校準光軸——牛頓式反射望遠鏡的必修課

在《三說尋星——尋找天王星 - 從零開始看星星》中，我提到過校準光軸的事兒。今天就來說一說這個牛頓式反射望遠鏡用戶無法迴避的話題。

先說說為什麼要校準光軸。牛頓式反射望遠鏡的原理，想必大家都知道。不是很清楚的，看看下面的光路圖基本也都應該明白了吧。

那麼，如果最終焦點不落在目鏡端的圓心，顯然圖像會有所偏差。

如何校準光軸呢？有經驗的高手，據說對著目鏡端一看就能看出來了。我是新手，顯然沒這個功力，就只好藉助一些工具。於是買了一個激光校準器。

這東西的原理很簡單，從靶心的孔里發出一束激光，然後確認這束激光是不是經過一系列反射又回到了靶心的孔里。

從光路圖（紅色線）可以看出，目鏡中心發出的光，經過輔鏡反射至主鏡，在保證照射在主鏡中心的前提下，如果能按原路線返回到發光點，則說明光軸是正的。

別看我現在在這裡講得頭頭是道，剛買到校準器的時候可是一團霧水，根本不知道這東西怎麼用。

於是，上網搜索說明。在YouTube（請自行尋找看此視頻的方法）上找到了如下兩個視頻：

telescope collimation - how to collimate telescope

Collimating your reflecting Telescope in just a few minutes

兩個視頻看下來，發現他們的望遠鏡主鏡上都有一個中心標記，可我的沒有。

那怎麼確定激光射在主鏡正中間呢？想來想去，沒想出好辦法，一咬牙一跺腳，自己做一個標記出來！

準備好工具，擰下主鏡安裝螺絲。

小心取出主鏡，仔細一看，上面果然光光凈凈，沒有任何標記。（主鏡里那隻手是為了照相自動對焦用的。）

再看看側面……

主鏡被三個夾子固定在底座上，這樣不太方便找圓心啊。於是，繼續拆……

然後將主鏡鏡片放在白紙上，畫出一個圓形。

然後用尺規作圖的方法，找到圓心……

至此，一切看起來都很好。用剪刀剪下圓形，為了放回主鏡的時候可以很好地匹配邊緣，在固定的位置上開了三個口。

這時，想起之前一個網頁上看到說可以使用對摺的方法確定圓心，所以就對摺了兩下，找到圓心……可是這個圓心跟尺規作圖得到的卻有少許偏差！

以哪個為準呢？思考片刻，決定以對摺法找到的圓心為準，因為在剪下圓形的過程中可能產生誤差，而對摺法找到的圓心與剪下後的圓形吻合。

找到圓心後，在中間扣個洞。其實就是對摺再對摺，在折角那裡剪一刀即可。得到如下圖形。

接著，將這片紙覆蓋到主鏡上，小心對好邊緣，用彩色水筆穿過小洞，點個點兒。

得到這樣的主鏡……

但這中間的小點過於暗弱，只怕裝到望遠鏡筒中，很難看清。想了想，可以貼張貼紙上去。掏出做Q版擎天柱剩下的貼紙來……

剪下一小塊，貼上！

整個過程，都小心翼翼的，生怕把鏡子弄髒了。

有人可能要問，在主鏡中間貼這麼個東西，不會影響觀測效果嗎？答案是不影響，一點也不影響。由光路圖可知，主鏡中間部分基本不會有光線落在上面，因為被前面的輔鏡擋住了。星光由於過於遙遠，進入鏡筒的時候，可以認為是平行光。那麼本應落在主鏡中心的光就會完全被輔鏡遮擋，所以其實主鏡中心地帶在整個觀星過程中不起什麼作用，自然就不會影響效果了。倒是我這個貼紙如果沒貼平，可能會影響校準效果，如果對此有所擔心，可以貼成一個環形。我嫌麻煩，就沒那麼折騰。

接下來，把主鏡裝回去。到鏡筒里看看，確保能看到中心標記。

下面，終於可以按照視頻中說的方法進行光軸校準了。

首先，從目鏡框看進去，把輔鏡調整個大概位置。

照片里這束光是為了拍照用的。實際效果應該是同心圓，但由於手電筒把相機鏡頭擠到了一邊，所以拍不出來同心圓效果。

然後，裝上激光校準器，為了後面調整主鏡方便，校準器的靶子開口沖後。

確保校準器固定好之後，打開開關。我這款校準器有7個檔，數字越大激光強度越高。

另外說一句，YouTube視頻里，老外提醒說，校準的時候，望遠鏡鏡筒口不要衝上，因為接下來校準時要使用螺絲刀等工具，為了防止失手滑落砸壞主鏡，最好讓鏡筒放平，開口略微朝下。

現在，激光已經發出，那麼先確認一下激光反射後指向哪裡。尤其是偏差較大的時候，往往會射到鏡筒外面。通常用手在鏡筒前晃一晃，就可以確認了。

之所以需要用手確認，是為了防止不知道激光落點在哪裡而不小心傷到自己的眼睛。因為接下來的步驟，需要眼睛從鏡筒口往裡望，調整輔鏡以保證激光射在主鏡中心點上。

顯然激光點與主鏡中心點偏差甚遠，調整固定輔鏡的三顆螺絲，設法讓兩者重合。

現在，激光點正落在中心點上。校準光軸的第一部分——校準輔鏡部分完成了。離開鏡筒，回來再看校準器里那個小靶子，會看到激光點落在靶心外。

來到鏡筒末端，用螺絲刀鬆開校準固定螺絲。

眼睛盯著校準器上的激光點來調整校準微調螺絲。

激光點剛好射入靶心，標誌著校準完成。

校準完成後，需要把校準固定螺絲擰緊，以防意外碰到校準微調螺絲。在擰緊螺絲的時候，可能激光點又會跳出靶心，需要反覆調整，保證最終激光點在靶心裡。

校準完成後，我會把校準器轉一個方向再看看。如果激光點也在靶心內或者偏差不大，估計問題就不大了。

至此，校準結束。感謝無償提供貼紙的擎天柱。

※本文部分圖片來自於 Newtonian Telescope Collimation Guide

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