Compact Wide Binocular
フォーカスカバーの製作
 すべりねじが露出していたフォーカス機構だが、さすがにこのままでは 未完成感が漂うのでカバーをなんとかしたかった。 
しかしこの部分は双眼鏡の意匠を決める一等地。軽くて無駄のない形状を迷い考えた末 薄いプラスチック板を熱で変形させある程度 
自由な形状を形成できること知り、早速トライした。
◆実機の製作を開始しました◆◆
  概略うまくいっていますが、初物にありがちな問題 (寸法間違い・実際に組めない・剛性不足などなど多数 ^^)  で修正中です。
 ・ 45度2インチ正立プリズム
 ・ 対物レンズ
 ・ アイピース
この3つさえあれば、簡単に出来るはず。
僕も最初はそう思っていたが、すぐにそんなに甘くないことがわかった。 
この正立プリズム、光軸が全く保障されていないのだ。
つまりプリズムの入口(2インチバレルの中心)から入った光線がプリズムの出口(2インチスリーブ側)では中心でなくなってしまう。 左の図のように酷いほうは角度換算で2度もずれていた。
ペシャンプリズムの形状精度が悪いのではなく、それを取り付ける精度が悪く、ただ投げ込んだだけの構造のためだ。 もちろんプリズムハウジングはNC制御で精密に加工されているのに。 単眼の望遠鏡につけて多くの人は問題にもせず使っているのだ。 天頂プリズムと比べるとこの手の正立系プリズムは基準面が取りにくく光軸が合ってないものが多いようである。

さらに困ったことに、この双眼鏡は対物側も接眼側も太くてほぼ眼幅サイズのため、プリズムの角度ずれを補正するべく対物レンズや接眼レンズを振って光軸を調整しようとしてもほとんど調整しろが取れない。 これを解決しないことには左右の視軸が合わず 「モックアップ」のままなのだ。 光軸調整方法も双眼望遠鏡としてでなく、ほんとうに双眼鏡としての調整方法を本格的に考えないといけなくなってくる。 これをうまく調整する工法にようやくめどが立ちそうだ。 ・・・ということで、工作に覚えのある方でも安易に真似しないほうが良いだろう。
            (2014年3月5日)
 常用アイピースとなる、笠井SWA26mm。 倍率は7.7倍。
(対物の焦点距離は200mmなので計算上)
実視野の測定結果は9.2度(見かけ視野だと70.8度)だった。10度に少し足りないが、ケラレは無くこの双眼鏡とは大きさのバランスが良い。

トップ アイコン
ホームへもどる

改良前
ナット材質:樹脂
改良前
リード9mm(2条ねじ)
塩ビパイプを切断し両端を整え、これを電子レンジにかける。
1〜2分で軟化する。 これは失敗作で、レンジの加熱時間が数十秒長過ぎた。
アイピースの胴径と同じ径にした丸パイプに引き延ばす。 材料はすぐに硬くなるので何度か繰り返して馴染ませる。 (保護手袋は必要)
超小型のマイクロヘッドを取り付けて出来上がり。
Ethos17mm (F4対物レンズ)
SWA26mm (F4対物レンズ)
超小型2インチ広角双眼鏡
◆ほぼ完成
  部品の補強と修正を行いほぼ完成した。  下は組立中のキモになる部分だ。
  これに対物ユニットとプリズムと2インチアイピースというありふれたパーツが合体する。 対物ユニットは 現状は携帯性重視のF4(200mm)であるが 
  性能重視F5(250mm)ユニットに交換も可能で後追いで製作中。
◆◆ センターフォーカス機構(CF機構)のモックアップ
 フォーカス機構のモックアップを作ってみた。  中央転輪は30mmの大型のものを人差し指のとどく位置に置く。(実機はもう少しプリズム寄りになる) フォーカス移動を担うスクリューはミスミのスベリネジ。2回転で18mmの対物レンズ移動を予定している。これぐらい移動量があれば 物によって焦点位置が10mmも違う2インチアイピースでも、距離や視度の変化も含めてすべてピント合わせが可能になるだろう。 

 モックアップのような目幅固定式で行くなら 昔こんなものも作ったことがあるし簡単だ。

 しかし目幅調整機構付きとなると、CF式はとたんに難しくなる。 目幅移動にともない中央の焦点駆動軸と左右鏡筒の距離が変化するためだ。 じっさい左右鏡筒が平行に移動するタイプでCF式の双眼鏡はほとんどないはずだ。 CF式を捨てて単独繰り出し式(IF式)にすれば容易だが、そうすると観望状態での焦点合わせがしにくい。 IF式で最もポピュラーな方法は 接眼部の回転ヘリコイドでピントを合わせる方法だが、これはモタモタした操作になるのでしたくない。 今回は機動性重視の双眼鏡を目指しているので なんとかCF式にしたい。 機構も小型軽量化し、このデザインをなるべくキープしたい。  
        (2014年3月9日)
 実視野を測定するのに図のような微動と目盛付の回転ステージを使った。 照準を視野の端から端まで移動させそのときの目盛の変化から実視野を読み取った。
 超広角双眼鏡の圧倒的な像の迫力と立体感、高品位の像質には満足している。 しかしその重さ・大きさ・取扱いの大変さはやはり普通ではなく、常に車の中に放り込んでとか、首から下げて毎日散歩しようというような物ではない。 そこで今度は、とにかく小型・軽量・丈夫で持ち歩きしやすいものを作りたいと思う。 とは言ってもそれだけだと市販の双眼鏡を買えば済んでしまうので、市販品を超える広角も目指したい。 今度のスペックだが、口径は懲りずに50mmとし、倍率は7倍、実視野は最大10度程度を目指そうと思う。

 まずこのスペックを実現するために、アイピースは1.25インチ(アメリカンサイズ)にするか? それとも2インチにするかという、2者択一に迫られる。 どちらを選ぶかで全く性質の違う双眼鏡になってしまうかも知れない。 僕の場合、2インチアイピース仕様に決めるのに全く時間はかからなかった。 1.25インチだと焦点距離24mm見かけ視野68度あたりが最も実視野が広いアイピースになると思うが、それではさっきの双眼鏡としてのスペックを満足するのは困難(というかもうその時点で実視野70度を諦めなければならないではないか)。 じゃ70度以上の見かけ視野をもつアイピースとなると今度は低倍率7倍を出すのに対物レンズの焦点距離が短くなり過ぎ像質が厳しい。 1.25インチなら正立光学系が小さく安くできるというメリットはあるが、某社でこのような仕様の企画が進行しているようだし同じじゃつまらない。 すぐに1.25インチ双眼鏡の選択肢は捨てた。 まあ2インチ双眼装置も作っていることだし、双眼鏡もさんざん作ったので他には負けない自信がある。
近いうちに 「小型2インチ双眼鏡」 として工房デビューさせたい。 大は小を兼ねるから全ての優秀なアイピースを有効に使えればベストだ。「望遠鏡だけにアイピースを使うのはモッタイナイ。」 そういうわけでこの双眼鏡を製作してみたい。
直線上に配置
フロントに銘版を設けた。 表面に樹脂被膜をかけてみたが画像では判りにくいかも。 左下のペットボトルのキャップのような質感の違いがある。双眼鏡本体については手を加えるところはもうない。
  (2014年8月8日)
これらのパーツは協働して双眼鏡の大事な部分(とくにアイピース)の保護に役立つ。 双眼鏡を起立させたり、寝かしたりしても鏡筒部分は床から浮いた状態になっていて、キズつきや夜露から保護される。
L字パーツを三脚ねじ穴を使って双眼鏡底部に着脱できるようにした。これは前回の双眼鏡と同様だがひと回り小さい。 今回は操作時のピボットと言うよりは、腰のベルト引っ掛けて首にかかる荷重を軽減するのが第一目的だ。
2インチスリーブの上端部に図のようなゴム被覆した突起を追加した。この部分はホールディング時に指に触れないから 一見邪魔そうだが、そうでもない。 それにしてもイーソスさえ付けなければとても軽いんだが・・・。
細部の仕上げ
梅雨に逆戻りしたみたいに晴れない日が続いている。 体調的な理由もあって最近は天体観望より鳥や夜景が双眼鏡観望の対象に変わりつつる。
こう晴れないとアウトドアに連れ出す機会が減ってしまうのだが、使ってみて改善、を繰り返している。 今回は補助部品の追加を行った。 
まず、ねじのリード(1回転あたりの進み)を小さくした。
すべりねじには規格があって、リードは自由には設定できないが、標準のリードのほかに準標準の規格があった。 そこでリードを9mmから6mmに短縮した。 ナットの材質の違いも関係するが、結果としてリード角が摩擦角とほぼ等しくなり、重量でナットがすべり落ちることはなくなり、昇降のトルク差がかなり減った。


次にナットの材質を樹脂から銅合金(しんちゅう系)にした。 これも準規格みたいなもの。 樹脂の場合、成形品のため安価ではあるが、スクリューとのガタがやや大きい。 いっぽう銅合金は機械加工なのでガタは半分ぐらい。 ナットの剛性が高いことも相まって、スクリューに嵌めてナットを揺すったときのガタは1/3ぐらいに減っているようだ。


最後に給油(グリス)だが、樹脂ナットのばあいはふつうグリスをつけない。 付けなくても十分滑りの良い樹脂だからだが、もう1つの理由は樹脂がグリスに侵され亀裂が入る恐れがあるからだ。 (実際に浸食されるかどうかはその組み合わせで長時間試験しないと分からない) グリスは樹脂には何でもかんでもつけてはならないと聞いたことがある。 いっぽう銅合金のばあいは全く逆でグリスをつけなければ潤滑にならない。しかしそれがしっとりとしたフォーカシングの感触をもたらすことになる。 安物のオートフォーカス交換レンズのような乾性潤滑のスカスカした感じではなく、グリーシーな感触にできた。



左はフォーカシングスクリュー交換後の画像。 スクリューが黄色いのはグリスの色だ。 フォーカシングの感触はかなり改善できた。
    (2014年8月3日)
改良後
リード6mm(1条ねじ)
改良後
ナット材質:銅合金
センターフォーカス機構の改良
 センターフォーカスは重い2インチアイピース側ではなく、軽い対物レンズの側を前後させている。 しかしそれでもフォーカス機構の動きが悪い。 特に天頂方向に向けた場合、対物レンズは重力に逆らって垂直に動かすようになり、昇降でトルク差が生じていた。 またフォーカス機構を担う「すべりねじ」自体にガタがあってフォーカスリングを反転させた直後の動きがぎこちなかった。
簡易視度補正機構
イーソス17mmを使用時、アイピースの抜き差しで左右の視度差調整を行っていたが、微調整機構が欲しくなった。 
 視度について簡単に考察してみよう。 眼鏡や、一眼レフカメラの視度補正レンズでおなじみの眼の度数を示す「ディオプトリ」。 「d」で示される。 
0dが無限遠のピントだとすると−1dは1m前方にピントが合った状態である。 1d違うと「あ、ちょっとピントが合ってないな」 と感じるだろう。 人によっては0.5dかもしれない。
ところで1dに相当するピントの移動量はアイピースの焦点距離の2乗に比例する。 アイピースの焦点距離をAmmとすると、1dに相当するピントの移動量は 
 A/1000 (mm) で表される。
焦点距離40mmなら1.6mm、 25mmなら0.625mm、17mmだと0.289mm。急激に短くなり重いイーソスを抜き差しで合わせるのはちょっとつらい短さとなる。

 余談だが、双眼鏡の視度あたりのアイピース繰り出し量を測定すれば、接眼レンズと対物レンズのおよその焦点距離を知ることができる。 
たとえばFUJIの10X50FMTーSXの場合、10dあたりのピント移動量は4.3mm。 1dあたりなら0.43mmだった。これから
  接眼レンズの焦点距離は、   √(0.43*1000)=20.7mm   
  対物レンズの焦点距離は倍率10倍だから   20.7*10=207mm  ということがわかる。  
誤って触らない位置に装着した。 なぜマイクロヘッドを傾斜させているのかは これを見ればお分かりと思う。 
塩ビ管がちょっとクネクネしているが、「試作」なのでご愛嬌。 
微調整後は固定ねじを締め忘れてはならない。
  (2014年7月14日)
 このあぶり方、なかなかタイミングが難しく、柔らか過ぎるとちぎれ、あぶりが足りないと型通りの形状に倣ってくれない。材料も変えながらまずまずの成形ができた。
 ガスコンロでプラスチック板をあぶり、柔らかくなったら「あん馬」に
乗せてひっぱる。(保護手袋は必要) 
 まずアルミ丸棒をD字形状にカットし、体操競技のあん馬のようなものを作った。 右は加工するプラスチック板を角材で挟んだもの。
 カバーと合焦転輪の全体図。 合焦操作感は、市販の双眼鏡並みと言いたいところだが、バックラッシや、行きと戻りのトルク差(とくに天頂時)が少々気になり、改善したいところではある。フォーカス移動量を欲張った設計なので構造上ちょっと難しいかもしれない。
     (2014年7月6日)
 合焦転輪は軽量化のためABS樹脂製だ。 ローレット加工して使っていたがやや滑って回しにくかった。メガネのマツモトさんからゴムローレットリングを分けていただき、おかげで指へのフィット感がぐっと良くなった。
上面には星座のホログラムシールを貼ってみた。 安泥眼駄・・・もとい、アンドロメダ。 なんかこの双眼鏡の名前に相応しそうだ。
 さっきのD型断面の棒から薄い端板を2枚切り出し、成形したプラスチック板の両端を、この端板を支えとしてフォーカス軸受部に固定。 落ち着いた感じのフォーカスカバーが出来た。
 なお対物レンズはイーソス17mmとの相性が良く、昼間も星野もこの状態で非常にクリアな視界が楽しめ、これ1本で十分だ。 F5の対物筒も用意はしたが、F4のこの組み合わせで十分良像であり、F5では重量バランスや大きさを損ね、倍率も高くなってしまうためF5対物はボツとしている。 
特筆すべきは Ethos17mmとの組合せ。 倍率は11.8倍。
実視野は8.4度。 像面湾曲はあまり感じられず、見掛け視界100度の全体にわたって素晴らしくシャープに見える。 総重量は3kgに近い(そのうちの6割はイーソスの重さ)ので「お気軽に」、「さりげなく」という感じではないが100度双眼を軽快に取回せる最適解だと思う。
CF式の合焦操作は IFに比べると格段に良い。多条ネジのリードも適度でサクサクと合焦操作ができる。 この対物とアイピース(SWA26mm)の組合せでは中央と周辺で3d(フォーカス移動換算で2.5mm)ほどの像面湾曲が出るが、転輪1/4回転ほどの補正で周辺部もシャープに見える。
◆射出ひとみ
使用しているプリズムのガラスは一般望遠鏡用のため、BK7と思われ屈折率は高くない、そのためF4対物レンズとの組み合わせでは下図のよう射出ひとみの一辺にケラレが生じる。 SWA26の場合は射出ひとみ径が大きいのでケラレ率は多く、Ethos17の場合はわずかである。いすれの場合であってもこの影響で観察する視野の下側が薄暗くなる感じられることはなく、妥協できるものだ。 なお射出ひとみの外に光っている箇所は特になく、
迷光は比較的少ない。 ポロプリズムならば4辺にけられが生じるので、45度ルーフプリズムを使ったことも結果的に正解だった。
◆頒布について
冒頭にも書きましたとおり、いくつもの遍歴?を経て、ついに超広角双眼鏡の集大成版が完成しました。 
そこで この2インチコンパクト双眼鏡(このタイプ)を工房の取り扱い商品とさせていただきます。 ご興味のある方はご相談くださいませ。
2インチ双眼装置ほどには仕様が確定しておらず、作業もまだルーチン化していないため、価格・納期等はご相談により決めさせていただきたいと
思っています。     (2014年5月25日)
熱気球
この季節は休日の早朝、自宅からのんびりとした風景が楽しめる。
完成した双眼鏡の格好の目標になった。 
こんなに離れていてもバーナーの音が遠く聞こえてくる。(田舎だなあ)。
完成図
高級カメラ用の擬革を貼ったが双眼鏡らしくなったろうか.。 試作で使用したカーボングラファイト調でも良いが テカテカしているのでこっちのほうが自分の好みだ。 中央の合焦点ネジには後ほどカバーを追加する予定。
接眼側からみた図
双眼鏡の重心は極端に接眼側にあり、三脚ネジも図のように後方にオフセットさせた。 パイプの内側には ハチの巣のように穴が開いているが外観に極力ネジ穴を出さない設計を行った結果このようになっている。
対物側からみた図
中央上のネジはセンターフォーカス式の多条ねじで対物レンズを動かし焦点移動する。あらゆるアイピース、観察距離に対応するために移動距離は27mmもとった。 中央下のネジは目幅調整ねじで62mm〜78mmの調整範囲をとってある。
やはり一番違うのはここ。 アイピースの大きさ(視野)と射出瞳径が違う。 
眼幅移動機構があるぶん新型が上げ底になっている。
(旧型は目幅固定)
長さはほぼ同じ
(新型はまだ小さくできる余裕がある)
◆10X50(実視野6°)機との比較◆◆
  遊びで以前に作った双眼鏡と並べてみた。 (2014年5月11日) 
眼幅は底側中央のダイヤルを回して調整する。 左右の鏡筒は中央のフォーカス機構に対し左右対称に平行移動する。 この機構はうまく動いています。   (2014年5月10日)
架台に水平に固定される双眼望遠鏡とことなり、双眼鏡の場合は片鏡筒のみ持ったりするため支持体には曲げやねじりに対する剛性が求められる。 少々剛性不足があって視軸がずれるので対策中です。
左右鏡筒には溝を切って、フォーカス連結用のピンを出しています。
中央のフォーカスねじは未加工
鏡筒の先端にはフィルターねじを設けて保護フィルタを取り付けてあります。 
◆◆詳細設計と外観図
 眼幅調整機構とフォーカス機構については図面を何回も書き直しして、ようやく当初のデザインを守れるものが出来た。
6面図(外観図)をご紹介する。 平行台座は双眼鏡を首からぶら下げたときに胸に当たって邪魔になりそうなので極力高さを抑えた。 
あとは美的なところにこだわった。 調整ネジを外に出さないとか、左右対称のフォルムにするとか。まあ市販の双眼鏡なら当たり前なことなんだが。
この双眼鏡は試験的に対物レンズをF4(200mm)とF5(250mm)との交換式にするつもりで、コンパクトさを取るか、像質を取るかテストしてみたい。
         (2014年4月25日)
 実視野10度越えは楽勝!だった。  いずれのアイピースも、プリズムによるケラレについては無いか、有ってもあまり気にせず使えるレベルだった。
実験から予想されるケラレのない最長焦点アイピースは笠井のSWA32mm(倍率6.25倍、見掛け視野70度、実視野11.2度)というところだろうか。
像質も単純明快な対物光学系のため低倍率から中倍率まで中心像はクリアに、周辺は像面湾曲があるがそれなりに楽しめる。 
アイピースを交換するときにバンドクランプのC字バンドが段差に引っかかってじれったい思いをしたので、思い切って撤去したらスッキリ着脱できた。
単純明快が良い。目幅装置とフォーカス機構もその方向でいきたい。  
                       (2014年3月1日)
 見え味は?
 2インチアイピースと相性が気になるところだ。 残念ながらまだ光軸調整も完全でないので、広視界アイピースの場合、中心に対して非対称な像の乱れ方であり、きちんとレポートできない。 そこでとりあえずケラレの有無と視野の広さだけをレポートしたい。
 笠井EWV32mm(生産中止品)。 倍率は6.25倍。
実視野の測定結果は11.4度(見かけ視野だと71.2度)だった。
これの見かけ視野はメーカー公称85度だったが、実際には80度ぐらい。そのうち71度分だけ視野が確保できる。
 テレビューのEthos17mm。 倍率は11.8倍。
実視野の測定結果は8.4度(見かけ視野換算で98.8度)だった。
視野周辺でのケラレは生じていない。 対物光学系は今回単純な1群2枚の
色消しのため、中心像は過去に自作したペッツバール式よりクリアに見える。
 アイピースを外した図。2インチアイピースのスリーブ周辺にあるのはストラップ吊り金具 ・ アイピースクランプ ・ ヘリカルフォーカサーのプランジャなど。 内部のプリズム枠は直径31mm程度で絞られていてちょっと違和感があるがケラレは大丈夫だろうか。
 XL40mm。 (PENTAX生産中止品) 倍率は5倍。
実視野の測定結果は12.0度と健闘した。
見かけ視野だと60度なので、65度のうち5度分だけ周辺がケラレていることになる。視野周辺の像質は4つのうちでは最良だった。
 この2インチ双眼鏡、いちおう使えるがモックアップに毛が生えた程度である。
いまは目幅固定だが調整機構を準備中だ。
2インチアイピースの焦点位置はバラバラなので、ヘリカルフォーカサーだけでは対応が難しい。そこで対物レンズ側を20mm程度前後させる中央繰り出し式のフォーカサーも準備中だ。今は塩ビ管の鏡筒ももっと高品位の仕上げにするつもり。
   (2014年2月19日)
最小眼幅60mm程度を目指すため、プリズムのハウジングの内側はご覧のように大胆にカットした。 内部のプリズムは小さいのでもっとカットしても大丈夫だ。 アイピースのバレルはメガネのマツモトさんにヘリカルスロットを切ってもらい、追加重量ゼロのフォーカシング機構を搭載した。
 フジノンの10X50FMT-SXと並べてみた。
「超小型」はハッタリでないことがお分かりいただけると思う。対物レンズは鏡筒の奥まった位置にあり、デザインバランス上、鏡筒をわざと長くしているぐらいだ。
双眼鏡も直視から90度対空までいろいろと自作してきたが、45度対空が目標の捕捉能力と対空観望姿勢を両立しており、いちばん使い易いように思う。 
 さり気なく おし気なく
 予告より早くなったが、フォルムを公開しよう。 
こんどの双眼鏡は無理をせず自然に超小型を追及してみた。
性能は欲張らない。 実視野は10度そこそこだし、周辺像もそんなに良くない。
お気に入りの2インチアイピースを 「さり気なく おし気なく」 使おう。 
そんな双眼鏡を企図している。
これをイーソスの鏡筒に嵌め込む。 固定ねじや接着剤は使っていない。
嵌め込みの摩擦だけでうまく固定できた。 超小型マイクロヘッドは
見かけによらず力持ち。 これでも軽い力で重たいアイピースを微動
させることができる。
この正立プリズムの有効径は31mmぐらいしかない。そのため長焦点アイピースでは周辺がけられてしまう。 周辺減光なく使えるのは このSWA26mmぐらいまでとなる。 試してないが30mm70度クラスまでいけるかも知れない。
双眼鏡の重心は極端に後方、2インチスリーブのあたりにある。
このスリーブ、鼓形状に真ん中が細くカーブしていてホールド感は
非常に良い。 この重心のためアイピースだけを把持している感じだ。
「なーんだ。」 と思われるかもしれないが、 正立デバイスとして
2インチ45度正立プリズムを使っている。 それだけのことではある。
1.25インチのものよりプリズムが大型のため、鏡筒短縮効果は
大きい。
 目指している超小型2インチ広角双眼鏡の大きさはこのぐらいだ。 相当コンパクト! といっても自分しか持っていない自作双眼鏡と比較しても大きさは分かりにくいと思うが。 じつは部分的にはもうできて性能も確認ずみ。 大きさはフジノンやニコンの7X50mmのプロフェッショナル仕様より小さいと断言できる。 重さはフジノンの双眼鏡が1630g、開発中のは2インチアイピース2本込みで1750gだからほぼ同じ。 最低条件である正立双眼視は必須だが、ピント機構や目幅機構も最終的にはきちんとしたものにしたい。 すこーし待ってもらって来月ぐらいにはフォルムを公開したい。 
                          (2014年2月1日)