ナイトビジョン（暗視装置）は基本的にオールインワンの装置で暗闇を視るものです。 つまりレンズ・カメラ・モニターの３つが合体したものです。
カメラとモニターは イメージインテンシファイアとして一体化されているため分離不可能ですが、 レンズは何も くくり付けのものに制限される必要はありません。
むしろレンズ交換式のナイトビジョンがあれば、視たい対象に応じてレンズを自由に変えられるという大きなメリットが生じてきます。
またＦ１．４～２クラスの明るい一眼レフレンズが 望遠レンズ的に使え、いままで巨大な専用フロントテレコンしか選択肢がなかったシステムが
ずっとコンパクトになります。 また従来の縮小コリメート法より通過するレンズ枚数が減り、透過率も良くなるはずです。
今回の直焦点化（プライムフォーカス）は、レンズ交換式のナイトビジョンカメラを造ろうというものです。
オーナーさんからのご要望は早くからあったのですが、構造不明の高価な機材のため、万一の故障を恐れて 後回しにしてきました。
海外を見回しても 製作例は無さそうなので、もしかしたら世界初の試みかもしれません。
双眼化がひとまず終了し、カラー化はまだチューニング中とはいえ形にはなったので、最後に残ったプライムフォーカスに取り組みます。
オーナーさんのＮＶユニットは２台あり、そのうち１台を改造します。
■ 仕様
１） ＮＶに内蔵されている ２６ｍｍＦ１．４というレンズを取り外す
２） キヤノンマウントレンズが使えるように フランジバックを４４ｍｍにしたＮＶ筐体を作る
３） 防水・防塵のための保護ガラス等を装着する
４） バックフォーカス内に市販の各種狭帯域フィルターが挿入できるようにする
双眼化のため すでに製作している ＮＶユニットは キヤノンマウントで望遠鏡と接続するようにしています。
できれば ＮＶユニットの構造・外観を大きく変えることなく、対物レンズを外し、レンズ交換式にしたいものです。
■ 分解調査
オーナーさんの了解のもと、いよいよ禁断のＮＶの分解に入ります
今時のビデオカメラなんかより、構造がずっとシンプルです。
銀色の筒がイメージインテンシファイア。 （図では右が対物レンズ）
ざっとスケールをあてた感じでは
キヤノンＥＦマウントの フランジバック ４４ｍｍぐらいのところに センサ面があるようです。
回路基板をはずしたところ
イメージインテンシファイアご本尊です これは蛍光体スクリーン側
虹色のセンサ面側です。 劣化のためあまり強い光は入れられません。
受光面は表面ガラスより４～５ｍｍ奥まったところに有るようですが、
ＣＣＤと違って見た目では正確にはわかりません。
対物レンズも外しました。 行きはヨイヨイ・・・
■ 仮組立
レンズを外したのち ＮＶユニットを組み立てました。
なんか レンズ交換式のカメラ風になりましたね。
デジカメ風に言えば撮像素子サイズは Φ１８ｍｍ です。
いちおう スイッチを入れて 蛍光体スクリーンが点灯するので大丈夫のようです。
キヤノンのレンズが手元にないので、像が写りません。
ニコン→キヤノンのマウントアダプターを入手予定です。
それを使って手持ちのニッコール５０／１．４が付けば、３５ｍｍ換算１２０ｍｍ（約２倍）の像が見られますＷＷ
Ｈαなどの狭帯域フィルタをこの空間にいれます。
（交換レンズ側にフィルタをつけようとすると 大口径の超高価なフィルタになり現実的でありません。）
１．２５インチフィルタだとセンサにかなり近寄せないといけないし、
２インチフィルタだとキヤノンマウントの穴（Φ４４ｍｍ）から入りません。
まア何とかなるでしょう。
（２０２０年２月２９日）
■レンズを付けてみた
さっそくレンズを装着してみました。 重量バランスは悪くないです。
オーナーさんから送っていただいた キヤノンの１８-１３５ｍｍ/3.5-5.6
あれ？ ワイド側は遠方がクッキリ見えますが、テレ側は 極端にピンボケです。
フォーカス環を回しても ピントが移動する様子がありません。
どうやら このズームは電気的にマニアルフォーカスさせているようです。
またレンズ位置をカムでなく、電気的に前後させる、電子ズームになっているようです。
キヤノンのカメラに付けないと、フォーカスもズーミングもまともに動きません。
ニコンのレンズならあるのに・・・。
思いついたのがコレ、マウント変換アダプターです。
ニコン Ｆマウント から キヤノンＥＦマウントに変換します。
ＡＦもＡＥも要らないのでこれで十分。
フランジバックの関係で ニコン → キヤノン の逆変換は不可能ですから
キヤノンマウントをＮＶに採用したのは正解でした。
ニッコール ５０ｍｍ/１．４ を装着しました。
元々括り付けられていたのは ２６ｍｍ/１．４ で等倍の視野なので、大体２倍の暗視スコープになります。
フォーカス環を∞にして、４ｍ遠方までピントが合いました。
バックフォーカスがあと０．６ｍｍほど足りないようです。
撮像面の保護のために ２ｍｍ厚のフィルタガラスを取り付ける予定なので、ピント位置が延び、フランジバックが合致します。
このＮＶユニット、直焦点をするために設計したわけではないのに
たまたま理想的にフランジバックが出せるという 奇跡のレイアウトになっていました。
視た感じは オリジナルレンズよりクリアで、周辺減光もほとんど感じません。
より画面規格の大きな一眼レフレンズをつけたメリットといえます。
タムロンの ２８-３００ｍｍ/3.5-6.3 を装着しました。
これも完全には無限遠のピントが出ていませんが、ほぼ等倍から１０倍まで
圧巻のズーミングができます。
ここにあげたレンズはいずれも３５ｍｍサイズですが、ＡＰＳサイズ専用を使用すれば
さらに小型・高ズーム化が可能と思います。
センサ保護ｶガラスを挿入して無限のピントが出たので、いったん納品しました。
（２０２０年３月７日）
■レンズ交換式ナイトビジョン Ｆ値と周辺減光実用性の考察
この写真を見て、センサ面が奥まっていると感じられると思います。
キヤノンＥマウントのフランジバックは４４ｍｍ、それは同じですが、レンズを除去した後の
筒径が小さくて、煙突の底から覗いているよう？
Ｆ値の明るいレンズはケラレるのではないか？
そう感じるのも無理はないでしょう。
断面はだいたいこんな感じです。
単純計算で画面中心点が受光できる最大光束は Ｆ１．０５相当です。
だから、Ｆ０．９５という超明るいレンズは無理ですが、
Ｆ１．４までの明るい一眼レフ用交換レンズが光の無駄なく使用できます。
そりゃ筐体を削ればその制約は無くなるでしょうけど やりますか？（笑）
これは筐体でのケラレによる レンズのＦ値と周辺減光のシミュレーションで、
使用するレンズは ケラレに最も厳しい「像側テレセントリック」とした場合です。
Ｆ１．４を使っても画面半径で４０％まで全く減光はありません。
また最周辺だからといってもさほど光量は低下しませんね。
一般の一眼レフ用交換レンズは 非テレセントリックで、周辺光束は
内から外へ角度を持ってセンサに入射します。
なので筒内壁でのケラレは軽減され、周辺光量はもっと高くなるはずです。
テレセントリック度（テレセントリシティ）はレンズタイプや焦点距離によって異なります。
デジタルカメラではセンサへの入射角が大きくなりすぎないように設計されたレンズに
切り替わっているようですが、それでも外向きに入射するの傾向は似たようなものです。
とくに一眼レス用の交換レンズはテレセンにしてしまうとミラーボックスの内側壁で
ケラレてしまうのでそうはできないです。
ちなみに元のNV対物レンズ 26mm/1.4 の光路図だそうです。
テレセントリックなんかじゃないですね。
分厚い保護ガラスの奥に受光面があっても全くケラレない設計です。
それより注目したいのは広角レンズのコサイン４乗則による周辺減光です。
上のグラフは ３５ｍｍフルサイズセンサ での交換レンズの焦点距離と
コサイン４乗則による相対光量の低下曲線です。
２１ｍｍなんか最周辺で光量は中心のわずか５％です。 こんなんで使っているのです。
これは物理法則なので回避できません。
また絞りを絞っても効果はなく 同一傾向の低下をします。
しかし同じ交換レンズを使った場合、センササイズΦ１８ｍｍのＮＶでは画角が狭まるため、
ここまで周辺光量は落ちません。 画角狭いんだから当然だろう。 その通りです。
しかし レンズ交換式ＮＶは 周辺光量が落ちてダメ というのは単なる風評だと
いうことが分かると思います。
（２０２０年３月２０日）
■直焦点ナイトビジョンシステムの画像とコメントをいただきました
オーナーさんのほうで試用が始まりました。
一部の機材でピントが出せないなど調整中ではあります。
サブ機 ＧＩＮＪＩ１５０ＦＮ（D150mm、FL600mm）に直焦点NV双眼システムを接続したものです。
架台はスコープテックのＺＥＲＯ経緯台。
F値は4。 ＮＶの観察倍率は 約２８倍です。
以下は 頂いたコメントです。
星像が大幅に改善しました。
Afocal（縮小コリメート法）に比べて周辺画像が綺麗です。
星が綺麗なため観望も楽しくなりました。
Hαフィルタ、本日は春霞が若干あるため最良の５０ｃｍ観望と比べると劣りますが十分に観望できます。
コンディションがよければ遜色ないと思います。
F4にするとＨα(5nm）はシンチレーション（ノイズ）がひどく使用できませんでした。
Hα（7nm）だと若干シンチレーションはあるが使用可能です。
銀河、散開星団を見る場合はF4でも問題ありません。
拡大してみたい時はF4面白いです。
簡単にレデューサーとコマコレクターを交換できるのでこれも改善です。
縮小コリメート（上）と 直焦点（下）の比較図です。
それぞれ 一長一短があります。
直焦点だと機材の長さが短くなるので、補強部材が不要になります。
このためレデューサーやコマコレクタの交換がずっとしやすくなります。
直焦点法は 縮小コリメート法に比べて F値を明るくすることは困難です。
（望遠鏡のＦ値と レデューサー倍率次第）
しかし銀河や惑星状星雲など 小さくても輝度があるものは 倍率を上げての観望に
適しています。
縮小コリメート法はコリメートアイピースとＮＶとの距離がある程度必要で
アイレリーフが長い必要があり、倍率を上げたくてもできないこともあります。
とくに現状の機材は アイピースとＮＶの間に２インチフィルタホイールを挟んでいるのでなおさらです。
直焦点法は小さく高輝度、縮小コリメート法は広がりのある低輝度の天体に適しています。
また、縮小コリメート法では、アイピースとNVレンズの合わせて１０枚以上のレンズを通りますが
直焦点法ではそれらを無くすることができ スッキリとした像を得ることができそうです。
（２０２０年３月２２日）
■一眼レフ用交換レンズ選びと 経緯台の改良
膨大な種類のある交換レンズからNVに適したものをオーナーさんと選びました。
必要な条件としては
① Ｆ値が明るいこと
② キヤノンＥＦマウント （他のマウントレンズをアダプターでＥＦマウントにに変換してもＯＫ）
③ レンズ単独で ピント合わせができること
④ レンズ単独で ズーミングができること
⑤ レンズ単独で 絞り可変できること （絞りは開放になってくれれば 絶対必要ではない）
また不必要なものとしては
⑥ ＡＦ
⑦ ＡＥ
最近のレンズは ⑥と⑦のために カメラ側と高度な連携をしていて ③、④、⑤ がダメなレンズが多い。
しかも 困ったことにキヤノンレンズに多いのです。
右上 レンズ無 左上 サムヤン２４/１．４
右下 トキナー２８－７０/２．８ 左下 シグマ７０－２００/２．８
（ﾆｺﾝ→ｷﾔﾉﾝﾏｳﾝﾄ変換） （ﾆｺﾝ→ｷﾔﾉﾝﾏｳﾝﾄ変換）
これで 双眼観察倍率は X１～Ｘ９ になります。
そして 超弩級のレンズを選びました
キヤノン ＦＤ ４００／２．８ 双眼観察倍率は１８．５倍 になります。
このレンズ ＥＯＳ用ではありません。
昔の Ｆ１やＡＥ１など マニュアル一眼レフ用の時代の 「ＦＤマウント」 レンズです。
今から ４０年近くも前に この光学スペックが存在したとは 全くの驚きです。
ＥＯＳになってマウントが変更されたため、何とも使いようのない不人気レンズなのだそうです。
しかし ＮＶ直焦点をするためのレンズとしては 最適のレンズなのです。
ＥＯＳ用は ＡＦのために ＵＳＭ（超音波）モーターをひっさげて登場しますが、
カメラなしにはマニュアルフォーカスもできない、「不自由なレンズ」 なのです。
不自由なレンズに世間が注目してくれているおかげで、このスーパーレンズは破格で入手できたそうです。
もちろん ＦＤマウントは ＥＦマウントに変換が必要ですが、これも既製パーツが存在します。
そして、レンズにだけ眼を奪われてはいけません。
すべてのレンズが同じ経緯台で支えられていることに気づきましたか？
もちろん どれも完全バランス状態です。
メガネのマツモトさん発案の アルカスイス軽量中軸経緯台 です。
元々は９０ｍｍ屈折 ＢＩＮＯ用に製作されたもののようです。
微動装置はなく、完全バランスで粗動のみで導入・追尾します。
完全バランスに必要な 前後方向と 上下方向のスライドがアルカスイスプレートで
工具レスでスムーズに行え、 非常に大きな可変範囲をもっています。
今回はさすがに そのままでは使えませんでしたが、基本構成はそのままに
アルカスイスプレートの交換や補強をおこなった程度で使えました。
補強後の経緯台。 Ｔ字の付け根をアルミアングルで補強し、４００ｍｍを載せたときの
上下バランス取り（昇降）のための取っ手を２ケ所に付けました。
（２０２０年４月１日）
■直焦点ＮＶでのフィルターの使用
直焦点式のNVでは 交換レンズを使う場合、フィルタをどこに置くかが問題となります。
使うのは 狭帯域フィルター（Hα 半値幅 7nm、５nm） と
シャープカットフィルタ（半値波長 600～780nmあたり） だそうです。
直焦点式でない、普通のNVの場合は NV対物レンズの口径は２３ｍｍ程度しかないので
レンズの前にフィルターを置く。 例えば
２インチフィルタホイール や １．２５インチフィルタホイール を使うことができます。
しかし交換レンズの場合は レンズの適合フィルタ径がまちまちだし、大口径の狭帯域フィルタは
もし市販品があったとしても超高価なので、交換レンズの前にフィルタを付けることはできません。
マウントと イメージインテンシファイアの間、つまりNVユニットの内部にフィルタを置くしかありません。
図のように マウントの裏にスペース（濃いグレー）がありそうですが、Ｆの明るいレンズではマウントの
フランジ面より レンズや機構が出っ張ってくるため、そうそう自由には使えません。
最終的に、ＮＶの対物レンズを除去した筒内（黒いスペース）に １．２５インチフィルターを落とし込む方法としました。
なお 市販のフィルター枠では わずかに径が大きくて入らないので、小径枠を新たに作りました。
また奥まった場所に まっすく安全に挿入できるよう、フィルターセット治具を製作しました。
ＮＶにセットした状態から 中央のボタンを押してフィルターを切り離します。
フィルター挿入後は Ｃ型のクリップで固定し、自重落下しないようにします。
クリップはあとで黒メッキします。
（２０２０年４月７日）
■直焦点法と 元レンズによる縮小コリメート法 の兼用
今回は ２台のNVがあり、直焦点用と 縮小コリメート用として 完全に使い分けられます。
しかしNVが１台しかない場合、「両者を兼用させたい」という希望が出るのは無理のないことでしょう。
当初は無理だとおもっていましたが、図のように元レンズをヘリコイド条に沿ってねじ込めば
簡単な操作でで兼用ができそうなことを確認しました。
分解調整を繰り返したくない理由で 兼用改造はしないことにしました。
その後、なんとか兼用構造に改造しました。
兼用ができれば応用範囲が非常に広がると思います。
（２０２０年４月８日）
■ ５０ｃｍドブソニアンの光路短縮の新手法
下の画像を見れば一目瞭然でしょう。 （合成して作った想像図です）
アルカスイスプレートと クイッククランプを使って、フォーカサーを前後にスライド式に改造します。
これによって、劇的にフォーカス余裕を増やし、直焦点でのＮＶ観望を （あらゆるレデューサーとの組合せで） 実現します。
直焦点と 縮小コリメートの切替も簡単になります。
いままでこのドブの直焦点化は十分に機能を発揮できていませんでした。
ＧＩＭＪＩでは、アダプターの長さ短縮だけで直焦点ＮＶを実現できましたが、大口径ドブでは接眼部の設計上の
ピント余裕が小さいためこうはいきません。
新手法はＮＶ直焦点に限らず、双眼装置使用時など大口径ドブの光路短縮手法として有力となるでしょう。
７０ｍｍほど接眼部が斜鏡側にシフトします。
それに伴って、双眼ユニットの後方への出っ張りも小さくなります。
このドブはトップリング上にフォーカサーを載せる構造のため、わりと簡単に改造できます。
フォーカサーによる主鏡の遮蔽は下の図のようになります。
直焦点時はこうなりますが、通常時の遮蔽は斜鏡だけになります。
ＮＶ観望では光量が問題であって、星像の質には寛容なので問題ないだろうと思います。
製作中の接眼部、 近日中の完成予定。 横に置いているのは従来の固定式のブラケットドです。
今回の改造で可能となるのは、下表の緑色で着色した部分です。
直焦点と 縮小コリメートの それぞれの特性を活かしつつ、ほぼ途切れ目なく倍率や視野を設定できるようになる予定です。
（２０２０年８月１３日）
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