當我們滿懷希望投入觀測,卻發現像質平平,甚至恆星都不能聚成一個點,這個時候先別懷疑鏡子有問題,很可能問題僅僅出在鏡片裝配上,經過對光軸的重新調整,望遠鏡裡展現出的可能是完全不同的景象。Bushnell 788846 900X114
以牛頓式反射望遠鏡Bushnell 788846反射式天文望遠鏡900x114為例:拋物面反射鏡的成像有個特點,在光軸上成像很完美,沒有像差,但離開光軸就會有明顯的彗差(星點帶了小尾巴)。在光軸上,使用一般視場的目鏡,視場中心的星點是很銳利的,實際上視場邊緣的像差也不易察覺。而如果在光軸外,整個視場中的星點可能都不實,而且離光軸越遠這一點越嚴重。
怎樣才算調好光軸了?
當反射鏡的光學系統中的兩個光軸:主鏡(物鏡)光軸和目鏡光軸都經過副鏡上的同一點,且被副鏡反射後二者完全重合,也就是成了一個光軸,那麼光軸就算調好了。
在缺乏檢驗手段時,可以通過實際觀測來判斷光軸是否調好。找一個大氣寧靜度較好的晴夜,用望遠鏡的最高倍率(用毫米表示的主鏡的直徑數)看一顆恆星(如果沒有赤道儀則可以看北極星)。把星點放在目鏡視場中心(以減少目鏡帶來的像差),仔細調整焦距,從焦點外調到焦點,然後調到焦點內。如果光軸調整沒有問題,可以看到在焦點上星像凝結得很實、很細、很銳利,散焦後衍射環是同心圓,這些都反映瞭望遠鏡的像質。如果散焦後可以看到幾圈衍射環,但四周均勻地帶有一些“毛刺”,這說明反射鏡面的精度稍差,但光軸調整的還是好的。如果散焦後星點變成了一個小的扇形,而且在目鏡視場中移動星象,扇形的發散方向不變,這說明望遠鏡的光軸需要調整了。光軸調整步驟及輔助工具首先需要做輔助工具:帶雙十字線的窺管,管的外直徑同目鏡接口直徑,管的一端加蓋,蓋的正中心挖2mm直徑的圓孔,管的另一端用白色棉線對稱地拉上雙十字線,兩線間距3~4mm。管長用如下方法確定:從目鏡調焦筒中放入窺管(窺孔在外),窺孔一端與目鏡調焦筒外端口平齊,雙十字線一端距副鏡20~30mm。
做窺管的材料不限(如果你使用的是31.7mm目鏡接口,可以考慮用柯達膠捲的黑色包裝盒來做窺管),關鍵是插入目鏡調焦筒後要穩固,不能晃動太大。雙十字線要拉正,相交處的小正方形與窺孔的連線應該是目鏡調焦筒的軸線。
1.主鏡中心定位點
剪一片直徑5mm的黑紙,用兩面膠準確地粘在物鏡的正中心。(因為主鏡的中心區域並不參與成像,所以這個黑點不會有負面影響)
2.主鏡筒開口處十字線
在主鏡筒開口處用粗線拉十字線,要求兩線相互垂直,交點過主鏡筒軸線。(在主鏡開口處拉上十字線可能會影響對副鏡的操作,所以最好標記出十字線與鏡筒的四個交點的位置,覺得十字線礙事時可以先把它拆下來,必要時再重新拉上。
這三個工具製作並不複雜,但你很快會發現它們很有用。藉助它們,現在我們可以開始一步一步地調整望遠鏡光軸了。
現在開始調整光軸?
首先要了解反射望遠鏡的光軸原理
預調主鏡指向
取下副鏡,調節主鏡後面的螺栓,直到從鏡筒開口前看過去,十字線交點、物鏡中心黑點、十字線交點在物鏡中所成的像三者成一條直線時,表明主鏡指向基本正確。(下面專門有一步是調主鏡的,預先加這一步操作可以使下面的操作更容易。
1.調節目鏡調焦筒使之垂直於主鏡筒
將窺管裝入目鏡調焦筒中,從窺孔中觀察,可以看到從窺孔到雙十字線的連線(實際就是目鏡調焦筒軸線)再延長,會與主鏡筒壁交於某一點,標記出這一點,用尺子測量其位置,再參考目鏡調焦筒在主鏡筒的位置,我們就可以判斷出目鏡調焦筒是否與主鏡筒垂直。
2.調節副鏡使之位於主鏡筒軸線上
取下窺管,裝上副鏡,大致調節副鏡指向,使眼睛從目鏡調焦筒中可以看到經副鏡反射所成的主鏡的像,同時也應該可以看到副鏡和十字線經兩次反射後所成的像。從這些像中我們可以看出副鏡和十字線的相對位置,如果副鏡的圓心和十字線交點重合,說明副鏡位於主鏡筒軸線上,否則就需要做相應的調節。
3.調節副鏡使之位於目鏡調焦筒正下方
從目鏡調焦筒方向看進去,副鏡顯然已經位於調焦筒的下方,但經過這樣看精度無法保證。此時,裝入窺管,眼睛從窺孔看到的,最外圈是窺管的內壁(雙十字線現在不起作用,可以不管),中間是副鏡。副鏡的外圓輪廓和窺管的內壁輪廓如果是同心圓,說明滿足要求,否則要在主鏡軸線方向調節副鏡。(如果因窺孔太小、光線太暗而看不清楚,可以在窺管正對的主鏡筒壁墊上一張白紙,如果窺管太細,看不到副鏡的外圓輪廓,可以把窺管往外抽或縮短其長度。
4.調節副鏡指向,使目鏡光軸經副鏡反射後指向主鏡中心
在上一步的基礎上,一面用眼睛從窺孔中觀察,一面調節副鏡指向,直到主鏡在副鏡中所成的像的外圓輪廓、副鏡的外圓輪廓二者同心。
5.調節主鏡指向,使其光軸與目鏡光軸重合
用手電筒照亮窺管的雙十字線,眼睛從窺孔看進去,可以看到雙十字線、主鏡的中心點所成的像以及雙十字線經兩次反射所成的像。調節主鏡背後的螺栓,使上述三者同心。至此,反射鏡光軸調節完畢。
上述各個調節步驟中,根據副鏡支架的不同設計,下一步操作會對前一步的結果帶來或多或少的影響,所以必要時可以返回前面的操作,可能要有幾次反覆,最後才能得到滿意的結果。第一次調節會費一些工夫,一旦調好後,只要副鏡支架穩固,以後的工作就輕鬆得多,即使為了運輸而將主鏡重裝,一般也只需調節主鏡後的螺栓就行了,藉助於窺管,可以很快將望遠鏡調整至最佳狀態。
最後有一點需要補充說明,一般認為光軸與副鏡的交點在副鏡的中心。在長焦距的望遠鏡中可以認為如此,但在大口徑、短焦距的牛頓式反射望遠鏡中,副鏡的尺寸也較大,副鏡長邊的兩端到目鏡的距離已經不能再近似認為是一樣的了。
原作者: 孫永