理论上12倍及以上的望远镜必须使用三脚架。
⑵ 望远镜倍数与视场成反比。
一般来讲，倍数越大，视场越小，也就是说观察到的区域越小。视场与放大倍数成反比。视场小不利于发现和寻找目标，对于经常变换目标的观测者极其不利。即便是找好了目标，望远镜稍有晃动就容易失去目标。
需要注意的是，望远镜的倍数只是影响视场的因素之一。不同款式的望远镜，由于内部设计的不同，即使是同样口径，同样倍率情况下，视野范围（视场）也相差很远。下面图片为望远镜不同放大倍数下的视场示意。
⑶望远镜倍数与望远镜的亮度成反比
望远镜成像亮度，随放大倍数增大而减小。注意，望远镜的亮度，不仅仅和望远镜的倍数有关系，还与望远镜的透镜、棱镜及镀膜有关系。
⑷望远镜倍数过高会导致出瞳距离小
大倍数，一般通过短焦距的目镜来实现。目镜焦距短，会造成出瞳距离（即镜目间距）小、视在角度小、观察不舒服、不适合戴眼镜者使用等问题。
真假倍率简易鉴别方法：
把望远镜指向明亮处，眼睛远离目镜，可以在目镜上看到一个光亮的圆面，用直尺或卡尺(小心别划伤目镜）测出这个圆的直径，即得到出瞳直径。由于倍率 = 物镜口径/出瞳直径，由此可以计算出倍率。因为测量误差原因，计算出的倍率和标定倍率差不多，倍率可认为没有虚标。
2. 物镜口径(Objective lens Diameter)
望远镜10×35，7×50等指示的第二个参数就是物镜(objective lens)的口径，是指物镜镜片的直径，不是镜筒的外径。
物镜的口径主要影响通光量。物镜口径越大，进入望远镜的光线就越多，亮度就越大，观看到的影像就越明亮，有利于暗弱光线下的观测。但口径越大体积就越大，望远镜的重量及价格也会增加。一般可根据需要在21 ～ 50mm之间选用。下面图片为大小物镜成像明亮度示意。 对于双筒望远镜，按口径可划分为三种类型：紧凑型、中型和全尺寸。
● 口径30mm以下，称为紧凑型望远镜，这种便于携带，但在光线不足的情况下观看效果不佳；
● 30 - 42mm之间，称为中型望远镜，这种望远镜在便携性和低光性能方面取得了良好的平衡；
● 42mm以上，称为全尺寸望远镜，这种望远镜较大较重，但在弱光下表现最佳。
3. 视场（Field of View(FOV)）

望远镜观测到的区域称为“视场”。视场也称视界、视野。望远镜中视场使用了三种方式表示：
● 真实视场(Real field of view)
真实视场，是用角度表示的视场，单位为“°”，也被称为“视角(AOV)”。真实视场是从物镜的中心点测量的可见视场的角度，无需移动望远镜即可看到。该值越大，视场越宽。下图所示的β角就是真实视场。

● 表现视场(Apparent field of view(AFOV))
表观视场，也是用角度表示的视场，单位也为“°”。是指通过望远镜看到的图像角度，它是被望远镜放大的视场角度。表观视场大，即使在高放大倍率下，看到的视野也很宽。上图所示的α角就是表现视场。
● 千米/千码视场
千米视场是指通过望远镜，在前方1000m处观测到的圆形区域。这片区域，无需移动双筒望远镜即可看到。其表示形式是：xxx m @1000m。譬如122m @1000m。它指的是在一千米处可以观测到直径为122米的圆形范围；如下图所示。也有望远镜，使用千码视场来标注望远镜的视场。其形式是“xxx ft @ 1000y”，意指通过望远镜，在前方1000码处观测到的圆形区域。譬如：366ft @1000y是指在1000码处可以观测到366英尺的圆形范围。千米视场和千码视场本质上是相同的，只是单位制不同，一个是公制，一个是英制。
视场大小非常重要，一般来说，视野越宽，越容易找到目标观测物，使得望远镜用起来更舒适。在ISO标准和望远镜的新JIS标准中，表现视场不小于60°的视场称为宽视场，这是选择双筒望远镜的标准之一。由于制造的限制，视场角增加后很容易造成边缘画质不清晰，产生的图像也会有畸变失真的可能，体现到视觉上，就是被观察的物体变形。而如果两者都想好，只能加钱购买顶级产品。但普通人使用的话也没必要太追求大视角。口径和放大率相同的望远镜镜视场往往不同，大视场能给观测带来不少方便。但视场边缘的像质往往较差，价格也较贵。
一般来讲，口径越大，倍率越低，视场就越大。望远镜的视场往往是由望远镜的目镜，物镜口径和倍率来决定的，视场与放大倍数成反比变小。物镜大，视场不一定大，只有出瞳直径相同情况下，物镜大的，表现视场大。事实上，很多望远镜物镜很大，但视场相对却不大。对于一般用途的双筒望远镜，应该在 38-42 毫米之间找到一个平衡点。这个范围，有很不错的视场，同时有足够的光线进入。视场大小关键在于棱镜系统目镜部分的设计，通过特殊的光学结构（即 Bresser SWA）可以增加视野。没有特殊光学结构但具有大视场的双筒望远镜通常在视场的外环上不清晰。通常认为，广角（宽视场）望远镜应该具有： 视角(AOV) 不小于7.5°，或千米视场不小于132m @ 1000m（396ft @ 1000 码）。
不同方式视场的相互转换：
⑴. 真实视场和表现视场相互转换
基于ISO 14132-1：2002标准的视场数据，可以通过公式：tanω'=Γ× tanω获得（根据此公式计算，表现视场大于60°的视场称为宽视场。）
式中： 表现视场：2ω'；
真实视场：2ω；
放大倍数：Γ；
例1，真实视场7.0°(2ω = β = 7.0°)的8倍望远镜的表现视场计算如下：
α = 2ω'= 2 ×tan-1（Γ×tanω）= 2 × tan-1（8 ×tan 3.5°）= 52.1°
例2，表现视场52.1°(2ω' = α = 52.1°)的8倍望远镜的真实视场计算如下：
β = 2ω = 2 ×tan-1（tanω'/Γ）= 2 × tan-1(tan26.05°）/8 = 7.0°
专业提示：如果望远镜上的度数规格没有标注什么视角，请记住，如果它是一个像 6.3 或 7.8 这样的小数字，这是实际的视角——真实视场；如果它是一个像55或68这样的大数字，它是被望远镜放大的视角——表现视场。
⑵. 千米/千码视场和视角相互转换
如果望远镜标注了视角，可根据公式“m =17.45 ×α或ft = 52.36 ×α”计算出千米/千码视场（也可以通过三角函数来计算，譬如：m = tan(α/2)×1000×2）。
譬如视场角7度，换算成千米视场为m = tan3.5×2000 = 122；或m = 17.45×7 = 122。也就是千米视场为122m @1000m；ft = 52.35×7 = 366。也就是千码视场为366ft @1000y；
如果望远镜标注了千米/千码视场，可根据公式“α= m/17.45 = ft/ 52.36”计算出视角α（也可以通过三角函数来计算，譬如：α= 2 ×tan-1(m/2000)）。
譬如千米视场122m @1000m，换算成视角为α = 122/17.45 = 7°；
⑶. 千米/千码视场相互转换：m = 0.3334 * ft；ft = 2.9994 * m。m为公制米数；ft为英尺数。
譬如366ft @1000y换算成公制为m = 0.3334 * 366 = 122；也就是千米视场为122m @1000m。
譬如122m @1000m换算成英制为ft = 2.9994 * 122 = 366；也就是千码视场为366ft @1000y。
4. 目镜（ocular lens，Eyepieces）尺寸
目镜尺寸是指目镜镜片的直径，不是目镜筒直径。一般说来，10 ～ 15mm称为小目镜；16 ～ 19mm称为中等目镜；20 ～ 22mm称为大目镜；23mm以上称为超大目镜。目镜大小直接影响观测感受，大目镜直观感受舒适，更觉明亮，不用眯眼，眼睛不感疲劳；过小的目镜，需要眯着眼睛观看，极为不舒服。下图为目镜大小对眼睛舒适度影响示意。
相同倍数、口径的望远镜，目镜越大，视野越大，出瞳距离也越大，图像分辨率也更高，图像也更清晰锐利。更重要的是，大目镜还有效改善因眼睛位置不正确而产生的昏厥感。当然相同倍数及口径下，目镜大，售价也高。下图是大小目镜观测效果的示意。 5. 出瞳距离(Eye relief)
出瞳距离是指能看清整个视场时眼睛离目镜的最远距离。简单来说就是能看清画面时，人眼距离目镜的距离。如果太短，必须贴近才能看清，长时间观察，会特别不舒服。那么戴眼镜的呢？因为眼镜本身就有距离，所有必须挑选出瞳距离较长的来使用。出瞳距离=镜长*目镜焦距/(镜长+目镜焦距)。
如果出瞳距离太短，则眼睛必须贴近目镜才能看见整个视场，眼睛会非常累，而如果出瞳距离过长且目镜罩太短，则观测时容易出现黑影。长出瞳距离的望远镜适合戴眼睛的人使用。
要戴着眼镜看清整个视场，出瞳距离至少应为14～15毫米。当出瞳距离少于8毫米时，即使不戴眼镜的人使用起来也会感到不方便。
6. 出瞳(Exit pupil)直径
出瞳直径又称为射出瞳孔，也称黄昏因数，就是影像通过望远镜后在目镜上形成的光斑大小。出瞳直径=物镜口径 ÷ 放大倍数。出瞳直径越大，显示的图像越亮，望远镜在低光下性能越好。出瞳直径是低光照条件下，使用望远镜重要考虑因素，在选购望远镜时应尽量选择出瞳直径大的。
我们知道，人眼的瞳孔直径根据环境光线强弱而改变，白天大约是2-3mm，晚上大约是7mm。光线好的白天，如果使用出瞳直径为4mm(8×31)的望远镜，看的会比较清晰，但光线差效果就会大大降低。如果望远镜的出瞳直径7mm(7×50)，看到的图像就像用裸眼看到的一样明亮。 出瞳直径最佳尺寸选择，取决于望远镜使用环境的光线条件：
● 小于2.5mm，明亮日间使用，但舒适性较差；
● 2.5mm ～ 4mm：日间使用；
● 4mm ～ 7mm：日间及低光照环境适用；
7. 近焦(Close Focus)距离
近焦距离简单来说就是望远镜能够看清物体的最小距离。一般我们望远镜都是看远处比较多，所以一些产品近焦距离很大。但像博物馆近距使用场景，近距离观鸟赏花赏草等场景，近焦距离是很重要参数，其数值越小越好。
8. 相对亮度(Relative Brightness)
相对亮度值是通过对出瞳进行平方来获得的。相对亮度越大，图像就越亮。“相对亮度”用来比较不同望远镜的亮度。相对亮度数值越大，图像越明亮。相对亮度 = 出瞳的平方。下表是几种常见常见倍数、口径望远镜的相对亮度值。
从此表可以看出，相同口径下，放大倍数越小，相对亮度值越大；相同倍数下，口径越大，相对亮度值越大。
注意，“相对亮度”仅是对望远镜成像时应该有多亮的理论计算。望远镜的实际亮度，不仅与望远镜的倍数有关，还与望远镜的棱镜、透镜材质以及镀膜情况有关。
9. 暮光因子(Twilight Factor)
暮光因子用来衡量望远镜是否适用于低光条件下。暮光因子低于15则表示该望远镜，不能用于低光条件下，只能用于足够的日光下。暮光因子 = （放大倍数 × 口径）的开平方。譬如10x50 望远镜：10x50 = 500 ，√500 = 22.36。暮光因子等于22.36，高于15，该望远镜适合在弱光条件下使用。需要注意的是，暮光因子没有考虑透镜、棱镜及镀膜对观测的影响，只是表达弱光下，放大倍数和口径对望远镜观测的影响，所以它只能用于粗略比较不同配置望远镜，在弱光条件下，观测细节的能力。
10. 瞳距调节范围
这个主要是针对不同瞳距的使用者进行准备，目前大部分的产品基本都可以满足我们使用。
三、棱镜（Prism）
棱镜的作用，用来校正物体的成像方向并减少望远镜体积。目前，棱镜材质主要有以下几种：
● Bak4：铬酸钡玻璃—— 更高密度的玻璃。具有更好的透光性和更清晰的图像
● BK7：硼硅酸盐玻璃——很便宜的棱镜玻璃。通常用于porro-prism望远镜中。
● K9：它是硼硅酸盐玻璃的一种。光学性能不如上面两种。K9主要在中国生产，通常被认为与BK7性能接近。
Bak4的折射率高，理论上Bak4可以把入射光100%全反射，而BK7大概只有83%左右的入射光反射，所以 Bak4 的光效率高，色差小，但它的价格也相应增加。
棱镜的设计会影响出瞳的质量。通常在价格较低的双筒望远镜中，使用的是BK7 棱镜，它会产生带有阴影（模糊）边缘的出瞳，而 Bak4 棱镜具有完美的圆形出瞳。虽然 BK7 棱镜设计在日光下看起来与 Bak4 没有什么不同，但随着光线强度的下降，眼睛瞳孔扩大，就能看到阴影区域的效果，成像质量下降，并且在周边容易出现色差图像。下图为Bak4和BK7成像示意。
选择双筒望远镜，不建议选择BK7棱镜望远镜（当然，K9更不建议了，国内基本没人承认自己的望远镜使用了K9棱镜），除非预算紧张。Bak 4 的图像始终优于 BK7。Bak 4 成像更清晰、更明亮。另外，笔者在国外几家网站发现，国内的BAK4和国外的Bak4是不同的玻璃，国内BAK4实际是一种叫做“Schott PSK3”的玻璃，是磷酸盐玻璃，而国外Bak4是铬酸钡玻璃。其光学性能差别如下表： 四、透镜（Lens）
透镜包括目镜和物镜，作用就是拉近观测物。透镜可分为普通镜片和ED镜片。可能，大家还从广告中听到或看到过“HD”镜片。“HD”镜片意思是“高清”镜片，不是指镜片材质，仅是营销术语。HD 没有准确的定义，因望远镜不同而异。
ED镜片与普通镜片的区别
有些望远镜物镜组使用了ED玻璃，这些类型的望远镜比标准望远镜更贵。两个望远镜的参数相同，但ED玻璃将更昂贵。如果一个未使用ED玻璃的双筒望远镜的价格是100美元，使用ED玻璃的望远镜将在150-200美元甚至更高。虽不能说这两个望远镜产生的图像质量有很大的差异，但有一些区别。
由于色差的存在，导致望远镜的成像出现色边。色差是由光波长的差异引起的，透镜的焦点或放大率根据每种类型的入射光的波长而变化。由于单个镜片无法补偿色差，因此组合使用两个不同光学特性的镜片来校正这种像差。而装有ED玻璃的镜片，可有效补偿色边，尤其是在高倍率下，用普通镜头观察天鹅或白鸽等白色物体时，背景和鸟类白色部分的边界处会出现明显的色差。下图为ED镜片与普通镜片望远镜观测白鸽成像示意。
ED是英文Extra Low Dispersion的缩写，意思是低色散。通过望远镜观看时，ED玻璃可提供精细的细节和清晰度。如果远距离观看，ED玻璃尤其重要。如果只看一百米左右，ED玻璃并不重要。事实上，好的望远镜制造商的普通玻璃镜头，可能会比没有经验的望远镜制造商处理的 ED 玻璃有更好的效果。
五、镀膜（Coated）
镀膜就是给棱镜透镜镀上一层膜。透镜镀膜可以提高镜片透光率；棱镜镀膜，不同面的作用不同。折射面镀的膜要提高折射率，射入射出面镀的膜，要提高镜片透光率。总之，镀膜就是减少光损失，从而增大了画面的明亮度。选择望远镜时，要注意光学描述，确保它有完整的多层镀膜（FMC）,这样，图像质量能得到保障。下图是透镜不同镀膜的透光量示意。
市面上有很多产品，都宣称采用了FMC镀膜，实际上很多面并不是多层镀膜，甚至没有镀膜。FMC是Fully Multi-Coated的缩写，其含义是在所有接触空气的玻璃表面，都镀上了多层膜。真正采用高品质的FMC镀膜，透光率比普通产品高18%左右。直观感觉就是成像亮度高，成像相对优异、清晰度高，色彩还原度也很好。而且，在微光环境下观测效果更好，能有效降低炫光和鬼影的干扰，成像更加清晰。望远镜上的镀膜通常用以下几种：
● 镀膜(Coated (C)) - 至少在一个镜面上镀单层膜。大多数品牌通常在玻璃表面镀一层氟化镁。
● 全镀膜(Fully Coated (FC)) - 在所有接触空气的玻璃表面上镀单层膜。包括物镜、目镜以及棱镜的延伸侧。带全镀膜镜片的望远镜视觉效果更好。
● 多层镀膜(Multi-Coated(MC)) - 至少在一个镜面上镀多层膜。每层镀膜折射率各不相同，以覆盖更广泛的波长范围。尽管多层镀膜是一个很好的选择，但一些最好的望远镜镜片外表面只有一层镀膜。一些专家认为，单层更硬更可靠，外表面的反射光不会影响对比度。
● 全多层镀膜(Fully Multi-Coated(FMC)) - 在所有接触空气的玻璃表面上镀多层膜。在全多层镀膜的望远镜中，所有玻璃表面，包括透镜和棱镜，都有多层镀膜。几乎所有的高端双筒望远镜都是多层镀膜的镜片。多层不同折射率可减少光谱整个可见波长范围内的折射和反射。 一些最好的全多层镀膜双筒望远镜可以透过大约 99% 的光，以提供更明亮的图像和更好的对比度。FMC多层宽带绿膜也称增透膜，在不同角度观察，会呈现不同的色带。
● 相位校正(Phase-Correction(PC)) - 对棱镜进行颜色相位校正的镀膜。大多数采用屋脊棱镜设计的望远镜都有一层或多层相位校正镀膜。光线穿过望远镜上的物镜后，会从棱镜表面反射出来。这些内部反射导致光变得部分偏振并分成两个不同的光束。当光束最终重新汇合进入目镜时，它们会略微异相，导致图像分辨率降低，对比度降低。为了纠正这个缺陷，大多数品牌在棱镜的一侧涂上由介电材料制成的多重相位校正涂层。 这一层使光束延迟，刚好足以让它们回到正确的相位。保罗棱镜不需要相位校正镀膜。
多层镀膜辨别方法：
镀膜镜片很容易分辨。只需在背部有人造光源的情况下注视镜头，然后向左或向右慢慢移动望远镜，查看物镜中光线的反射情况：
● 反射光中没有明显的颜色，光学元件上没有镀膜；
● 蓝色反射表示存在单层镀膜；
● 紫色、绿色或黄色反射表示存在镀膜；
● 反射光大部分绿色带有一丝其它颜色，表示镜头是完全或多层镀膜；
六、调焦方式
调整望远镜焦距目的是让成像正好落在视网膜上，使得看到的图像最为清晰。目前调焦望远镜有中央调焦和左右独立调焦两类，前者可以同步调节望远镜两个镜筒焦距，后者两个镜筒要分别调节。
另外，还有一种被称为“自动对焦”望远镜。虽然它们被称为自动对焦，但没有任何可运动部件来调整焦距，实际是依赖眼睛与生俱来的对焦能力。这种望远镜特适用于运动场上观看足球或赛马比赛。
七、 防水性能
好一点的望远镜会在内部充入氮气或氩气等惰性气体，这种望远镜可以泡在水里，防水性能很好，但价格更贵。
八、望远镜选购原则
选购望远镜，似乎很容易，随便买一个就是。实际不这么简单，严格说起来，选购望远镜还要分用途。譬如：狩猎用，观光用，娱乐用等等。对于大众来说，完全没必要区分那么详细。那对大众来说，该怎么选购望远镜呢？对此，笔者建议按下面5大原则选购：
1. 注意品牌。杂牌产品，在棱镜、透镜材质以及是否镀膜、放大倍数上都可能不实；另外，有的杂牌望远镜花里胡哨的装饰镀膜不仅没提高望远镜亮度，还降低了望远镜亮度。
2. 将望远镜的光学描述，与本文所列 “二 ～ 五”各项对应内容进行对比考量。
3. 放大倍数在4 ～ 10倍（超过10倍，手持根本不适宜）之间选择。很多人认为，最佳放大倍数是8倍，但笔者认为，4倍足以够用，因为对观景来说，远看500米处景观就可以，没必要看更远。4倍望远镜将500米处景物拉近到125米，足以让观测者看清很多细节，视场也足够大。倍数低，视野宽，亮度高，绝对不晕。如果想看1000米处景观，即使使用10倍望远镜，把景物拉近到了100米处，观测到的细节没增加多少，但视场却小了很多，另外还可能产生眩晕感。
4. 尽可能选大物镜、大目镜望远镜。物镜大，成像亮度高；目镜大，眼睛舒适。当然物镜大，导致望远镜体积和重量都相对大些，但是，相对增加的体积、重量，和获得的益处比起来，可以忽略。
5. 以实用为基准，量力而行。望远镜售价从几元到十几万元不等，不要超过自己的购买力去买望远镜。但过于便宜的望远镜，性能肯定不行。
特别提示：
大倍数望远镜，对于有晕动症的朋友，非常不友好。因为很难确保手臂没有轻微颤动，所以有晕动症的人很易产生眩晕感。
对于有晕动症的朋友，笔者建议买低倍数（4倍或5倍）望远镜。笔者曾经买了个7倍望远镜，用起来有眩晕感。最近笔者又买了个4倍儿童望远镜（这是个伽利略望远镜结构，这种结构的望远镜，现在市场上只有儿童望远镜），这个望远镜用起来，笔者没有出现眩晕感。

注：本文内容，有很多源于英文网站，受自已英文能力所限，或许存在翻译错误；也有很多内容是自己对望远镜相关概念的理解和认知，也有使用望远镜得出的结论，这些都可能存在错误。望走过路过的朋友不吝指正；也欢迎走过路过的朋友转载转发，但请说明出处。