No.22

プラスチックの反射鏡

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僕は現在,自作望遠鏡のアイデアをひねっています。 そこでぽつりと思ったのが、なぜ反射鏡はガラスでなくてはならないのかと言うことです。
ガラスの膨張率が 小さいことが理由だと僕は思っています。
しかし、10〜15cmクラスの自作望遠鏡であればプラスチックの反射鏡でも大丈夫ではないでしょうか。
尚、不飽和ポリエステル樹脂で自作する予定です。プラスチック製反射鏡に実用性はあるでしょうか。

(「星見っ子」さんより 2008-01-21)

1)BBSの集約

 超精密金型を使った射出成形にて小口径のプラスチックの反射鏡は、実用化されているようで すが、金型代は個人の及ぶところではありません。
 20年ほど前の雑誌「天文ガイド」の投稿記事にプラスチックを研磨してドブソニアンを作ったものがあるが、詳細は不明。
 道路のコーナーミラーは樹脂だが、望遠鏡用の精度には達していないと思われる。

2)yamaca補足 (09-05-19)
 仕事柄、樹脂に関しては少々知っている部分もありますので、プラスチック光学部品の得失に関して調べてみました。
メリット
 金型を作れば、研磨がいらず、安価に大量生産が出来る
 金型を作れば、研磨では難しい非球面も作れる
 軽量である (ガラスの1/2〜1/5) 

デメリット
 金型は非常に高い(数百万円単位)
 熱で変形する。 (ガラスに比べ、10倍くらい敏感 ※1)
 周囲の温度に馴染むのに時間が掛る。
 外力による変形が大きい (ガラスに比べ、10倍くらい敏感 ※2)  

 デメリットの方が大きいため、あまり精度が要らず、強度も問題とならない小さなレンズでしか実用化されていないのが現実のようです。
 (例:コンパクトカメラのレンズ、CDプレーヤーのレンズ、一眼レフの非球面レンズの一部、虫眼鏡、オモチャの双眼鏡など)

  「不飽和ポリエステル」は、型に流し込んで化学変化で硬化させる樹脂で、普通の樹脂のように大がかりな装置が必要ないため、アマチュアにも使える成形材料として使われます。 しかしながら、表面はそれほど綺麗ではありませんので、仕上げの研磨をしなくてはならないように思います。 が、光学的な精度にまで追い込んだ研磨事例は聞いたことがありません。
 表面にアルミ蒸着させる必要がありますが、こうした材料に精度良く付くのか、試行錯誤が必要かと思います。
 
 もっとも、世の中には金に糸目を付けないような特殊な光学機器を作る分野があり、一般には知られていない樹脂製の光学部品の開発も行われているの かも知れませんね。(宇宙開発、軍事技術など・・・我々アマチュアの出る幕ではありませんが・・・)

※1:熱膨張係数:ガラス50〜140x10-7/℃、PC樹脂: 660x10-7/℃)
※2:ヤング率:ガラス:5000〜10000kgf/mm2(アルミ並)、PC樹脂: 600〜1000kgf/mm2

 樹脂製の光学部品には PC(ポリカーボネート)よりも PMMA(アクリル)の方が良く使われるのですが、適当なデータが入手出来ませんでした。
参考:望遠鏡光学(吉田正太郎著)、成形部品設計基礎コース(工学研究社)

 
皆さんのご意見、アイデアは,こ ちらからお寄せ下さい。 
 
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