☆プリズムを使用したときの収差（アポクロマート）
光路にプリズムを挿入すると像が劣化すると言われていますが、どれほどのものでしょうか？ 光学ソフト「ＺＥＭＡＸ」でシミュレーションしました。
アポクロマートの場合
計算モデルとして口径１００mmＦ１０蛍石３枚玉アポクロマートを使いました。
吉田正太郎著 望遠鏡光学よりレンズデータを引用
（１）プリズムなしの場合
軸上色収差はＢ線（赤）〜ｇ線（紫）まで含めても、０．１mm（焦点距離１万分の１）に収まり、非常に優秀です。色収差は全く感じられないでしょう。
グラフ中の色は
赤： Ｂ線（６５６ｎｍ）
黄色： ｄ線（５８８ｎｍ）
緑色： ｅ線（５４６ｎｍ）
青色： Ｆ線（４８６ｎｍ）
紫色： ｇ線（４３６ｎｍ） です。
数字が小さく見にくいですが、横軸は焦点位置のずれを
示し、その範囲は±１ｍｍです。
（２）プリズムあり（ＢＫ７、板厚４０mm）
大型天頂プリズムのみ使用時、または
ミラータイプ双眼装置のみ使用の場合。
軸上色収差はプリズムなしとほとんど変わりませんが、特に青〜紫系で球面収差が発生します。ｇ線での球面収差は約1/3P-V波長です。 ただし、ほぼＳＤアポと同程度の色収差ですので、差のわかる人はほとんどいないでしょう。
（３）プリズムあり（ＢＫ７、板厚80mm）
大型天頂プリズム＋ミラータイプ双眼装置使用の場合。
軸上色収差がばらけてきました。
目に感じやすいＢ線（赤）〜Ｆ線（青）までの軸上色収差は０．２ｍｍ、Ｂ〜ｇ線では０．３５ｍｍです。
Ｆ１０アクロマートのそれはＢ〜Ｆ線で０．７ｍｍ、Ｂ〜ｇ線では２．３ｍｍですから、まだまだ優秀です。
ＥＤアポと同程度の色収差ですので、目の肥えた人なら差がわかると思います。
（４）プリズムあり（ＢＫ７、板厚160mm）
全プリズムタイプ双眼装置に大型天頂プリズム使用の場合。
目に感じやすいＢ線（赤）〜Ｆ線（青）までの軸上色収差は０．４ｍｍ、Ｂ〜ｇ線では０．７ｍｍです。
Ｆ１０アクロマートのそれはＢ〜Ｆ線で０．７ｍｍ、Ｂ〜ｇ線では２．３ｍｍですから、紫のハロはアクロマート小さいですが、赤と青のピント位置がはなれてしまい、シャープさから言えばアクロマートよりやや劣る像になります。
☆内部構造
ビームスプリッターと ミラー３枚が入っています。筐体は、下部プリズムボックス、上部ミラーボックス、２インチホルダー３つに分けられます。
各部品の結合は光軸の偏芯を出さないよう、各部品をＮＣ加工機で精密に加工し、センタをはめ合い（入れ子）にしています。はめ合いのときの隙間（ガタ）は０．０３ｍｍ程度に抑えていますが、この程度の精度はＮＣ機械なら簡単に出せます。またこのはめ合いによって、筐体を分解再組立しても、左右の光軸のずれはあまり生じません。
☆下部プリズムボックス
下部プリズムボックスは５０mm角のアルミ角パイプ製で継ぎ目がなく、精度の良い物です。このボックスに望遠鏡との接続になる２インチバレルを取り付け、バレルの中心に対し、偏芯がないようビームスプリッタを取り付けます。
このとき、ビームスプリッタをバレル軸周りに回転できるようはめ合いにしておき、下部ボックスの外形に対して上から見てサイコロが回転しないよう、回転方向を微調整し仮固定します。光学部品の固定は紫外線を照射すると数秒で硬化するＵＶ硬化型接着剤（光学部品用）を使用しています。
次に下部ミラーを４５度台座に接着した上で台座部をボックスに固定します。このミラー台座も光軸センターのはめ合い軸を中心として、偏芯なく、回転できるようにしておき、像の倒れを見ながら回転位置を固定します。プリズムとミラーを反射する光軸のずれはオートコリメータを使用しましたが、望遠鏡の光軸出し用のレーザーコリメータでも可能ですし、肉眼による視差検出でも十分です。肉眼による方法は、直視と２つのミラー反射越しで遠方の物体の方向が一致するかをチェックするというものです。方向が狂っていれば台座とボックスに適宜介物を敷いて合わせます。
☆上部ミラーボックス
上部のミラーボックスもアルミ角パイプ製です。同様に上部ミラーボックスにもミラーを４５度台座を介して取り付けます。最終的な光軸の追い込みは望遠鏡に取り付けた状態で高倍率で一致させるため、外部から光軸を調整できるよう逃げ道を作っておきます。いずれかのミラーまたは、接眼ホルダーをＸＹ方向にイメージシフトさせる方法がありますが、後者は外力で狂いやすいので、私は上部ミラーボックスの中間ミラー（眼幅回転軸の真下にあるミラー）をチルトできるようにしています。しんちゅう製の回転軸に開けてある穴は調整のための工具穴です。
☆２インチホルダー
長ホルダーと短ホルダーがあり、短ホルダーは単純な円筒形ですが、長ホルダーは眼幅調節の可動範囲を広げるため、途中に平面状の切り欠きを入れています。各ホルダーはボックスにＭ２ネジ数本で固定しています。長ホルダー内側の花弁状の溝はそのネジ止めをするための空間です。
☆上部軸受け
眼幅調節部の精度・強度を保つため、上部・下部の２カ所で軸受けを
構成し、両持ちとしました。軸にテーパーをつけて、シリコンムワッシャーのついたネジで締めることで眼幅調節の堅さを調整できます。
軸受けの横には眼幅固定ねじを設けました。ねじ締め状態で眼幅を変えても軸にキズが付かないよう、プラスチックねじにしています。
☆ボックスカバー
上下ボックスの両端には円弧形状のカバーを取り付けています。
カバーの曲率を２インチホルダーの外形曲率に合わせるなどして、見た目を優しくしています。
ミラー、プリズムの組立・調整・固定のためには両端が開いている状態で行い、各ユニットの合体前にこのカバーを取り付けます。
ボックスの内部に見えているのはミラーとミラー台座です。
☆動機
７６ｍｍＢＩＮＯを自作し、安くもないアイピースを２本ずつ買いそろえるうち、MONO（すでに持っている単眼の望遠鏡たち）をＢＩＮＯ（双眼）にしないとアイピースがもったいないと思い、２インチ双眼装置の設計にかかりました。
それまでとくに双眼装置に興味があったわけでもなく、ましてや２インチ双眼装置などムリと思いこんでいましたが、そのころＢｉｇｂｉｎｏのＨＰに西岡さん、菊田さんの記事が載り、できるのではないかと思いました。（みなさんに感謝です！）
でも製作費がかなりかかってしまい、双眼狂の泥沼にはいってしまったかもしれません。（＾＾）；
☆構造
50mmアルミ角パイプを使用し構造体をシンプルかつ精度良く構成できました。それ以外の部品はできるだけ旋盤で加工できる円筒形にしましたが、眼幅の可動域を大きくするため、右目用のスリーブ（長い方）にはＤカット（切り欠き）など、複雑な加工が必要でした。眼幅範囲は６０〜７６ｍｍあります。目幅回転軸は上下両持ち式軸受けとし、強度・精度をUPしました。回転軸はアイピースの重みで目幅が変わらないよう、フリクション調整機構とクランプを付けました。
試作品を2002サミットに間に合わせるため、とりあえず外装はせずアルミ地肌のままとしました。でもこのままでは表面に錆・曇りが生じるのでクリヤ塗装を施しました。
☆光学系
光を左右に分けるための１個のビームスプリッター（サイコロ型の光分割プリズム）と両目に平行に光を導くための３個の斜鏡で構成されています。
☆ビームスプリッタ
標準タイプと無偏光タイプがあります。偏光タイプもあります。
いずれのタイプも偏光していない光（無偏光光）に対しては透過：反射＝0.5：0.5ですが、標準タイプでは、偏光光に対して透過：反射が0.5：0.5とはなりません。Ｐ偏光光では透過：反射＝0.2：0.8となり、Ｓ偏光光では透過：反射＝0.8：0.2となります。メーカーによってはこの比率差はもっと大きくなります。
したがって標準タイプを使用すると青空などの偏光している被写体では左右で色や濃さが異なって見えてしまいます。惑星などでも色調が左右で異なるのはおそらくこのせいでしょう。
一方の無偏光タイプでは偏光の影響はないものの光吸収があり、透過：反射＝0.45：0.45となります。この１０％の光ロスは反射膜の一部に金属膜を挿入しているためであり、惑星など低コントラストの被写体に対してはそのの低下を招く可能性があります。これらの理由で、天文用双眼装置市販品のほとんどは標準タイプです。しかし地上用では無偏光タイプが適していると思います。 今回はこの世にない方を作りたい気持ちもあって、試験的に無偏光タイプを使用しました。
偏光タイプはこの比を限りなく１：0に近づけたもので双眼装置用途としては意味が無い物です。
☆斜鏡
ビームスプリッター通過後の光を両目に導くためには合計３カ所の９０度反射部品が必要です。これをミラーにするか、直角プリズムか悩みました。プリズム使用ではガラス内での光路延長効果があり、１反射当たり１６mmほど光路消費が減ります。でも全部プリズムにするとトータルで１２０mm厚ものガラスを光路中に入れるため、セミアポ程度の色収差が発生してしまうことがわかり、ミラー式（ミラー３枚構成）としました。ほかにも斜鏡だと軽い、安いなどメリットがありました 斜鏡を筐体に入れるためにもう片側も45度のエッジ加工するのに苦労しました。
☆光路消費
光路消費は双眼装置単体で１７２mmあります。
光路消費を抑えるため２インチスリーブの深さを浅くし、２インチアイピース（XL40)のバレルを３０mmにカットして使っています。
☆プリズムを使用したときの収差（アクロマート）
最近よく見かける大口径アクロマート屈折の光路にプリズムを挿入すると収差はどうなるでしょうか？
計算モデルとして口径１２５mmＦ８眼視設計アクロマートを使いました。比較する相手がないのでコメントは省略します。横軸の範囲は今までの２例と異なり、±３ｍｍに増やしています。
（４）プリズムあり（ＢＫ７、板厚120mm）
全プリズムタイプ双眼装置使用の場合。
軸上色収差がばらけてきました。
Ｂ〜Ｆ線での軸上色収差は０．４ｍｍ、Ｂ〜ｇ線では０．６５ｍｍです。
紫のハロはアクロマートより小さいですが、赤と青の焦点位置の違いはアクロマートより大きく、また全波長で線の曲がり（球面収差）がでてきますので、高倍率時はシャープさが損なわれます。
（３）プリズムあり（ＢＫ７、板厚80mm）
軸上色収差がばらけてきました。
Ｂ〜Ｆ線での軸上色収差は０．３ｍｍ、Ｂ〜ｇ線では０．５ｍｍです。
ＥＤアポと同程度の色収差ですので、目の肥えた人なら差がわかると思います。球面収差）がでてきますので、高倍率時はシャープさが損なわれます。
（２）プリズムあり（ＢＫ７、板厚４０mm）
ミラータイプ双眼装置使用の場合。
軸上色収差はＢ〜Ｆ線で０．１５ｍｍ、Ｂ〜ｇ線では０．２５ｍｍですから、まだ優秀です。
球面収差はまっすぐに見えますが、Ｆが小さいので球面収差の影響は先ほどのアポより大きいと思われます。ＳＤアポ程度の収差でしょうか。
（１）プリズムなしの場合
軸上色収差当然ですが完全に０です。
球面収差もなく、Ｂ線〜ｇ線まで１本の収差曲線に重なっています。
数字が小さく見にくいですが、横軸は焦点位置のずれを示し、その範囲は±１ｍｍです。か。
☆プリズムを使用したときの収差（ニュートン反射）
次に色収差のないニュートン反射の光路にプリズムを挿入すると収差はどうなるでしょうか？
計算モデルとして口径３１０mmＦ６ニュートン反射を使いました。
☆まとめ
最後にプリズムガラス厚と、 軸上の色収差（ピント位置差）と 球面収差 の関係をグラフにしてみました。球面収差の単位は ｍλｒｍｓですが、いわゆる「何λ」という言い方（ＰＶ値）だと、この数値を約５倍した値になります。例えば、
２０ｍλｒｍｓ → ０．０２ Ｘ ５＝０．１０＝１／１０ λ（ＰＶ） です。
ミラー方式が有利なことがおわかりいただけたと思います。最後までおつき合いいただきありがとうございました。（おわり）
プリズム厚の増加とともに色収差は大きくなりますが、色収差はもともと小さくないので、悪化は緩やかに感じるかもしれません。
それよりも曲線の曲がり（球面収差）が増大することで、高倍率時のシャープさが低下していきます。
比較のため 同尺度で描いたアクロマートの軸上色収差
