15cm反射式望遠鏡を作る  その2
  メ ニューへ戻る / menu
主鏡研磨

主鏡を手で磨く!
 
 ご存知の通り、ニュートン式反射望遠鏡は、2枚の鏡から出来ています。

 この反射鏡は、いくつかの業者から売られていて、それを買ってくれば事足ります。
 
 買ってくるのは手っ取り早いのですが、望遠鏡の”心臓部”が自分の作ではないのですから、何だか物足りない感じもします。
 
 一度くらいは、ここも自分で作ってみたいものです。

 そこで、東京の駿台学園で毎年催されている、研磨講習会に参加してきました。
 
 参加費用は12000円ですが、これは教材やテキストを含んだ実費です。 (この講習会自体、利潤を求めてなどいないでしょう。)
 
 講師の池谷薫(いけやかおる)さんは、池谷研磨研究所の所長さん。
  池谷先生
  おだやかでやさしい人という印象ですが、この方こそ、かつて自作の反射望遠鏡で次々に新彗星を発見した世界的に有名なコメットハンターなのです!
 
 やはり有名な彗星発見家である関勉さんの著作にも、たびたび登場されますので、ご存知の方も多いでしょう。
 
 こんな「天文界のスター」に直接指導して頂けるのですから、大変光栄なことです。
 
 土日を挟んだ4日間の日程で、参加者は募集定員を上回る約20名。

 何度も参加されているという常連の方も多かったようですが、研磨のケの字も知らない私は、言われるまま、見よう見まねで作業をしました。
 

粗ズリ
 
 カーボランダムという砂のような研磨剤を使って、ガラスの円盤を凹ませる工程です。
 
 新聞紙を敷き、そのうえに青板ガラスの円盤を置きます。(以後、盤ガラスと呼ぶ)

 研磨剤は、お茶碗に入れて、水で溶いておきます。

準備
 
 研磨剤をスプーンで盤ガラスの上に適当にかけ、ミラーになるパイレックスガラスの円盤をその上に重ねて、ひたすらゴリゴリとこすりあわせるのです。
 粗ズリ

 ときどき、全体をぐるりと30度ほど回します。これは偏りを防止するためだそうです。

 この繰り返しだけで、ガラス盤が徐々に球面になるから不思議といえば、不思議です。(上のガラスが凹面、下の盤ガラスが凸面になる。)
 
 研磨をしていると、ミラーの周辺が、トガってきますので、鉄板片に研磨剤を付けて、面取りをしておきます。

 これをおろそかにしていたため、一個所、小さなカケを作ってしまいました...。
   
 ミラーの凹み量をときどき測定し、自分が希望する焦点距離に相当する深さになったら、研磨剤の粗さを細かくしていって、キメを細かくしていきます。
 
 この講習会では、研磨剤の粗さは80番、150番、320番、1000番、2000番の順に切り替えました。

 研磨剤の粗さを変える時は、鏡や用具を徹底的に洗わないと、前の砂が混入して鏡に傷がつきます。
 
 どんどん細かい研磨剤で磨けば、やがて透明な鏡になるのか? と言うと、実はそうではありません。
 
ピッチ盤つくり
 
 2000番での研磨が済んでもまだスリガラス状です。このミラーを透明に仕上げるためには、まずピッチ盤というものを作らなくてはならな いのです。
 
(1)
 盤ガラスの周りに紙を巻いて、器のようにします。

(2)
 ”ピッチ”といって、コールタールと松ヤニを火にかけて溶かしたものを盤ガラスの上に流し込みます。
  

ピッチつくり
(3)
 ピッチが固まってきたら、金網を押し付けて格子状の筋目を入れます。
  
(金網は、ピッチにくっつかないように石鹸水を塗っておく)

(4)
 ピッチ盤の表面を火に少しあぶって、また柔らかくし、そこへミラーを押し付けて形を整えます。
 
(ミラーにはやはりピッチにくっつかないように石鹸水を塗っておく)
 
 冷えたら水につけてピッチ盤とミラーをはがします。
 
 ミラーの裏側には木の棒を付けて取っ手にします。
 
艶出し
 
 こうして出来たピッチ盤に酸化セリウムという非常に細かい研磨剤をつけ、ミラーが透明になるまで磨くのです。  

    ピッチ盤とミラー 
上がピッチ盤。(セリウムでピンク色になっている)
下がミラーで、木の棒の「取っ手」がついています。
これはピッチで仮接着してあります

 この工程を「艶出し」などと言います。

 ここで使うセリウムは、赤いパウダー状で、”おしろい”のような細かな研磨剤です。
 
 それまで順調なペースだったのですが、この「艶出し」に私はずいぶん時間がかかってしまいました。

 他の皆は次々と次の工程に入っていきます。イライラしたり焦ったり....
  
 通常2時間のところを、私は6時間もかかって、やっと透明になったのですから、力の入れ方が弱かったのかも知れません。

 こうして出来たミラーの形状はまだ「球面」です。

 
整形

 この「球面」から真ん中を少し掘り込んで、「放物面」にしなくてはなりません。 これを「整形」といい、もっとも大事な作業になります。

 ここから磨き方を少し変え、わざとミラーを盤ガラスの横にはみ出しながら磨くのです。こうすると真ん中が周辺より余計に磨かれて凹むからです。

 これを「フーコーテスト」という試験方法で鏡の凹み具合を実際に確認しながら行うのです。
 

   フーコーテスト
 「フーコーテスト」とは、ものすごく簡単に言うと、光を鏡にあてて、表面の形を”影”として見る方法です。
 
 フーコーテストでは、球面は平らに見え、放物面は、真ん中が凹み、周辺に向かって盛り上がったあと、再び下がったような形に見えます。
 
(フーコーテストで見える鏡の形状は、実際の形とは違う.このことをちゃんと書いていない自作解説書が多いから、読者は混乱するのだ!)

 さて,私の鏡をフーコーテストで1回目に見た時は....凹んでいるべき真ん中が、逆に盛り上がり、周辺は磨き残しで大きくダレていました。

変遷
 池谷先生の指示は、「真ん中を磨き取って下さい。周辺のダレは磨きが足りない証拠です」
 
 2回目は真ん中はいくらか凹みましたが、リング状に残り,周辺もダレていました。

 池谷先生の指示は「研磨作業に規則性があると、リングが出来やすいので、鏡を不規則に動かしてリングを消して下さい。」
 
 3回目にして、放物面の影に似たものが見えています。おお,これは...
 
 池谷先生「真ん中に小さな山が残っていますが、ここは斜鏡の影になりますから、あまり影響しません。まだ周辺が不規則にダレていますが...」

 うーむ、時間が無くなってるので、ここであきらめました。精度の測定(ゾーン測定法)は、池谷先生がやってくれました。
 
 表面精度は、約1/18λと出ました。 望遠鏡として許される精度といわれるレイリーリミット(1/8λ)はクリアしていることになり、悪くない数字です。

 表面に欠陥が残ってるので、”1/18ラムダ”は、だいぶ割り引いて考えなくてはならないでしょうが、「普通に使う分には、さほど問題なく見える でしょう。」とのお言葉を頂きました。

 これも名人のアドバイスのおかげでしょう。実用になる鏡が出来て一安心です。
 
 池谷薫先生、駿台学園の皆さん、本当にありがとうございました。
 sign池谷先生にもらったサイン 

 こうして、4日がかりで主鏡が、完成。(口径155mm、焦点距離937mm)

 講習会で紹介された甲子光学(データベース参照)に、アルミメッキをかけてもらいました。シリコン皮膜付で5250円でした。

  mirror
自作15cmの主鏡
(右は市販の10cmの主鏡)
 
 メッキを掛けると,気がつかなかった傷や磨き不足の部分もあらわになります。あれれ...
 
 とはいえ,人の手で、精密な光学部品が出来るとは、なんとも不思議な感じです。
 
 自分で磨いた鏡が、どんな宇宙を見せてくれるのでしょうか。とてもワクワクします。
 
 というわけで、次回は鏡筒の設計です。
(1999.7.4掲載)

vol.1へ/ back
 VOL3へ/ next
メニューへ戻る / menu