從本節開始，直至第44節，將講解赤道儀的相關知識。做天文觀測不一定要有赤道儀，但做星野攝影則幾乎一定要有赤道儀（注1）。用於星野攝影（再重申，本教程的星野攝影包含傳統意義上的星野攝影即使用相機鏡頭的廣域攝影，和使用天文望遠鏡直焦的深空攝影，主要指後者）的赤道儀可以很昂貴且龐大，也可以極小巧而廉價，完全視你的拍攝內容與需求而定。供廣角鏡頭的星座攝影用的赤道儀，甚至可以只用兩片木板及其它簡單零件來自制（注2）。不過，自制赤道儀非我能力所及，本章將只針對市面上出售的赤道儀做簡單的討論，我將把重點放在如何選擇適合星野攝影的赤道儀上。此外，鑑於市面上的叉式赤道儀往往與鏡筒密不可分，沒太大的選擇餘地，因此討論主要針對德式赤道儀。以下討論赤道儀的基本要求：

載重

選擇赤道儀，第一個要看的是廠商宣稱的載重量（注3），如果赤道儀不足以承載我們的儀器，那一切都是枉然。市面上最小型的赤道儀本體可以跟兒童飯盒一樣大，本體重量可以不到1公斤。這種超輕型赤道儀裝在相機腳架上、經過簡易極軸校準後，就可以接自由雲臺與相機，用廣角或標準鏡頭拍攝簡單的星座照片。這類赤道儀的追蹤精度與極軸校準精度都不會太高，但因為當今星野攝影的單幅曝光時間也不長（2到5分鐘不等），而且長期的追蹤誤差很容易在影像疊合階段去除，所以它們也有一定的用處。

前述簡易型赤道儀在市場上發展地非常迅速，不時會有新產品出現。它們的優點是極為輕便，適合旅遊與遠征使用，也適合讓已有相機的初學者玩一玩、試試水溫、看自己是否對天文攝影真的感興趣。不過，一旦決定認真投入天文攝影，一部“更像樣”一點的赤道儀仍然是必要的。

正式的赤道儀中，輕型的載重量在5到8公斤不等，雖屬輕量級，有的穩定性與精確度是非常高的。中型赤道儀載重量一般在8到16公斤，大型赤道儀載重量在20公斤以上。載重量越大的赤道儀越能進行多樣化的觀測或攝影，但也越不易移動。

星野攝影與目視觀測不同的是，購買赤道儀時，不只要依據望遠鏡重量決定赤道儀承載量，還要預留若干空間以供外加的儀器使用。譬如，若望遠鏡為6公斤重且只做目視觀測，我們可以買承載量為6或8公斤的輕型赤道儀。但在做攝影時，赤道儀承載的不止有望遠鏡，還會有云臺板、導星鏡、相機、轉接環等配件，其重量很可能會達到10公斤。為此，承載量為12公斤、甚至16公斤級的赤道儀是必須的。

圖1

圖1展示了筆者與天文裝置，主鏡下方即艾頓CEM60重型赤道儀，赤道儀本體重12。3kg，最大載重27kg，重錘9。1kg，除此之外，還承載了主鏡上方的導星鏡和導星相機、主鏡後方的平場鏡與單反相機。整套裝置加配件，近50kg，因此，每次出攤去野外觀測都是一場歷練。

驅動系統

天文攝影用的赤道儀有兩個關鍵配件是絕對不能少的：馬達（電機）與極軸望遠鏡（簡稱極軸鏡或極望）。為了能達到精確的追蹤，攝影用赤道儀一定要有強韌且精確的馬達來驅動，中大型赤道儀的馬達多數為內建，不用我們傷腦筋，我們唯一要做的就是打聽不同產品的評價而已。小型赤道儀馬達有時會是選配件，市面上一部分的小型赤道儀可選配單軸馬達（即只有赤經軸有馬達，又稱單軸電跟）或雙軸馬達（赤經與赤緯都有）。如果只打算進行焦距在200mm以下的星野攝影，選擇單軸馬達以節省預算無妨。但若拍攝焦距在400mm以上，那麼在進行高精度追蹤時，赤緯軸的馬達修正將是必要的，此時應選購配有雙軸馬達的赤道儀。

目前市面上絕大多數的業餘級赤道儀在馬達上配備了蝸桿與齒盤構成的減速系統，使減速後的赤道儀達到一恆星日轉一圈的緩慢運動，以追蹤星體。另一種減速機制是諧波減速器（Harmonic Drive，原理上與之相同的是Strain Wave Gear），它與蝸桿系統比起來，好處是扭距極大，可以不需要重錘平衡望遠鏡的重量、赤道儀本體也可以相當輕，非常有利於移動觀測。此外，諧波減速器的齒輪間隙非常小（有的廠商號稱沒有齒輪間隙），所以導星反應會較靈敏，也因此係統剛性會比較高，抗風能力較佳。諧波減速器赤道儀的缺點則是週期誤差非常大、而且昂貴。

配備諧波減速器的赤道儀近年來開始出現在市場上，目前多由韓國廠商生產。個人認為現在的諧波減速器赤道儀已進入成熟期。大型赤道儀因為所搭配使用的望遠鏡較大、焦距較長，所以拍攝時無論如何都還是要導星，這樣週期誤差大就不再是問題。但如果小型赤道儀的週期誤差太大，甚至導致用85mm甚至50mm的鏡頭拍攝都還需要導星，這就完全違背輕量化與小型化的目的。我想或許未來還需要幾年的發展，週期誤差與價格才能更進一步降低。

極軸望遠鏡

極軸鏡是供我們將赤道儀極軸（也就是赤經軸）調整成與地球自轉軸平行用的，其作用包括觀測北極星，以及根據觀測的日期與時間推算北極星與北天極之間的相對方位。但有些極軸鏡並不透過北極星，而是透過北斗七星與仙后座，其原理是類似的。日系赤道儀的極軸鏡大多是固定內建式，在精確度以及保養難易度方面皆勝過外接式極軸鏡（較常在美系赤道儀上看到）。此外，好的極軸鏡也要輔以好的赤道儀水平儀以及易於操作的腳架高低調整，這些在採購赤道儀時，都應列入考察範圍。

圖2 光學極軸鏡

圖3 極軸鏡北極星錶盤軟體，根據該軟體結合極軸鏡校準極軸。紅色十字叉為當前北極星位置，中心為北天極。

我個人認為在移動式觀測中，好的極軸鏡是非常重要的。市面上有很多赤道儀，其各項效能看起來都很好，就是配備的極軸鏡不怎麼樣（或根本沒配備），這些赤道儀我始終沒有勇氣嘗試。好的極軸鏡可將極軸定位在2角分以內，這足以供焦距1000mm以下的導星攝影。要達到這種精度，倍率10倍以上的極軸鏡往往是必需的，我認為6倍的倍率是我可以接受的最低極限。但是，如果我們要進行極嚴格的長焦距（譬如2000mm以上）導星攝影，再好的極軸鏡都可能不夠。或者，一些美式赤道儀一開始就不附有極軸鏡。此時就要以所謂的“漂移法”來精確校正極軸。

近年來，極軸鏡的一個重大進展是，有廠商開發出所謂的電子極軸鏡，譬如QHYCCD公司生產的PoleMaster，或艾頓公司的iPolar。這樣的產品無需內置於赤道儀，但需要配合電腦使用，可以在幾分鐘內取得相當好的極軸校準精度。有不少同好發現，電子極軸鏡的極軸校準精度並不會勝於最好的傳統光學極軸鏡（譬如高橋的高階赤道儀內建的極軸鏡）。但對於沒有內建極軸鏡或內建極軸鏡極為簡陋的赤道儀來說，或者是在南半球面對我們較不熟悉的南天極時，電子極軸鏡可以說是非常有效的幫手。

圖4 電子極軸鏡

赤道儀符合以上基本要求之後，我們便可以在下一節討論一個對於攝影極其重要的效能指標——追蹤精度。

注1：我在第27節中提過賓得推出的O-GPS1產品可以自動指揮相機的防抖機構，讓感光元件追著焦平面上的星星跑。使用這個產品與賓得的相機，只要配合一般的腳架，就可以使用300mm以下的鏡頭、做5分鐘以內的長時間曝光而不使星點拉線。累積幾張5分鐘曝光的影像後，還可以進一步透過影像處理把它們疊合起來，得到相當於更長時間曝光的作品。我認為這是個劃時代的產品，讓我們可以不需要赤道儀就能做星野攝影，值得只有賓得相機而沒有赤道儀的攝影愛好者用來試試天文攝影。不過，以上的做法也有其限制，顯而易見的是，即使透過疊合也無法做比30分鐘長太多的攝影，因為目標會慢慢飄出視野。較不被注意的問題是，就算感光元件大體而言可以追著在焦平面上移動的天體，鏡頭的光學變形也會使畫面中心與周邊所需的移動量不一致，導致畫面周邊的星點變形、拉線。因此，要拍出最高等級的星野攝影作品，還是需要使用赤道儀。

注2：有些同好採用這種簡易自制赤道儀在沒有馬達驅動下，手動追蹤進行廣角攝影，令我佩服不已。這說明了，只要有心，預算與器材根本不該構成天文攝影的障礙。

注3：值得注意的是，赤道儀真正的負荷除了與搭載物體的重量有關，也與搭載物到旋轉軸的距離有關。譬如，同樣是15kg的鏡筒，口徑25cm的反射鏡與口徑15cm的折射鏡，前者對赤道儀的負荷會較大，因其重心位置會離赤經軸更遠。目前許多日系廠商所宣稱的搭載重量，是以距離赤經軸25cm的位置來計算。現階段也有些廠商標註赤道儀所能負荷的力矩，而非重量，這種做法更為科學。