双眼鏡の性能測定
しかし・・・ 
今は便利な世の中になりました。 
スマホには3軸の角速度センサーが入っていて、専用アプリを使ってブレの量を記録することができます。 
フリーソフトだとデータが保存できなかったので有償版を購入しました。(200円ぐらい) 
スマホを双眼鏡に両面テープ等で固定すれば 即測定OKですw。 
NEW
 PLEASING 6.5X32 ED の透過率
マルチコートの双眼鏡といえば 大抵はグリーンのコーティングで、その反射色が深いか明るいかで良し悪しを判断できました。
今回の双眼鏡は全く色味が違ったので興味をもって慎重に測定しました。 透過率の公称値92%ということですが、全くその通りの結果でした。
しかも視感度の高い550nm付近に透過率のピークを合わせています。 これはグリーン系のマルチコートだけでは決して達成できない
もので非常に良好です。 木々の緑が良く映えるように設計されています。 いっぽうで青色系の透過率は若干落ちているようです。 

  ■ 高級機の透過率

自作双眼鏡の透過率
市販品とどの程度違うのかを知りたいと思いました。 光学系はメーカーそのままの半自作から、市販パーツを組み合わせたオリジナルまで
有象無象があります。 あまり一般的な双眼鏡ではないので簡単に紹介します。

a)テレコンビノ(Nikon X2 テレコンバーター TC-E2半自作) 可視光全域で95%の驚異的な透過率をたたき出しました。 
  Allbinosには多くの双眼鏡の透過率が示されていますが、この値はプリズム双眼鏡ならトップとなる高い値になります。
  ただ将来的には、コーティング技術(例1)(例2)とかけるコスト次第で実現可能なものになるでしょう。
  ガリレオ式なので当然の結果だし、実際覗いてみてもそんなに明るいの?という感じも正直します。肉眼に低倍率を掛けるだけ、ほかには
  何も足さない、何も引かない双眼鏡。 このカテゴリーは市販品では機種がまだ限られますがもっと評価されても良いと思いました。
b)EMS超広角双眼鏡 ペッツバール式の対物レンズは2群4枚で4面すべて単層コート、アイピース(EWV32)は3群5枚でマルチコートです。
 マルチコートの依存度が小さく、銀ミラーの特性が効いているせいか、比視感度のピーク(550nm)付近に透過率のピークがきています。 
 対物もマルチならまだ数%は上がると思いますがACクローズアップレンズシリーズがPROタイプのようにマルチ化されるのを待つしかありません。
c)銀ポロミラー超広角双眼鏡 b)と同じレンズ構成ですが、こちらはEMSではなく4回反射のポロミラーです。
  反射回数が多いぶん透過率が数%下がっています。
d)45°正立プリズム式超広角双眼鏡 対物レンズは2群1枚の単層コート、正立プリズムとアイピースはマルチコートです。
  マルチ面が多く、透過率カーブは市販のマルチコートの双眼鏡に似ています。
d)反射式双眼鏡 アルミ主鏡と単層コートのプリズムでできた副鏡正立系、アイピースは単層コートです。
  ジャンクを集めて作ったのでもっと低いかと思っていました。 気を良くしてもう少し使いやすく改造しようかな?
e)対空角可変双眼鏡 対物と正立プリズム面は青紫系の単層コート、アイピースは純正からNikonフィールアイピースに(マルチ)に入れ替えた双眼鏡です。
 
単層コートを多用したもの(e)、アルミ反射鏡を使ったもの(d)では透過率は見劣りしますが、他はまずまず健闘していました。
     (2016年1月30日) 
市販双眼鏡の透過率
B)とC)の Fijinon機、 E)のNikon機はほぼ同じような透過率特性を示しています。 この3機種のレンズは深い緑〜青色の反射色で、昼間、薄暮、夜間、いずれの使用でも色の片寄りが小さく明るい視界が得られます。 反射で失われる緑色光のため視野はわずかにピンク色をおびていて華やかな印象です。 一方で近紫外や近赤外線は設計上のトレードオフとなっていて、それほど透過率は高くないようです (だけど眼に見えない光なので関係ない)。 緑色のマルチコートでは比視感度のピークに透過率の凹みができてしまうのですが、ここを持ち上げるような高度なマルチコートが望まれます。

A)の青紫色の単層コート機はマルチ化以前の機種によくあるタイプですが、青〜紫成分が失われるため視界は補色の黄色がまさって見えます。特にA)は黄緑系の着色があり、まるで青板ガラスや水槽を通して見たような感じで、上のマルチ3機種と比べると明らかに色が濁って見えます。 

 全面単層コートは今となっては最低限の増透処理であり、Nikonがプロフェッショナル用と称しているSP以外の7X50機や10X70機に依然として全面に採用されているのは安定需要の上にあぐらをかいた怠慢としか思えません。

D)の全面アンバーコートは、赤〜黄色の成分が反射で失われています。補色の青がややまさっているためか、それとも7mmという瞳径による光量のせいか A)のような黄色い濁りは感じません。 その代わり青いフレアのようなものをわずかに感じ、夕日に照らされた遠くの山肌などは青みがかって日照が弱く感じられました。 またアンバーコートはゴーストが出やすく工場地帯の夜景など特にナトリウムランプは派手なゴーストが飛び交い、うるさい視野になります。 この機種は天体観測を考慮し、515nm(青緑)系、つまり暗順応時の比視感度のピーク波長を重視した設計意図があるように思いました。 ただ同じ用途の7X50機は青紫系の単層コートなので設計意図は釈然としません。 単層コートは限界がありますが可視波長トータルでの透過率やゴースト抑制のためにはブルー、パープル系が有利、カラーバランス的にはアンバー系を一部の面に採用するのが有利です。 写真レンズではブルーとアンバーを面によって使い分けていますが、残念ながらこの双眼鏡はそこまで考慮してないようですね。
       (2016年1月17日、 グラフ+追記1月23日)
測定の様子。 実際は夜間に照明をかなり暗くして測定しています
配線部にシェルをつけました
ご覧のとおり、プラスチック容器の再利用です。 これで持ち運び可能になりましたが、電池の持ちは悪いというか、
レーザーに供給する電流が徐々に減っていくため、あまり正確な測定ができません。 
そこで普段はAC/DCアダプターを使って一定の電源電圧を得ています。
グラフのように特に紫から青・緑にかけての透過率は今までの双眼鏡の測定結果を上回り、防振光学系が入ってこの数値は驚きです。 透過率と相まって迷光も大変少なく、夜間街灯を視野外に置いて暗闇を観察してもフレアやゴーストは抑えられており、所有する双眼鏡中では最小です。 
左右光軸のずれを測定してみました。結果は下の表に追記しています。 左右のバリアングルプリズムは同じ角度の動きをするようにリンク機構でつながれているのですがこれが完璧に調整されています。 こういう結果を出せるには高度なモノづくりが伴ってこそで、Made in Japanを誇れる製品のひとつだと思いました。 (2016年4月16日) 
単層コートではほとんどの場合フッ化マグネシウム(MgF2)が用いられます。 膜の安定性と屈折率の関係で他に適当な物質が存在しないからです。 単層コートはハードコートといって耐久性のある膜をつけるために300度程度に釜温を上げる必要があり、コート処理(1バッチ)の時間もそれだけかかります。 今となっては釜温が低くて済むマルチコートのほうがむしろコストがかからないかも知れません。 マルチコートでつける材料の中には高価なものもあるでしょうが、温度を昇降する幅が大きい単層コートでは蒸着釜や人を拘束する時間が増えるからです。 しかし単層だから時代遅れと馬鹿にはできません。 グラフのように高屈折率ガラスに施せばマルチコートに準じるぐらいの反射防止効果が得られ、しかも反射カーブのボトムをマルチコートでは苦手な500〜550nmあたりに設定できます。 ほんの数面だけ上手に単層コートをつけることで、マルチコートばかりを使用した場合に比べてカラーバランスを改善することができます。 もちろん緑に反射のふくらみを持たないマルチコートを一部に使っても同等以上のことは可能なので推測ですが、キヤノン機の場合、こういったテクニックを使ってフラットな透過率を得ているものと思います。
Canon 12X36 IS V の透過率と光軸ずれ
キヤノン双眼鏡はAllbinosでは なぜだか全くレビューされないため、透過率は気になっていたところでした。
まずレンズの反射を観察してみました。 接眼レンズ側の反射色は暗い緑、青緑、紫で紫は単層コートのように見えますが十分暗い反射です。 対物レンズのほうはやや明るめの緑、紫系です。 内部のバリアングルプリズムは緑系のマルチコートです。

NEW
  携帯型透過率測定器

手ブレ計測器 その後・・・ 
上の画像を見て何を作ろうとしていたか察しはつくとおもいます。 
レーザーポインターを双眼鏡に取り付けて、その出射光を遠方のスクリーンに投影し、カメラの長時間露出でブレの軌跡を
描かせブレを計測しようと試みました。 しかしここまで作ったあとのデータ処理の良い案が浮かばず頓挫。 
ブレの軌跡の画だとその集中度合いが分かるだけで数値化が難しくあまり科学的ではありません。
直線上に配置

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実際に3軸の回転を与えてモニターさせてみました。
縦軸は ラジアン/秒 という単位でぴんと来ませんが、
まァ、ちゃんと分離して測れているようですw。

  ■ 携帯用光軸検査器

こちらも紹介しておきます。 日本望遠鏡協会の推奨する仕様で真似てみました。 目幅は65mmとしています(協会製はたしか63mmぐらいでした)
左右視軸を確認する方法として、射出瞳のなかの対象物を後方30cmぐらいから「平行法」で確認するやり方は双眼望遠鏡を所有している方なら知っているでしょう。 これをはるかに正確に行う検査器です。
市販の双眼鏡をこれでチェックしましたが左右の像は、検査器なしの平行法では一見完璧にあっているように見えます。 しかし検査器を使うとずれていることが一目でわかります。 ただし射出瞳径がある程度大きくないと中の対象物も見えにくいので、高倍率双眼鏡には適しません。 いくつかの双眼鏡を測った結果を示します。
 
レーダーチャートの中心は0ではなく、0.5として差を強調してあります
■ご自分の双眼鏡を測定してみたい方へ■
透過率を測定いたしますのでご相談ください。  (今後の双望会へ参加した場合、本測定器の持ち込みはしません。)
送料と返送料を負担いただければ、基本的に無償としますが、条件として測定結果を公開するか非公開にするか
については当方の判断に委ねさせていただきます。 携帯用光軸測定器については頒布もしますのでご相談ください。
           (2016年4月16日)
 
背面部
中心部に電源スイッチ、その周りに5つの波長の放射強度を個別に調節する可変抵抗を付けました。
       (2016年6月5日)
以下の高級機の透過率データは allBinosのグラフから読み取ったものです。 
今回はグラフから、それがどのように視覚で感じるかを推定しました。
人の視覚は、単色光であれば波長1nmの違いでも識別できますが、透過率グラフのような波長1nm刻みで描かれたカーブから
色調の変化を直観的に想像することはできません。 そこで少しでも色調と透過率が直観的にわかるような表現方法を考えました。
人が色を感じるのは、赤・緑・青に各々対応する L・M・S錐体細胞で、それぞれの分光感度は標準値が定義されています。 このカーブと透過率カーブの積を波長1nm刻みで累計すれば赤・緑・青の人に感じる成分の透過率が計算できます。 この辺は以下のサイトが参考になるでしょう。 
  http://www.ccs-inc.co.jp/s2_ps/s1/s_04/column/light_color/vol29.html#e04
また各色総合での透過率を1つのもので表現するのであれば明所よりはむしろ、桿体細胞が優位となる暗所での比視感度を重視するべきで、標準視感度分布カーブと透過率カーブの積を波長1nm刻みで累計すれば良いと思いました。 
表現方法としては 赤(R)、緑(G)、青(B)、と暗所透過率(T)をレーダーチャートのグラフにしました。 一番外の1.0を結ぶ菱形が理想的な双眼鏡といえます。
CD-20Tは3群3枚構成、反射面は6面と少ないので当たり前ですが、透過率は高くなかなか優秀です。
よく見ると透過率が波長によらずフラットで、Nikonのよりフラットです。 ブルーコートとアンバーコートとを使い分けることでバランスを取っているようです。眼視機材の場合は、ゴーストが出やすい面はブルーにして目立たなくし、他の面をアンバーにするとかすれば良いのでしょう。 今時モノコートに戻ることはないでしょうが、マルチコートの場合も特長を持たせたマルチをうまく組み合わせれば理想的な双眼鏡ができるのでしょうね。  (2016年2月28日)
右上は透過率測定エントリーモデルです。 手前から紹介します。
A) Nikon 8X30E 1983年製 ポロ双眼鏡のスタンダード機。 現行のE2は全面マルチ(多層)コーティングですが、   この時代のは青紫色の全面単層コーティング
B) Fijinon 8X32LF 200?年製 生産終了品。 ダハ機でケンコーと協業する前のフジノン独自
   のEBCマルチコーティング。位相補正コート有り。 視野は50°と平凡だが高さがA)並みの100mm
   とクラス最小なのが気に入っています。
   フジノンの本気が感じられますが、芋虫が縮んだような横縞のデザインはとっても個性的
C) Fijinon 10X50 FMT-SX 200?年製のモデルチェンジ機。 全面EBCマルチコーティング。
D) Nikon 10X70T型 197?年製。 謎のアンバー色の全面単層コーティング。
E) Nikon 10X70 SP 1993年製。 基本マルチコーティングだが、接眼レンズの最外面のみ青紫の単層コーティング
    (プロ機としての耐久性確保のためとか。)、ほかの面はマルチコーティング
コーティングの色と透過率
左はフルマルチコートのNikonTC-E2テレコンビノ、右はフルモノ(単層)コートのKenko CD-20Tテレコンビノです。
単層コートとは言っても Nikonの過去の双眼鏡のように全面同じ色ではなく、ブルーとアンバーとを使い分けています。
写真ではうまく再現できませんが反射色はマルチコートのような深みはなく、あっさりしていますが、透過率はどうなっているのでしょうか?
光源部分の製作を始めました。左図は測定のイメージです。
大きさは鉛筆削り器ぐらい。 光源波長は短いほうから、 青紫(405nm)、青(450nm)、緑(532nm)、赤(650nm)、それと近赤外(780nm)の5本を並べています。 とりわけ大きな光源は緑用です。(といっても油性ペンぐらいですが) 緑が大きいのは現時点で純緑色(532nm付近)の半導体レーザーの製造は困難で非常に高価なので、 緑色レーザーポインタで代用し、リレーレンズでビーム径を拡大しているからです。 ちなみに緑色レーザーポインタの緑は 赤外レーザー光をSHGという結晶素子で緑の波長に変換しており、根本の赤外光も漏れ出るので赤外カットフィルターも忘れてはいけません。 
5種類の光源は全部発光させておいて回転レボルバー式に波長を切り替えます。 電装と受光側の工作はこれからです。
いくつかの波長ではすでに透過率を測りましたが結果発表はこれでちゃんと?測ってからにします。
          (2015年12月12日)

NEW
  双眼鏡用 手ぶれ計測器

キヤノンの防振双眼鏡を購入してから手ぶれ量が計測できないか考えてみました。 
防振機能が無くても双眼鏡の構造や保持の仕方でブレがかなり減らせると思いますが、定量的に調べたものは見当たりません。

簡単な実験に過ぎませんが一応手ぶれを記録できそうな方法が見つかったので、いつくかの部材を集めてきました。

工房のほうもお客さんを待たせている(とくに等倍リレーレンズはレンズ部材待ち状態)ので、ヒマを見て作ることになります。 しかしながらどう見てもこちらのほうが早くできてしまいそうです。 申し訳ありません。
      (2016年6月26日)
 
PENTAX PapirioU の透過率
妻にプレゼントしてたので借りてきて測りました。 いわく「今まで使った中で軽くて一番良く見える。でも倍率がちょっと低い」とこと。
8.5倍機のほうが良かったかもしれませんね。 メーカーが透過率グラフを公表しているので縦横軸を揃えて並べてみました。
なんとほとんどピッタリ合致したので驚きました。 測定器は5波長しか測っていませんが、1nm刻みで測定したカーブをかなり正確に予測できているようです。 メーカーのほうも決して誇張してなく信頼できるところのようです。
        (2016年2月7日)
透過率測定器のレーザー投光器がいちおうできました。 配線むき出しで携帯用とはとてもいえませんが・・・。

受光器側は以前、銀ミラーの反射率測定で使用したセンサープローブを手で持って測定します。周りの光を拾わないように夜になってから部屋の明かりを消して測定しています。将来的には暗箱を作るつもり。

左画像は前方の紙に照射したもの。 まだ光のパワーを各色で完全には揃えていませんが、やはり緑が一番明るく見え、次に赤と青。 青紫はぼやっとほの暗く、近赤外は暗闇でわかるぐらいの赤い光です。デジタルカメラでは近赤外光は白っぽく映りますね。
これも双眼鏡遍歴(煩悩)の一部なのでこのページに書きましょう。 下がその構造です。 Lは光源でLED、できれば半導体レーザーを使います。 小レンズ(C)で平行光にして双眼鏡の対物レンズから入れます。 被測定物は双眼鏡でも望遠鏡でもアイピースだけでも可能です。 照度計を双眼鏡の前方S1と後方S2の位置に置いてその比率から透過率が分かります。 レーザーポインターのようなものですが、違いは光ビームが集中しすぎるとセンサが飽和するので少し大き目のビーム径(5mm程度)にしていることです。 S2では普通、ビーム径が細くなりますが、ピントを∞からややぼかしてビーム径をそろえます。 波長の異なるLED(レーザー)を搭載して5波長の透過率を測れます。 ちゃんとした分光透過率測定器は、1nmの波長ごとの光ビームを作っているため、内部には白色光源(ハロゲンランプ)、図のLとCの間に波長抽出のためのグレーティングが入り、本体も大きく高価で電力も食いますが、 本機だと電池で動かせます。 
エクセルでフーリエ変換を行えば、周波数ごとのブレ量が描けます。
オーディオのグラフィックイコライザのようなものです。
これはまだお試しデータですがちょっと科学的になってきました。
双眼鏡の重量の差を調べたり、持ち方や姿勢を変えながら差を
分析してみたいと思っています。 
       (2017年12月3日)
アプリのガイダンスがまともな日本語になっていません。扱いにくいですが、何とかエクセルにデータを取り込んで15秒間のブレのグラフを作ってみました。 良く見ると心臓の鼓動(1Hz程度)によるブレを検知しているようです。 
ランキング MODEL COATING 暗所視透過率 明所視透過率    総合   
1 Swarovski SLC 10x42WB 全面マルチコート 92.3% 93.4% 92.8%
2 Carl Zeiss Victory HT 10x42 全面マルチコート 92.0% 92.9% 92.4%
3 PLEASING 6.5X32 全面マルチコート 86.7% 93.8% 90.3%
4 Canon 12X36 IS V 全面マルチコート 88.7% 89.9% 89.3%
5 Fujinon 8X32 LF 全面マルチコート 86.0% 90.6% 88.3%
6 Nikon EDG 10x42 全面マルチコート 87.2% 88.9% 88.0%
7 Leica Ultravid HD-Plus 10x42 全面マルチコート 86.4% 87.8% 87.1%
8 Fujinon 10X50 FMT-SX 全面マルチコート 84.2% 89.9% 87.1%
9 PENTAX PapirioU 全面マルチコート 86.0% 86.9% 86.4%
10 Nikon 10X70 SP 全面マルチコート 84.3% 87.8% 86.1%
11 Nikon 8X30 E 全面単層ブルーコート 75.8% 82.3% 79.1%
12 Nikon 10X70 T型 全面単層アンバーコート 74.1% 73.6% 73.9%
ランキング上位のモデルではレンズごとにマルチコートのレシピを変えながらトータルで最高になるよう配慮しているはずです。
一方で下位のモデルでは 何にでもそこそこ効く風邪薬のように どのレンズも一律のマルチコートににすればよかろう的に作っていると思われます。 
レシピが一律ならば作業者の間違いも起きないし生産性も上がります。 こだわった事をして生産ロスを作るより、効率良く作って売れれば良いのです。 
そんな中で PLEASING6.5X32ED は非常に健闘しています。 
どのグラフにも 暗所比視感度曲線と 明所比視感度曲線を付けています。 
この感度曲線の山の裾野は人の眼にはあまり感じない波長で、平野の部分は全く感じません。
平野の部分の透過率をいくら良くしても無駄なのです。 緑色系マルチコートだけを施した双眼鏡が多いですがこれらは人の眼に最も感じる緑色をあまり透過せず、全く感じない近赤外線を効率よく透過する傾向が出てしまいます。
比視感度の山と透過率の掛け算が人の眼に感じる双眼鏡の明るさということになります。 この掛け算の値をランキングしてみました。
ZEISSとSWAROVSKI については新鋭機だけあって、透過率90%以上を保ちつつ暗所視感度ピークの505nmあたりの透過率
も最大透過率を得られるように設計してあり、レーダーチャートにも隙がありません。 NikonEDGはそこが甘くて赤〜近赤外の透過率が
無駄に高い、従来のマルチコートの癖を引きずっています。
ついでに今まで紹介した双眼鏡のレーダーチャートも並べておきます。 やはり時代が古いものほどチャートの面積が小さく、カタチも悪い結果になっています。  (2016年7月24日)
 
モデル、メーカー 左右光軸のずれ
(右眼基準)
上下光軸のずれ
(右眼基準)
10X50 Fujinon FMT-SX 内向き 30分 0分
10X70 Nikon SP 内向き 10分 -10分
10X70 Nikon T型 内向き 45分 -10分
8X32LF Fujinon 外向き 10分 -5分
12X36 IS V Canon NEW  内向き 20分  0分
JIS規格(一般品) 内向き 100分以下
外向き  40分以下
±30分以内
JIS規格(高性能品) 内向き 60分以下
外向き 20分以下
±20分以内
自作双眼鏡の透過率
市販双眼鏡の透過率
フルマルチコート NikonTC-E2
フルモノコートのKenko CD-20T
 測定結果のイメージ図 
いずれも高性能品規格内で問題ありませんでした。 左右方向の光軸はただ「0」に調整するのではなく、JIS規格値のセンター、つまり 内向きの20分あたりを狙っているように思いました。 表の数値は目測です。腕を伸ばして人指の幅が約1°なのでそれから値を割り出しました。 
           (2015年12月13日)
 
レーダーチャートの中心は0ではなく、
0.5として差を強調してあります