☆F5の壁
BIG WINGにプリズムでなくミラーを使っている理由は色収差や球面収差の回避のためだけでなく、
F5の壁を越えるためでもある。高級双眼鏡のプリズムには
BaK4ガラスが使われていることはご存知と思うが、単品で入手可能な
直角プリズムはBK7ガラス製ばかりでBaK4は特注(非常に高価)になってしまう。数年前のアストロノミーの記事によればテレビューの双眼装置はBaK4製だ。サスガ。
上のグラフは直角プリズムの硝材の屈折率と、空気中の限界入射角・限界F値の関係を示した。極端な例だが屈折率が√2=1.41以下になると、光軸上の光線でさえ45度入射で全反射してくれなくなる。(もっともそんな硝材はないが水や氷=1.33だとそうなる)
望遠鏡の全視野でプリズムの反射ロスを無くするためには
F値+視野角が確保される必要がある。双眼鏡の品質の良さを
「射出瞳の円内に青紫色の四角い陰りないこと」で判定する方法があるが、これは対物レンズのF値範囲内でプリズムが全反射していることを確認していることと同じだ。さらに厳しいテストはその姿勢のまま双眼鏡を傾けていき
視野の周辺付近の射出瞳で同じことをすれば(F値+視野角)の範囲での確認となる。これでも陰りがなければ高級双眼鏡といえる。
話がそれてしまったが自作2インチ双眼装置ではBK7プリズムを使用するしかなく、F5より明るい光束(F値範囲内のみとしても)の一部は全反射せずケラレるのでミラーにしたという理由。F5の場合のケラレによる光量ロスはわずかだけど主光束がケラレるので星像に光条が発生してしまう。
望遠鏡用に市販されている天頂プリズム硝材はほとんどの場合BK7なので、F5以下の明るい光学系に使用するとケラレが生じてしまう。ただし反射斜面にアルミメッキなどを施したプリズムならBK7でも入射角の限界は無くなる。Fがどんなに明るくても大丈夫。でもそれと引き替えに表面蒸着膜の反射率に落ちる。→
アルミメッキプリズム
一方、
ビームスプリッターも多くはBK7硝材だが、直角プリズムとはちがい、ガラスと空気との界面での反射の条件でない。だから
全反射条件は適用されない。光線は透過、または反射し、そのときの透過率・反射率はBS蒸着膜の性質に寄るが、金属膜を挿入しない誘電体膜であればトータルとしてロスは生じない。(ただし
無偏光BS膜の場合は金属膜を挿入するハイブリッド膜なので少し吸収が生じる)つまりビームスプリッターの硝材はBK7で十分だ、ということになる。ビームスプリッタはBS膜が命であり、良質な膜でないと反射と透過の色調が大きく異なったり、色調の角度依存性により視野の部位により色調にグラデーションがかかったりする場合がある。 (2005年4月23日修正)
ミラー台座にミラー(斜鏡)を接着しました。接着というと強度的・光学歪み的に不安を感じますが接着剤と接着ポイントの選択で克服できます。接着剤は高強度・対衝撃性・低歪み性・低吸湿性を有するタイプの光学部品用UV接着剤を使用しています。
紫外線を照射すると数秒で硬化しますが硬化時の歪みと照射熱の防止のため20〜30秒間弱めに照射させています。硬化時間が短くて作業性が良いので工業的にはよく利用され、接着剤もいろんな種類があります。