棱镜指标 C B=H1+
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1.棱镜形式(Prism type) b qEwi[`
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双筒镜的灵魂是一组棱镜 (2个).棱镜作用是将图像变回正立像. %#yCp2
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传统普罗棱镜式 (Porro prism),(曲筒)型使用2个 45-90-45度直角棱镜内全反射原理,把光路折曲.其优点是构造简单,透光率高,而且物镜相距基线变长,双眼视差较大,图像较富立体感.用普罗棱镜望远镜来观察会改变我们习惯的透视感和体视感。一方面,距离感被压缩了,另一方面,立体感被增大。普罗棱镜式双筒镜也会影响我们对物体大小和距离的判决. 缺点是体积较大,看近处景物容易产生双重图像.此外系统结构不够紧密,光轴易歪,手感较差. <IGnWAWn
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普罗棱镜玻璃材质主要有2种,较佳折射率(光学密度指数)高的是BaK4 barium crown glass, 较次的BK7 borosilicate glass. Bk7棱镜折射率接近能产生全反射的下限,所以棱镜中心反射很好,但是在边缘的一小部分光线无法产生全反射而“泄漏”出去,导致出现出瞳光斑边缘存在卷影切边, 减低透光率. 9L]x9lI;
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使用更高折射率的玻璃可以修正这个问题,使用Bak4玻璃的普罗棱镜效率可以达到同级最高,透光率可达或者超过94%。普罗棱镜系统在理论上十分有效,因为四个反射面都可以产生全反射,光线没有损失。 z#SBt`c
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倒置普罗棱镜式 (Inverted Porro prism)原理一样,只是把棱镜向内反屈,物镜比目镜更靠近一起,优点是结构较为紧密小巧,缺点是欠缺立体感.结构限制口径,一般质素亦较次级. aYkm]w;C
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另一种棱镜构形为直筒棱镜式 (Dach prism),亦为2个棱镜组合,但排成一直线.有Schimdt-Pechan Roof别汉屋脊镜式或 Abbe-Konig 式,结构比较复杂,需要精度亦较高,不易研制. BPIp3i
传统上最常见的屋脊棱镜缺点很多.首先它的结构比较复杂,光线共内全反射六次.当中有一个界面无法产生全反射, 大部分光线会射出去而不是反射。所以需把这个反射面镀成镜面。开始用银,之后用铝 (不易被氧化影晌反射率)。自注氮防水镜普及后之后又用回银(反射率更高).不幸的是,银反射膜仍没有内全反射效率高,而用铝反射膜光度损失更到15%! 959&I0=g"
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此外,当光从镜面反射回来的时候,其相位会改变 (phase shift).一部份光会被部分偏振化(polarisation).当两束部分偏振化的光相遇互相干涉的时候,光度会再损失(破坏性干涉效应, destructive interference). 最终导致屋脊镜和同级普罗镜比就会暗一些,成像偏软. $e_A( |
Abbe-Konig 式光路比五棱镜式简单,但只有蔡司生产. 它的长度要比施密特别汉五棱镜式长不少.Abbe-Konig棱镜的优点是不需要镀反射膜,所有的光线都可以用于全反射。结果透光率更高,达90%或以上,加上光线在棱镜内反射四次,比Pechan式反射六次为少.故此图像较同级Pechan式直筒镜光一点.但这种棱镜仍然有相位改变和干涉的问题,原因和Pechan式略有不同但是结果却一样严重,也会对亮度和分辨率造成影响.而且除新FL系列外, 其余产品在色差控制、锐利度表现上又似乎较差,不知何故. b-@6w(j
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直筒镜优点是结构紧密,容易手持,较适合看近处景物如观鸟.缺点是价钱较昂贵,立体感不及传统普罗棱镜式机型.(顶级8x30 司华洛世奇直筒镜约6000元, 同厂8x30 普罗镜约4000元)而且看亮光源时容易出现十字星.然而随着观鸟活动普及,越来越多人选用直筒镜,其质素也随市场需求而提高,质素根本不会低过传统普罗型. \3hhM}6)DM
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1.1 直筒棱镜镀膜(Prism Coating) gk"S`1>
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在1988年, 前西德蔡司研制出了一种棱镜镀膜技术.它和增透镀膜十分类似------都由数层非常薄的高折射率材料构成,但厚度随距离中心而改变,技术要求极高. 它有效消除了Abbe-Konig 中的相位会改变问题. 别的厂商也很快把类似的技术应用到别汉屋脊镜式上以提高成像的亮度和分辨率.这些镀膜都叫做“相位修正镀膜, phase (correction) coating”,它至少使得Abbe-Konig 式(因为没有反射损失)可以和最好的普罗棱镜式达到相同的透光率(大于90%)和分辨率.Schimdt-Pechan别汉屋脊镜式的改进效果要小一些.但亦增加反差和分辨率.当然相位修正镀膜也有好有劣,不同厂商所镀膜也会有很大的差别。一些大厂如 L,S在90年代初推出相位修正镀膜别汉屋脊,而Nikon在97年中推出Venturer LX同类产品.真正普及大众化型的要到0l年初Olympus EXWPI上市.自此之后,相位修正镀膜成了一个重要技术指标. 1%G<gbHpI
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近几年,一些高端厂商把施密特别汉棱镜中的银反射面用非常复杂的高-低折射率材料混和镀膜 (dielectic coating)来替换. 此技术于90年代中开始应用于高端天文用 diagonal mirror (不是天顶棱镜),在一块完美光学平面上镀上数十层非金属镀膜,反射率升到空前的99+%.当然价钱非常昂贵,一个价钱二仟多港元!为了能够接近全反射的效果,可见光谱内的光必须被分成许多波段,不同镀膜层针对不同波段而设计. 最早使用的超过30层的镀膜增加了2%-3%的透光率,约02年上市.更新的产品应用了70多层的镀膜来增加别汉棱镜的透光率,使其光学水□终于达到了最好的棱镜系统.其镀膜好坏主要取决于把光谱能够细分到什么程度,这个细分的数量决定镀膜层数及制造工艺. "gfy6m
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关于增加2至3%反光率会否改善像质问题,小弟□比较过 Lumincon 96% 及 98% enchanced reflectivity diagonal mirror(价格相差很大) 发觉其反光率的确存有分别,稍注意已可看到.此外日间比较过 Leica 10x42 Trinovid (棱镜镀银,2001) and Leica 10x42 Ultravid (42 层 dielectic coating, 2003),平行比较下后者的确比前者稍亮及锐. iKu[j)F
以后一讲直筒镜,除了相位镀膜外,还有更高一级:dielectic coated 相位镀膜别汉棱镜!巿面上暂知有 Zeiss 32 FL (70多层), Leica Ultravid (42层)采用, Swarovski swarobright 镜款(30多层) 也应是dielectic coating.这也许可帮助解释什么是世界顶级名镜. K@Twiw~rB
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2.镜片镀膜(Coating) /Tv=BXL-
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利用光学干涉 (Interference) 原理,一片镜片表面镀上一层适当镀膜可增加透光率,减少反光,加强反差.单层简单镀膜如 MgF2 呈蓝色,主要反射蓝光,透光率低,只约95%.而且色调偏黄.多层镀膜较佳,减低不同频率的光线反射, 透光率更高,最高可达99%以上!一枝镜筒内起码有10多个光学面,合成结果(O.99的10次方 v.s. 0.95的10次方)非同小可! &$.Vi&{.
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最佳的多层镀膜应不会反射任何光线.实际上应呈暗紫红色 或暗绿色.此等镀膜不但改善透光率,抑制镜内光线散射, 而且增强清晰度.反而流行的平价红膜镜 (Ruby coating) 只会反射红色光,减低透光率,使图像呈现暗绿色,不适合日常赏鸟观星,只宜雪地上反光太强情况下使用. jW}n6w5
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镀膜虽然增加透光率和改善反差(光暗位分明),但表面却容易受到霉菌侵蚀或易刮损,此乃其主要缺点. jX$TiG
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