光学シミュレーションの部屋

  Optical simulation room(3)

大型アポクロマート鏡筒のドブソニアン化
 口径178 F9 EDアポクロマート鏡筒に2インチ双眼装置を取り付け、EMSで正立化し双眼ドブソニアン化したい、さらに低倍率広視野を得るため、レデューサを使いたいとの相談をいただきました。依頼者によると、「硝材はKF3とFK01のフリントリーディング(EDガラスを後側に配置した第1世代のEDアポ)」との情報からこのED光学系を設計してみました。(推測ですので実際のものとは違います。)

直線上に配置

SPOT図 200X200um角
視野 0、0.2、0.4、0.6、0.8度

 焦点距離が1602mmもあるため軸上収差が拡大され、とくにg線の軸上色収差がアポクロマートにしては大きいことが判ります。でも同じ仕様を BK7+F2のアクローマート2枚玉で設計するとさらにこの2倍程度になってしまうため確かに「アポ」的です。屈折の軸上収差は光学系の大きさで相似拡大されてしまうのは大型屈折光学系の宿命です。KzF2とFK02の硝材による2枚玉EDの設計ではg線の軸上色収差が半減し各色の球面収差も改善できましたが、ここでは省略します。開発当時の硝材の価格や入手性からEDアポ第1世代ということで割り切ったのかも知れません。

レデューサとEMSの追加
 市販のレデューサのデータを依頼者より送ってもらいましたが、どれもレデューサから合成焦点までの距離が短く、双眼装置の中にレデューサを入れる構成しかできません。でも標準仕様の2インチ双眼装置の中はスペースが無く、無理やり入れると不格好な特殊設計になってしまうため、市販品はあきらめるしかありませんでした。そこで焦点距離700mm程度のEDアポレンズを双眼装置とEMSの間に挿入した図のような構成を考えました。超広角双眼鏡で使用した「ペッツバール光学系」です。EMSは特殊サイズで第1ミラーが短径88mm、第2ミラーが短径78mmの市販の斜鏡で設計しました。オリジナル鏡筒のバックフォーカスは約1585mm、改造鏡筒の対物後端からEMS先端の距離が1105mmとなり、かなり鏡筒を短縮する必要がありますが、逆手にとれば可搬性を高めることができます。ドローチューブ内径はケラレのない90mmのものに換装するとのこと。鏡筒バランスはかなりボトムヘビーになり、高度軸を接眼側に寄せられるので接眼部の上下動範囲が狭くでき操作性を良くする狙いがあります。確かにドブソニアン的な操作感の鏡筒に仕上がると思います。

 合成焦点距離は 約1100mm(F6.2)となり、焦点距離40mmの2インチアイピースで射出瞳径7mmを得ることができます。軸上収差は下のような感じ。軸上色収差は焦点距離が短くなった分だけ圧縮され、d線の球面収差はP−V値で約1/4波長程度の負修正となります。これはレデューサの定石通りで「低〜中倍率までなら問題なく使用」できます。周辺像もやや改善されているようです。高倍率の良像を得たい場合はレデューサを外すのがベストです。簡単にレデューサを着脱できる機構が有用でしょう。レデューサ用レンズはアクロマート2枚玉でもさほど結果に違いはありませんでした。Fの長い屈折鏡筒の短縮と広視野改造の手段として十分使える方法であることがわかりました。

SPOT図 200X200um角
視野 0、0.25、0.5、0.75、 1.0度

■ 3D表示をアニメーションにしてみました。
      (2007年10月20日)

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