アイデアNo.15
焦点距離が視界を決める
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　望遠鏡を選んだり、自作するとき、対物レンズや主鏡の焦点距離をどのように決めていますか？

　「Ｆ４だとコンパクトだけど見え味が落ちるし．．．」

　とか、

　「Ｆ１５だと性能が良いだろうけど、筒が長すぎて使いにくいし．．．」
　
　などと、言うふうに、主に結像性能と使い勝手を天秤にかけ、Ｆ値で決めますよね。

　　（Ｆ＝焦点距離÷口径　,　口径比の逆数）

　どういうわけか、「焦点距離の選び方」を説いた望遠鏡の入門書は、ほとんど無いように思います。

　書いてあっても、短焦点の悪口ばかり書いてあります。

　まるで光学的な性能のことしか頭に無いかのようです。

　（古めの本に、その傾向がある）

　その決め方でも良いですが、ここでは、ちょっと違う視点で考えてみたいと思います。

　「実視界の広さ」を重視する方法です。
　
　望遠鏡の使い勝手を決める要素の一つは「実視界」です。
　
　　（実視界：実際に見える範囲を角度で示した もの）

　低倍率にした時に実視界が狭いと、目標物の導入に困ります。
　
　星図を頼りに星雲星団を探すのならば、最低でも2度は 欲しいと痛感するはずです。
　
　ましてや、RFT（Rich Field Telescope＝広視界望遠鏡）と名乗るのなら、実視界3度は必要と、何かの本で見た記憶もあります。

　実視界3度
　｢３つ星だから、３度と憶えておこう｣

　実視界3度だと、オリオン座の3つ星がちょうど入るくらいです。

  水平から天頂まで90度もあるんですから、3度といっても空のごく 一部で、使う立場からすると、ベラボーに広いわけでもありませんね。

　でも、つくる立場になると、3度は厳しいことに気づきますので、ここでは、実視界2度の確保を目標にしましょう。

　ここで、

｢長焦点の接眼鏡で倍率を下げて、それでも駄目なら、最終兵器のナグラー接 眼鏡（みかけ視界８２度）を使えばいくらでも視界を広く出来るさ｣
と考えがちです。
　
　ところが、対物レンズの焦点距離を決めると、それだけで実視界が 決まってしまうのだと言ったら、ちょっと驚きでしょう。
　
　（え、驚かない？　つまんないなー(｀ε´)、知らなかったフリをして読んでください。m (_ _)m ）

　対物レンズの焦点距離を決めると、実像の大きさが決まります。
　
　一方、売ってる接眼鏡の差込パイプの内径も決まっていますから、そこに入る像の大きさは 制限されます。
　
　だから、実視界は対物の焦点距離で制限されてしまうのです。
　
　倍率をいくら下げようが、一個5万円もする高級接眼鏡を使おうが、この呪縛からは逃れられません。

　対物焦点と視界
　たとえば、焦点距離２０００ｍｍの望遠鏡は、どんなに高価な2インチアイピースを使おうと、そのままでは、1.4度以上の実視界を得ることは不可能で す。
 
　（どうしても視界を広くしたければ、大口径のレデューサーを使って焦点距離を 短くするしかない）

　実視界（慣例で２ωと書く）は、次の式で計算できます。
　

2ω＝2　x　tａｎ-1（d÷f÷2)

　ｄ　は、接眼鏡の差込パイプの内径です。ｆ　は対物の焦点距離です。
　
　逆タンジェントが出てきたので、わたしのように算数が嫌いな人は、ジンマシ ンも出て来そうですが、算数の本に出ている三角関数表から数字を拾うだけです。
　
　もし、関数電卓があれば、ボタン一つですね。

　この式から計算すると、次表のようになります。 

対物の焦点距離　と　実視界（度）の限界
対物の焦点距離（ｍｍ）
ツァイスサイズ接眼
（内径２１ｍｍ）
アメリカンサイズ接眼
（内径２８ｍｍ）
2インチサイズ接眼
（内径４７ｍｍ）
300
400
500
600
700
800
900
1000
1200
1400
1600
1800
2000
4.0
3.0
2.4
2.0
1.7
1.5
1.3
1.2
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
5.3
4.0
3.2
2.6
2.3
2.0
1.8
1.6
1.3
1.1
1.0
0.9
0.8
9.0
6.7
5.4
4.5
3.8
3.4
3.0
2.7
2.2
1.9
1.7
1.5
1.3

 小数点第2位以下四捨五入

　赤いところは、どう頑張っても実視界2度を得られないところです。

　灰色のところは接眼鏡のサイズ規格によります。

各種サイズ左から，２インチ， アメリカン，ツァイスサイズ

　対物の焦点距離が長くなると、得られる実視界が狭くなっていくのがよ くわかります。
　
　双眼鏡用の対物レンズのように、短い焦点距離だと、ツアイスサイズのような小さな接眼鏡でもなんとか視界を確保できます。
　
　しかし、天体望遠鏡となると焦点距離は６００ｍｍ以上あるのが普通ですから、アメリカンサイズの接眼鏡が必要なのが分ります。
　
　ツアイスサイズの接眼鏡しかつけられない天体望遠鏡はそれだけでもう不便な望遠鏡と言い切っても良いでしょう。

　（ただし、ドロチューブに付いている接 眼アダプタが36.4mmネジ込みなら、31.7ｍｍ用に簡単に交換できます。）

　 アダプタ　接眼アダプタ　￥1500程度

昔の望遠鏡の問題点

　少し前の標準的な機種は，たとえば，次のようなスペックです。

　1５ｃｍ反射　F８

　8cm屈折　F15

　このどちらも焦点距離は１２００ｍｍ。

　上の表から、実視界2度を得るためにはアメリカンサイズ接眼鏡でも駄目で、巨大な2インチサイズの接眼鏡が必要になってしまうのがわかります。

　一昔前はツァイスサイズしか無かった訳ですから，実視界は1度以下という狭さです。

　私の8ｃｍF15も，星雲星団などを見つけるのは，とても難しかっ た。

大口径化の弊害

　同じF値でも，口径が大きくなると対物の焦点距離も長くなるので，それだけ実視界を稼ぐのが難しくなってきます。

　たとえば、４０ｃｍF４のドブソニアンを作ったとすると、実用性能上の限界に迫る短焦点ですが、それでも焦点距離は１６００ｍｍにもなり、上の表 で見ると，２インチの接眼鏡を使っても実視界2度を得るのは不可能なのが分かります。

　本体の視界を広く出来ないとなると、大型のファインダーを装着しなくてはなりませんね。

  口径３０ｃｍでアンドロメダの星雲が導入できなくて困ってる人を見た事があります。視界が狭いからで、ファインダーも小さいものでした。

　接眼鏡のカタログを山のように揃えて、倍率や視界の計算に明け暮れる前に、接眼鏡の差込パイプの内径から決まる実視界の限界を最初に見ておくと、手間が省けます。

（私は、新しく作る望遠鏡に2インチ接眼鏡が必要なことが判明してガックリしています。 2インチは接眼部、接眼鏡とも高すぎるんだもん）

(1999-2-26掲載，2004-10-18加筆）
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