反 射望遠鏡の作り方
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 ニュートン式の反射は、屈折式よりも大きな口径を安価に実現できるので、よく自作されます。

 とくにアメリカで考案されたドブソニアンと呼ばれる眼視観測用に割り切った望遠鏡の出現が、自作ブームを起こ し、かつては夢のように思わ れていた口径30cm以上も どんどん作られています。

 逆に口径10cmを下回る口径では屈折式が主流で、自作もメーカー製も今では見られません。
 (昔は口径6cmとか4cmの反射も売られていた.)

 わたしが作ったのは 10cm反射 2台、15cm反射 1台で、これは反射式としては、小さい部類です。

ニュートン式原理
ニュートン式
 
 反射には他にカセグレン式などもありますが、自作が難しいのであまり作られません。

 自作ニュートン式反射の例を示します。

自作機の例
自作した反射の例
 
 反射望遠鏡は屈折にくらべると、鏡筒の作り方ひとつとっても実に多くのバリエーションが考案されています。

 反射の場合ももちろん丸い筒で作っても良いのですが、自作ではフレームのように作ることのほうが多いようです。

 但し、赤道儀につけたい場合は丸い筒でないと筒を回転できないので困まる事があります。

 反射式は屈折式のようにパイプに頼った作りに出来ないので、工作がすこし面倒になります。

鏡 筒

パ イプ型

 メーカー製の反射望遠鏡のように鏡筒を丸いパイプにしたものです。

 自作の場合、反射に使えるような太いパイプの入手が困難なことが問題になります。

 鉄板やアルミ板を丸めてパイプ作る方法がありますが、紙と違って自分できれいに丸めるのは難しく、街の板金屋さんに頼む必要があります。

 アメリカでは厚紙のパイプがよく使われます。ドブソニアンなどがそうです.

 ボイド管と呼ばれるコンクリートを流し込んで固めるためのものだそうで,紙とは言え、ペンキ を塗れば,強度は十分と言われます.

ボイド管の紹介(PGYさんの 記事))
 
 なお、鏡筒の通気性が悪いと、望遠鏡全体が外気温に馴染む間,筒の中に対流が発生し,像が「かげろう」のように乱れることがあります。
 
 (これを筒内気流とかチューブカレントといいます)

筒内気流
筒内気流

 パイプ型は、入手が困難なことと、この筒内気流の問題が起きやすいので、自作では、以下に述べるような枠型もよく作られるようです。
 
 作りやすいと思われる順に並べてみます。

シー ソー型

 筒はなく、一本の棒で出来ています。

 もっともシンプルな方法で、作りやすく、昔は小口径でよく作例が発表されました。

 口径が大きくなるとねじれが問題になるようです。

シーソー型
シーソー式

 主鏡と接眼付近を遮光しないと街燈などの影響を受けますので、短い筒を分割してつけることが多いようです。

シー ソー型のドブソニアン
 
 本家のドブソニアンは鏡筒が紙パイプですが、筒がかさ張るため、日本ではシーソー式に似たタイプにアレンジされたものが一時期流行しました。

シーソー式ドブ
シーソー型の自作ドブソニアンの例
箱 型
 
 木で作る場合に採用されます。作りやすく丈夫ですが、重くなりやすいのが欠点と言われます。
箱型
箱がた

フ レーム型
 
 骨組みのような構造です。棒を木で作ると湿気で狂いやすいとい われています。

フレーム型
フレーム型

 そこで,金物屋さんでよく売っている「アルミアングル」を使うと軽くて丈夫なものが出来ます。

 アルミアングルの角を利用すると、正確な四角筒を簡単に作れるのも便利です.
 
 アルミアングルは様々なサイズが入手でき、加工も容易ですから、自作に向いています。

 (わたしが作ったのもこのタイプ)
 
ト ラス型
 
 口径が大きくなると自重によるたわみも大きくなりますから、棒を三角形に組み合わせたトラス構造にします。

 天文台に作られれる反射望遠鏡の鏡筒はこの形式です。

トラス型
トラス型

 アルミアングルの直角を利用できなくなるので、四角いフレーム型よりも作るのは難しくなると思われます。


主鏡と斜鏡
 
 主鏡(しゅ きょう)は真ん中がへこんだ凹面鏡です。
 
 ヒゲそり用などの鏡がそうですね。でも望遠鏡用の鏡は,桁違いに高精度です。

 安めのミラーは球面,高級品になると放物面と呼ばれる形状になっています。
 
 斜鏡(しゃ きょう)は、円柱を斜め45度に切ったときに見られるような楕円 形の平面鏡です。

 斜鏡の大きさは楕円の短い方の寸法(短径といいます)で表します。

反射鏡
 写真は、斜鏡(短径25mm)と主鏡(口径100mmf1000mm)です。
 
 一見、ただの鏡に見えますが、精密に研磨したガラスの表面にアルミニュームを極めて薄く(1/10000mm以 下)付着させたものです.

 普通の鏡はガラスの裏にメッキされていて,しかも塗装で保護されています。

 一方,望遠鏡の鏡のメッキは,ガラスの表面に直接ついていて、とっても弱いのです.

 だから,ゴシゴシ拭いたり,直接 触わる ことは禁物です。

 そんなことをすれば,たちまち傷がついたり,錆びたりして,メッキが駄目になってしまうからです。 

 大事に使っていても徐々に反射率が低下しますので 10年に一度くらいの割合で再メッキ(真空蒸着)が必要だと言われています。
 
 主鏡、斜鏡とも自分の手で磨く方法が 確立されていますが、かなり難しい ので、最初は市販品を購入したほうが無難でしょう。

「手で表面を触っちゃ駄目よ」

F値とコマ収差

 以前は ニュートン式反射の標準的なF値は、8 程度とされ、F15が標準値と言われてた屈折式よりも筒が短くて済む利点がありました.

 最近では、大口径化と写真撮影のことを重視して、F 6くらいが普通になり,かつては非常識と考えられた、F4 という極端に短い物も使われるようになっ ています。
 
 F値が小さいとコンパクトになるし、低倍率が得やすいメリットがありますが、問題になるのは主鏡のコ マ収差です。
 
 反射式の場合、屈折式のような色収差が無いかわりに、コマ収差という、星が尾を引くような現象が視界周辺で発生します。

コマ収差の見え方
コマ収差の模式図

 屈折式で問題になる色収差は、高倍率になるほど目立つのに対し、反射式のコマ収差は視界が広がる低倍率になるほど目立ちます。
 
 もっとも、最近では接眼レンズも進歩して,コマ収差を かなり防ぐことが出来るものもあるようです.

主鏡セル

 レンズや鏡を納める枠のことをセルと 呼びます。(日本語では鏡室
 
 望遠鏡の対物レンズや主鏡は、像を高倍率に拡大してみるので、高い精度が要求されます。
 
 高精度に研磨してあるはもちろんですが、レンズ、鏡を押さえつけたときに発生するわずかな歪みでも、見え味を落 とします。
 
 したがって、天体望遠鏡のレンズや鏡は双眼鏡やカメラのレンズのようにセルにがっちりと固定することは出来ません。
 
 反射鏡はレンズよりさらに歪みに敏感で、セルの中に「そっと置いてある」といった方がよく、わざとガタがあったりします。

 このため、天体望遠鏡、とりわけ反射望遠鏡の光軸が狂いやすいのは「構造的な宿命だ」と説くメーカーの資料もあります。

主鏡セル 私が作った15cm反射鏡のセル
 反射のセルは、鏡を慎重に保持できる構造にし、しかも鏡の向きを微調整するための光軸修正装置も必要なため、屈折式のセルよりもどうしても複雑になりま す。
 
 鏡筒の変形がおこりにくい小口径ならば光軸修正装置を省いて、セルの傾きをスペーサーなどで調整する方法もありますが、調整が面倒になります。
 
 ただ、一度あわせれば狂いにくいというメリットはあります。
 
 口径15cmよりも 大きな鏡は 自重でさえ問題になるほど歪むと言われるので、鏡の保持は複数の点に分散して行います。

 主 鏡セルの例をアイデアの コーナーでもご紹介しました。

斜鏡セル

 斜鏡にはセル、光軸修正装置、斜鏡を鏡筒の中央に固定する脚(ス パイダー) が必要です。
 
 一般的な斜鏡の構造を示します。

斜鏡金具 斜鏡金具構造
ミザール製短径42mmの斜鏡セルと保持具など

 斜鏡も強く押さえると歪みますので、セルを 作って周囲を爪で軽く押さえます。
 
 セルを省略し斜鏡を裏から接着してしまう方法もみられますが、再メッキのときに はがす必要があります。
 
 そのため接着剤の代わりに両面テープを使う人もいますがこれは接着ではなく”粘着”ですから、引力が長時間加わっているとハガレ落ちる危険があります。 (経験済み)
 
 ですから、すこし面倒でもセルを作ってその中に納める方がやっぱり無難だろうと思います。
 
 なお、アイデアコーナーにわたしが考えた斜鏡のアイデ アも ご紹介しました。興味のある方はご覧下さい。


接眼部
 
 通常のニュートン式は、主鏡の光束を斜鏡で90度に反射しますので、鏡筒に対して直角に接眼部をつけます。これも2つ方法があります。

ドロ-チューブタイプ
 
 屈折式と同じように接眼筒をスライドさせてピントを合わせる方法です。

パイプ型
ドロ-チューブ式接眼

 天頂プリズムを使う必要はありませんから、屈折式の場合よりもストロークが短くてもOKなのです.
 
 そこで反射式の場合は、斜鏡で折り返す焦点距離を出来る限り短くして、斜鏡が小さくて済むようにします。

スライドタイプ
 
 筒外焦点を更に短くする方法として、このような方法があります。斜鏡と接眼部を一体化し、両者を主鏡の光軸方法にスライドさせるのです。

スライド式接眼
スライド式接眼
 
 接眼筒が鏡筒内部に飛び出すこともなくなり、斜鏡も小さく出来るメリットがあります。
 
 でも接眼のスライド方向と主鏡の光軸が平行になっていないと、ピント位置によって光軸が狂うという難しさがあり、あまり作られていないようです。

接眼の角度について
 
 ニュートン式は絶対に 90度でなければいけないと思いこんでいる方がいますが、実は何度でも構わないのです。

10cm45度反射
45度の傾斜接眼の反射の例

 たとえば口径が大きくなると、接眼部の位置も高くなるので、下からのぞけるように 45度くらいにする例も希に見られます。
 
(例:リンクページでご紹介している”望遠鏡を作ってみよう”の友田さんの53cm反射、ミカゲ光機の大型機など)

 ただし市販されている斜鏡は、90度用ですから、90度以外の接眼部をつくる場合には使えません。
 
 すこし高くなりますが特注するか、楕円に加工する前の円形の平面鏡をわけてもらって代用します。
 
 わたしの場合、いずれも中村特殊光学さん(データベースを参照)で可能であることを確認しましたが、事前に相談が必要です。

(1999.01.17 掲載)
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