正立２インチ双眼装置（４）

　やっと正立２インチ双眼装置用の接眼部を完成させた。
接眼部のエクステンダーレンズは３度目の改造でようやく満足なものになった。

　正立２インチ双眼装置は　直視タイプより４３ｍｍだけ長いバックフォーカスを必要とする。そこで最初、メガネ凹レンズ（単レンズ）をエクステンダーレンズとして双眼装置の入射窓に装着し、バックフォーカス差を埋めようとした。
下はこの場合のＳＰＯＴ図、光路図。軸上色収差図はこちらを参照。オリジナル光学系のＳＰＯＴ（その下）とくらべるとＳＰＯＴの色にじみと拡散が明らかだ。３１ｃｍ双眼ドブで実視した感じは、倍率４５倍（４０mmアイピース装着）では色収差が感じられず良好だったが、倍率７０倍（２５ｍｍアイピース装着）から色収差と像の甘さに気が付きはじめ満足できなかった。

　
　クラウンガラスとフリントガラスを組み合わせて色消し（アクロマート）を構成できるが、市販のメガネレンズの組み合わせで設計してみた。全体としては凹レンズであるので、２枚玉対物アクロマートレンズ（凸）とは逆で凹レンズにクラウン系「白板ガラス」（ｎｄ＝１．５２３、ν５８）、凸レンズにフリント系（ｎｄ＝１．６０４、ν４１）を使用した。レンズの曲率はメガネ店経由で資料を取り寄せた。レンズのディオプタの組み合わせで色消し条件が決まり、２枚のレンズ間隔で球面収差量が決まる。できあがった光路図（拡大）と軸上色収差図、ＳＰＯＴ図を下に示す。軸上色収差図はほぼカンペキ。シミュレーション上はまるで某メーカーの３枚玉アポクロマートみたいだ。分厚いプリズムを通ることで生じる球面収差や色収差までも完全に除去してしまったのには驚いた。

　上のＳＰＯＴ図をよく見るとオリジナルのＳＰＯＴよりコマの形が丸みを帯びていることがわかる。少しだがメニスカスレンズの効果でコマも低減されていたのだ。そこで、球面収差をやや犠牲（負修正気味）にし、コマ収差をもっと減らしてみた。メガネレンズの凸レンズ（前玉側）を５ｍｍほど前方に移動させればコマが小さく、中心像もまずまず尖鋭な「メガネレンズ２枚玉エクステンダー」が設計できた。設計を完全色消しに振るかコマレスに振るか迷ったが、コマレスに振ったものを試作した（下の画像）。シミュレーション結果は下図参照。
　（２００４年７月９日）

■できあがったメガネ２枚玉エクステンダーレンズ
　エクステンダーレンズの有効径は６０ｍｍあり、鏡筒の内側から双眼装置先端にＭ４８ねじで装着する。
　　　（２００４年９月１５日）

■使用感
　３１ｃｍ双眼ドブで実視した感じは、色収差は確かに無く周辺像も良い。しかし？倍率４５倍（４０mmアイピース装着）でもシャープさが感じられない。倍率７０倍（２５ｍｍアイピース装着）では一段とシャープさのない締まりのない像で、ピントの位置がつかめない。これはきっとメガネレンズの研磨精度が低いためと思われる。メガネレンズの面精度は数ラムダ程度あるに違いない。別にメガネレンズが悪いわけではなく、目的以外の性能を期待して使うほうが悪いのだ。２枚使っているから、なおタチが悪い。総合的な見え味はメガネレンズ１枚玉のほうがまだマシ、という残念な結果になり使えなかった。（２００５年２月１９日　朱記部分修正）

■レンズの構成
　メガネ２枚玉エクステンダーレンズの失敗のあと、最後の手段としてＰＥＲＥＧＲＩＮと同じエクステンダーレンズを使用した３度目の改造を行った。このレンズは２群２枚で色消し、某望遠鏡用テレコンレンズ。（生産中止品）。製作中のＰＥＲＥＧＲＩＮに先行して性能を確認するためにも製作する意味があった。メガネ２枚玉のような設計の自由度はないので、諸収差を最適化できないが、研磨精度はメガネレンズよりは格段に良いはずだ。合成焦点距離＝２４４０ｍｍ　（Ｆ７．８７）で、拡大倍率は１．３３倍となる計算。

■接眼部改造
　このエクステンダーレンズは接眼部のベース板に鏡筒の内側からねじで装着する。このレンズが必要なのは正立２インチ双眼装置使用時のみであり、ＰＥＲＥＧＲＩＮのようにレンズ移動はさせない。接眼部の改造のついでに双眼装置を前後させる合焦機構が弱かったのでラックピニオンを大型のものに換装した。

■使用感
　上弦の月を狙ってみた。あいにく冬の気流下でシーイングが良くない。倍率は１７５倍で観望したが月のエッジに色収差は感じられず、反射望遠鏡特有の「白い」像だった。像質もまあまあシャープ。テレコンなし（直視２インチ双眼時）と比べるとさすがに少しコントラストが低いような気がするが、テレコン倍率もかかっているし同じ条件での比較はできない。
　直視双眼装置と正立双眼装置の切り替えはすぐにはできない（後述の鏡筒４５度回転も含め）。けれど、いちおう正立タイプにセットして一晩中使用しても不満のないレベルにすることができた。第８回サミットではこの光学系に固定したままで中接近中の火星を堪能できた。
（２００５年２月１９日　）