在常见的业余天文望远镜中，焦距1000mm以下最适合用作星野摄影的非折射式望远镜莫属。与大部分的反射式望远镜相比，其主要优点是星像锐利、视场广大、无需担心光轴。但这些优点不会凭空产生，也不是所有的折射镜都办得到，我们还是要适当挑选才行。需注意的折射镜摄影性能主要与两个因素有关：色像差、像面弯曲。

色像差（色差）

“色像差”简称”色差”，属于像差的一种。坊间中上品质的折射式天文望远镜多具有足够好的设计与研磨精度（注1），一般来说球面像差与慧差都不是大问题，最大的像差是色像差。传统的两片式消色差（achromatic）透镜使用两枚色散不同的镜片以修正色差，其色差修正乃针对人眼最敏感的可见光谱域（大约是4500到6500Å的可见光）修正，并无法顾及人眼较不敏感的蓝色及紫色光波段（4500Å以下），但这样的蓝紫色光仍可使数码元件感光，因此以这类消色差透镜进行摄影的话，会在中等亮度的星点四周看到一圈蓝色的光晕，非常不好看。

使用消色差透镜时，有几种可能的途径可以避免蓝晕。第一是选用焦距长者，其色差修正会较好，这是为什么传统两片式消色差折射镜的焦比都在12到15之间。这种大焦比折射镜色差固然少，过大的焦比却不利于暗天体的拍摄。第二是配合适当的黄色滤镜以削弱入射光在蓝光的强度，使得蓝色的光晕较不明显。这种方法常见于早期的大型巡天镜头上，这些镜头色差的修正并不见得有多好，但使用黄色滤镜不但可以减轻色差，也可消除大气在蓝光的闪耀。这方法当然也可以用于星野摄影，但其缺点是较不适于彩色摄影。

要完全避免色差的影响，只有摒弃简单的消色差透镜。比消色差透镜更优秀的是所谓的超消色差（apochromatic）透镜，一般简称为APO。一种超消色差透镜的形式是，仍为两片式，但其中一枚使用超低色散的镜材，如SD玻璃、ED玻璃、萤石等（注2），这种使用特殊镜材的两片式主镜，其色差会比一般的两片式透镜好很多，焦比也可以做得低一些（一般在6到9之间），当然较适于星野摄影。这样的两片式超消色差折射镜，性能明显优于前述的消色差镜，价格也不至于极昂贵。

另一种超消色差透镜的形式是三片式镜片，多加了一枚镜片后，其对色差的修正优于传统两片式消色差镜。目前市面上的三片式超消色差镜，同时也在其中一片、甚至两片镜片使用了前述的特殊镜材，对色差的修正更优于两片式APO，当然价格也就更昂贵。最高档的三片式APO里面的镜片彼此分离，而不是紧贴在一起，如此可以达到最佳的性能，但制作难度与价格也会因此增加。三片式APO的焦比可以做得比两片式更低，一般在8以下，超短焦的可以到6以下，非常利于星野摄影。三片式主镜的APO，可以说是望远镜中的法拉利，性能强悍，价格也具有爆炸性。

现在我简单归纳一下各种折射式主镜在消色差方面的表现：

1. 相似的主镜设计在同镜材、同口径下，焦比大的色差较小。。
2. 同样口径与焦距、同样（主镜）镜片数量的，使用ED、SD、或萤石等镜材的色差会较小，且与其使用的镜材种类有关。
3. 同样口径与焦距、使用类似镜材者，通常三片式的色差会比两片式的小。
4. 另一点常被人忽略的是，一模一样的设计，包括镜材、镜片数量以及焦比，口径越大的色差越严重，因为系统被等比例放大后，色差也会以同样的比例被放大。这也是为什么常常明明是同一厂商同一系列的望远镜，越大口径的焦比就得越大，以弥补色差被放大的效应。

我要强调的是，以上这几点并非全然精确（可能只正确到90%），却是很好的经验法则。不论是两片式还是三片式的折射镜，其可变动的设计细节非常多，如凹凸透镜前后位置的组合、镜片与镜片间采用贴合式还是分离式、各种不同镜材的组合、甚至镜面的镀膜等等，都会影响一支折射镜的消色差性能。读者们在选择折射镜时，应仔细研究厂商公布的技术细节。

像面弯曲

前面我谈到的，不论两片式还是三片式设计，都是指望远镜的前群而言的，也就是位于望远镜最前端的物镜组。一部折射镜只靠两片或三片前群镜片可以将色差、球面像差、彗差等修正到相当好的地步。不过，仅具前群的折射镜有个很重要的特性是星野摄影者一定要知道的，那就是它们的焦面（或称像场、像面）并不是平的，而是弯曲的。弯曲像面的意思是，主镜仍可将平行光束正确的汇聚在一点上，但来自不同方向的平行光束的汇聚点，并不会分布在一个平面上，如图1中所绘，图中来自不同方向的两组平行入射光（红色与蓝色），会汇聚在一个弯曲的曲面上，以平面的感光元件拍摄时，不论将其置于何处，其上总会有相当的区域是失焦的。此时如果主镜后方接的是一般的相机，其感光元件表面是平的，那么只有在其上某一小区域内的星光是被完美聚焦的，其他区域的星光都是呈失焦状态。实际上，弯曲像面与像散（astigmatism，另一种常见的离轴相差）是一体两面，常互相伴随产生。所以就算我们移动感光元件的位置使之与像面外围重合，我们也不会在像场外侧看到完美的成像，星点往往仍然是被拉长的。

图1 只有前群镜片组的折射镜，不论其前群是两片式还是三片式，其像面都是弯曲的。

图2 像面弯曲引起的失焦量

我们来看看这样的弯曲像面造成失焦的影响到底有多大。如图2，如果像面的区域半径为R，在像高h（也就是距象面中心h）处的失焦量为Δf，用很简单的高斯定理，我们可以得到失焦量的公式：

公式1 失焦量公式

其中，近似符号（≈）在h比R小很多的时候成立。如果焦比为F，失焦量为Δf，那么星点因此而变粗的量就是Δf/F。如果我们要求因失焦造成的星点大小在10μm（0.010mm）以下，我们便有Δf/F=(h^2)/(2×R×F)<0.010。因此，我们可以反推最大像高h（也就是可用像场半径）为(h^2)<0.02RF。

像面的曲率半径R是多少？以两片式前群为例，其像面的曲率半径依设计细节的不同，约在主镜焦距的0.3到0.35倍之间，我们取R=0.32f来看好了。将此带入(h^2)<0.02RF，我们得到(h^2)<0.0064fF。因为焦比F=f/D，我们可将前式改写为(h^2)<0.0064(f^2)/D或h<0.08f/sqrt(D)。我们带个实际的数字进去看看，以高桥的FC-76D两片式萤石折射镜为例，其D=76mm，f=570mm，我们可以算出其最大像高为5.2mm，可用像场直径约只有1cm而已。如果取平均像面对焦，使像场最多增加两倍，也不足以涵盖APS-C画幅。

将常见的两片式折射镜的条件代入上面的计算后，我们会发现，像面弯曲几乎限制了所有想得到口径的折射镜的摄影性能。而且，这不止对我们此处举例的两片式主镜成立，对三片式主镜也一样。所不同的是，两片式像面曲率半径都在主镜焦距0.32倍前后，三片式主镜因为多了一片镜片，设计自由度高了很多，不同的三片式主镜有不同的像面曲率半径。譬如，高桥制作的著名三片分离式TOA折射镜，可以说是目前市场上的旗舰，性能极为优秀，但它独特的设计却也有非常强烈的像面弯曲与像散。面对性能较不确定的三片式折射镜，我们只好依赖厂商公布的性能数据。

要解决弯曲像面与像散在像场外围造成的成像不佳，方式是除了前群的主镜外，也可以在主镜与像面间再加上后群镜片，以修正弯曲的像面，影像实例如图3。图3中，望远镜使用宾得105SDHF折射镜：口径105mm，焦比6.7，主镜为两片式SD镜、内建一片式像场修正镜。本照片使用6×7相机与400度负片，目标为ω星团。如图所示，这样的望远镜用于星野摄影，不仅视野广大，解析力也非常高。现在因为已经很少有人使用底片摄影，常见数码相机片幅也未成长到645，目前市场上的折射镜只有极少数影像圈可达到67片幅，且画质多半针对画面中心最佳化，67周边的影像品质反而可能输给底片时代的产品。

这样的后群镜片统称为像场修正镜（filed corrector），或平场镜（field flattener）。外挂式的像场修正镜常常需要至少两枚镜片，以在修正像面弯曲的同时，避免引起额外的色差，高级的像场修正镜则可以有两枚镜片以上。此外，也有的厂商生产的像场修正镜具有减焦的功能，可以在修正像场的同时降低系统的焦比，以利于星野摄影。以前述的FC-76D为例，其在搭配专用的减焦镜后，焦距减为417mm，可用像场直径立刻增加到36mm，足以涵盖APS-C画幅；若用其专用的像场修正镜，则焦距略增为594mm，像场直径成为40mm，可供135全画幅使用。

图3 配备像场修正镜的超消色差折射式望远镜所摄得的影像实例

市面上的折射式望远镜，绝大多数都不具备后群的像场修正镜片，有少数厂商替它们的折射镜生产专用的像场修正镜或减焦镜，并列为选购品（如图4）。另有部分厂商将像场修正镜内建于望远镜中，此类目前最常见的是Petzval设计，以高桥的FSQ系列为代表。前述内建像场修正镜的折射镜往往一开始就设定为专供星野摄影使用，高倍目视观测性能往往不佳。如果购买折射镜的目的是星野摄影，一定要先了解像场修正镜是否已在望远镜里面，若否，则应另外购买专用的像场修正镜或减焦镜。之所以强调要专用的，是因为不同的折射镜主镜像面会有不同的曲率，因而需要特别针对单一主镜设计的修正镜或减焦镜。

图4 笔者拥有的130APO/130 APO PRO望远镜专用的平场镜，1×代表无减焦

如果我们的望远镜制造商正好是以上所述，有生产像场修正镜的几家之一，那唯一的问题就是买或不买专用的修正镜而已。相反的，如果我们的望远镜制造商并不能提供专用的像场修正镜或减焦镜，此时较可能的做法是，寻找其他厂商生产的像场修正镜或减焦镜，套用在你的望远镜上。由于这类不具有像场修正镜的望远镜多不是最高级的三片式主镜，而是较平价的两片式（不论是消色差还是超消色差），我们可以利用同焦距的两片式主镜像面曲率都很接近这个道理。也就是我们只要寻找那些同是两片式主镜设计，且主镜焦距与自己的主镜很接近的修正镜或减焦镜即可。这样的产品不难找到，至少市面上针对主镜焦距在1000mm以下的修正镜产品非常丰富。如此，虽然修正镜并不是专为自己的主镜设计，大体上仍可得到相当好的效果。要注意的只有，不要混用两片式主镜与三片式主镜用的修正镜，就算它们焦距相同，现场特性也可能很不一样。

最后我要谈谈折射镜的影像圈大小。影像圈大小可从两种层次来看，一是望远镜的照明范围，此范围由后群镜片组的大小、遮光环设计、以及对焦机构的内径决定。第二层次便是各种像差以及像场修正的程度。在影像圈内，非但要有足够的照明亮度，也要有良好的像差修正。在选购星野摄影用的折射镜时，一定要注意其影像圈大小，影像圈直径在4公分以上的才可用于全画幅。如果使用的是更大的感光元件，如中画幅数码相机或底片，则需要更大的影像圈。

折射镜只要能达到以上所述的色差修正与像场修正两个要求，其用于星野摄影的威力可以说是非常强大。在同焦段下，其影像品质之高、像场之大，很难有反射式望远镜能够真正超越它。此外，折射式没有副镜（或称斜镜、次镜）造成的衍射，加上镜筒内消光比反射式容易，因此折射镜拍出的影像会有较高的反差，画面也较为干净漂亮。目前天文杂志上看到的1000mm焦距以下的天文照片，有很大比例出自折射镜的手笔。如果我们追求的摄影焦距在1000mm以下，而且要有最好的影像品质与最大的像场，那么折射式望远镜是第一个要考虑的。

注1：我们一般并不会刻意要求星野摄影用的望远镜的镜片精度，市面上望远镜的精度多半已能够满足星野摄影，这一点不只对折射镜，对各种形式的反射镜也都成立。镜面精度关系着望远镜能否完全发挥其理论解析力（由衍射决定），在800mm以下的短焦系统上，影响摄影解析力的主要是光学设计的好坏。在1500mm以上的长焦系统上，影响摄影解析力的主要是大气稳定度，镜面精度的影响并不大。在各种天文观测中，星野摄影大概是最不重视镜面精度的。

注2：一个很常被人提起的问题是，到底SD与ED是什么意思？哪一种比较好？这问题没有确切的答案。不同的望远镜与相机镜头厂，其SD与ED缩写只是一种代号而已，并不能当作性能的保证。甚至，过去我们普遍接受萤石镜是最高等级的消色差望远镜，但现在有一种编号为FPL-53的低色散玻璃，其色差特性极接近萤石。现在FPL-53玻璃已在很多层面上取代萤石，并使APO级望远镜价格大幅下降，而使用FPL-53玻璃的望远镜，可能被称为SD或ED镜。各位在采购望远镜时，一定要去看它具体的性能参数表，甚至去找到它到底是用什么镜材，不能凭借望远镜名称中有没ED、SD、APO等字眼去判断。