透過率測定器

下がその構造です。　Ｌは光源で半導体レーザーを使います。　

小レンズ（C）で平行ビームにして双眼鏡の対物レンズから入れます。　被測定物は何でも構いません。　

光パワーメーター（右下）をビームの出射直後（Ｓ１）と　測定物通過後（Ｓ２）の位置に置いて、その値の比率から透過率を求めます。

投光器はレーザーポインターのようなものですが、光ビームが一点に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（直径８ｍｍ程度）にしています。　

Ｓ２では、被検体によって　ビーム径は細くなったり太くなったりしますが、Ｓ２の位置を適当に前後させたりして

Ｓ１となるべくビーム径をそろえます。

　

５つのレーザーを発光させて５つの波長の透過率を測ります。　

市販の分光透過率測定器は、もっと細かい波長ごとの光ビームを作っていますがそこは省略し、

グラフにするときに測定しない部分はエクセルで補間します。　下はグラフのイメージです。



投光器の製作を始めました。　



光源波長は短いほうから、　青紫（405nm)、青（450nm)、緑(532nm)、赤(650nm)、近赤外（780nm)の５つです。　

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、　

緑色ﾚｰｻﾞｰﾎﾟｲﾝﾀで代用し、リレーレンズでビーム径を拡大しています。　

ちなみに緑色ﾚｰｻﾞｰﾎﾟｲﾝﾀの緑は 1064nmの赤外レーザー光をＳＨＧという結晶素子で倍の振動数の緑に変換しており、

根本の赤外光も漏れ出るので赤外カットフィルターも入れるのを忘れてはいけません。　

中国製のぼろいポインターなので赤外カットなんて入っていませんでした。

５種類の光源は出力安定のため　全部を連続で発光させておいて回転レボルバーで出てくる波長を切り替えます。　

　　　　　　　　　　（２０１５年１２月12日）




透過率測定器のレーザー投光器ができました。　まだ配線むき出しです。

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。

上画像は前方の紙に照射したもの。　まだ光強度を各色で揃えていませんが、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。



→その後、緑色は520nmの半導体レーザーに変えて小型化しました。（上図）

発光パワーも数倍に増やし、少々明るい部屋でも測れるようになりました。




■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

依然として採用されているのは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、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）


■自作双眼鏡の透過率




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。
一般的ではないので簡単に紹介します。

a)テレコンビノ（Nikon X2 ﾃﾚｺﾝﾊﾞｰﾀｰ 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。
　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ｸﾛｰｽﾞｱｯﾌﾟﾚﾝｽﾞがPROﾀｲﾌﾟのようにマルチ化されるのを待つしかありません。
ｃ)銀ﾎﾟ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Nikonﾌｨｰﾙｱｲﾋﾟｰｽ替えた双眼鏡です。
　
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）　


■PENTAX Papirio�U　の透過率

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。

答え合わせの結果は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）

　


■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？


　
　　　　　フルマルチコートのＮｉｋｏｎＴＣ-Ｅ２　　　　　　　　　　　　　　　　フルモノコートのＫｅｎｋｏ ＣＤ-20Ｔ




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）


■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。



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）　




■PLEASING　6.5X32 ED　／ PRINCE　6.5X32　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。



近年ではフルマルチコーティングの双眼鏡が当たり前になっていますが、　

ほとんどのマルチコートの反射色は緑のため、透過色は緑成分を失い、ピンクがかった色調になります。　

下のグラフは賞月観星のサクラコーティング採用の２機種の分光透過率ですが、緑色の落ち込みがなく、

逆に透過率のピークを緑色帯域に持ってきています。　

このチューニングは非常に好ましく思います。　

マルチコートが普及し始めた時期には、ピンクがかった視野は、モノコートに比べずっと明るく華やかな視野に感じていましたが、

この２機種と見比べると従来のマルチはもはやピンク色に濁って見えます。　

また、外灯のゴーストがほとんど見えないのは、対物レンズや接眼レンズの最外面にサクラコーティングをして、

視感度の高い緑色のゴーストを抑制しているためのようです。　

サクラコートと暗緑色のマルチコートを最適配置することによって好結果をもたらしています。　

さらに、分光透過率の傾向ということだけで言えば、以前に紹介したＣａｎon IS 12X36も同様なのですが、　

高倍率なのとEDでないため、何となく寝ぼけた視野になっています。　

この透過率に低倍＋EDレンズという要素が加わることで双眼鏡があることを感じさせない自然な見え味を生んでいるようです。



■ ５０ｍｍ標準レンズの透過率とコーティング色

それにしても今時のミラーレス一眼用５０ｍｍ標準レンズの大きさ、どうにかならないものか。　

ミラーレスに移行してからなしくずし的に大型化して、絶滅寸前の恐竜の巨大化を連想させてしまうのだ。　

さて今回、昔風の　フォクトレンダー NOKTON 55mm F1.2 SLIIs　(画像左から２番目）を入手し手持ちの５０ｍｍクラスと並べてみた。

ピントリングと絞りリングの感触はスペックには出てこないが自分にとっては最も重要な機能のひとつ。

今時のレンズ（カメラメーカー製）では逆立ちしても真似できないものだ。



少し詳しい方なら　４つ、何だかわかると思う。　

レンズのコーティング色は右の２つのようにちょっと昔のマルチコートレンズのほうが薄暮を感じさせる深みがあって好みだ。　

近年のデジタル用レンズのコーティングの反射色は日本茶のような淡い緑が多く、深みがない。

で、実際のヌケはどうなのだろう？　ということで先日メンテナンスした測定器で透過率を実測比較した。

結果が下のグラフ。




やはり新しい時代のレンズのほうが透過率は高くて、とくにNikkor50ｍｍ1.8Ｇの透過率は抜きんでている。　

Noctonも高いが青色側の透過率が低め。　F1.2なのでレンズの厚みや硝材の違いでそうなるのかもしれない。

数十年のうちに進歩していることが分かった。　

せっかくの進歩も性能を欲張ってレンズ枚数を多くすればたちまち相殺されてしまう。　

（巨大標準レンズはそこを犯しているように思う）

双眼鏡で言えばスワロなんかが日本茶のような反射色傾向をしているのかな。

しかし眼視機材に限って言えば、昔風の薄暮反射色（ツアイス等）のほうがゴーストが緑色にならないので良いのではないか。

被視感度曲線は上のいくつかのグラフには併記したが非常に波長依存性が高くピークが急峻だ。　

なので被視感度の高い黄緑色系を極力多く透過させ、ゴーストの反射を紫色、赤色系に逃がす設計方針が良いと思う。

その上でトータル的に透過が高ければ良い。　分光透過率をカラーバランス絶対主義的に平坦にする必要はないと思う。

　　　　　　　　　　（２０２４年９月２９日）




■　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。


いずれも高性能品規格内で問題ありませんでした。　

光軸はただ「０」を目標に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）




■手ブレ計測器　

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。
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。　

　　



　

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。

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。

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。

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）




　　　　　　　　　

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