アメリカンサイズの接眼鏡は、2インチ変換アダプタを含めても300g以下だから、SWV30のためだけに、バランサーが必要になってしまう。
それらの問題を差し引いても使いたくなるほど、星像が良いという訳でもない。
これに見切りをつけて、現在使用している低倍率用の接眼鏡は、WV25である。(笠井トレーディング扱い、¥12,000)。
改良ケーニヒ型、みかけ視界は公称62°、周辺像も崩れが少なく、なかなか良い接眼鏡だと思うが、これだと、37倍、実視界1.7°程度になってしまう。
視界の差
たとえば、こと座にあるドーナツ星雲M57を見てみよう。
この惑星状星雲は、こと座のβ星とγ星の間にある。
SWV30による実視界 2.9°だと、両者が余裕で同一視界に入る。
しかし、WV25での実視界 1.7°では、それが出来ない。急に導入が難しくなる。
軽くて、広視界の2インチ接眼鏡が欲しいが、そのような市販品は無い。
無い物は作るしかない。
接眼鏡のサイズ
望遠鏡の実視界は、倍率を下げれば広がるが、それにも限界がある。
望遠鏡の実視界は、対物レンズの焦点距離と接眼鏡の差し込みパイプ(バレル)の内径で決まってしまうのである。
(詳しくは、「焦点距離が視界を決める」を参照)
よって、ツアイスサイズ(φ24.5mm)、アメリカンサイズ(φ31.75mm)、2インチサイズ(φ50.8mm)の順番で視界が広がっていく。
2インチサイズは、小型天体望遠鏡の対物レンズ並のサイズである。
これなら、何とか自作可能な気がするではないか?
目標スペック
一言で言って、星雲星団用の広視界接眼鏡である。
焦点距離
従来、有効最低倍率の計算で用いられていた瞳径7mmは、光害列島の日本では、もはや非現実的な値となってしまったようだ。
経験的にも、瞳径 7mmでは、視界内のバックが明るすぎて、暗い星雲等は、その中に埋没してしまうことが多い。
今日では、星雲星団を見るには、瞳径 4〜5mm程度が実用的という意見が多い。
このときの倍率は、口径150mm÷射出瞳径 5mm=30倍。
対物鏡の焦点距離 937mmに対しては、接眼鏡の焦点距離は
937÷30=31mm
みかけ視界
実視界を稼ぐために、バレル径は当然、2インチ(φ50.8mm)とし、視野環はその内径(φ46程度)を目一杯使うとする。
その場合、焦点距離 937mmで得られる最大の実視界は、
2X逆Tan(46/2/937)=2.9°
みかけ視界は、幾何学的に正確な計算式では、
2X逆Tan(46/2/31)=73°
光学業界で用いられている簡略式では、
2.9X30=87°
つまり、SWV30とそっくりなスペックになるのだ。
(このページでは、みかけ視界の計算は、以後、すべて簡略式とする)
レンズ構成を決める
光学機器を作るには、まず光路図が必要である。
15cm F6の対物レンズに、実視界 2.9°に分布する光線を入れて、アイポイントを通過する構成を見つけなくてはならない。
現在では、パソコンという便利な道具があり、廉価な光学シミュレーションソフトも用意されている。
今回は、「OPT98」を使用させて頂いた。 (加藤様のアストロフォトクラブで購入可)
まだ使いこなしているとは言えないが、とにかく使いやすく出来ており、優れたソフトだと思う。
ここでは、ガラスはすべて BK7に簡略化し、15cm F6の対物レンズから主光線(それも単色)を入れて、広視界が成立する構成を探すことにする。
(光学専門家が見ると、噴飯物の手法でしょうが....)
1群構成
光学書では、1枚レンズでも径を大きくすれば、視界を広く出来ると解説されている。
実際にはどうだろう?
焦点距離 31mmとなるような1枚レンズを作ってみると、Rがきつく、2インチサイズは無理で、φ40程度にするのがやっとである。
そこへ光線を入れてみよう。(0.2°刻み)
片側 0.6°(つまり実視界 1.2°)以上の光は、最終面で内面に反射されてしまい、出てこないのが分かる。
1群構成では、実視界1°程度、みかけ視界は、30°程度にしかならず、径を大きくしても無駄。
視野レンズの無いモノセントリック式が、みかけ視界 25°程度しか取れないのも、こんな理由だろうか。
2群構成
1群構成の欠点を克服するために「視野レンズ」を追加した構成である。
収差が少ないと言われる対称型の構成で2インチサイズ、30mmの接眼レンズを作って、光線を入れてみよう。
1群構成よりはマシだが、片側 1.2°(実視界 2.4°)以上の光線は、やはり臨界角を超え、射出されない。
レンズのRが小さすぎるのである。
1群や2群では、Rがきつく、広視界を実現するのが困難だ。
よって、3群以上は覚悟しなくてはならない。そのぶん、重くなるが...
ここからは、実際に持っているジャンクレンズを入力して検討しよう。
径が大きく、焦点距離が短いレンズとなると、持ってる数は少ない。
Rは焦点距離に合うようソフト上で見つける。
3群構成
視野レンズに50mm双眼鏡の対物レンズを入れ、2群、3群で徐々に収束させる構成。
これで、焦点距離 30mm程度を達成し、対物レンズから光線を入れてみるとご覧の通り。
片側 1.4°(実視界 2.8°)の光線は、残念ながら2群レンズに入らない。
視野レンズのパワー不足、もしくは、2群レンズの径が不足である。
ついでに収束位置も見て欲しい。
アイポイントがバラバラである。
このような接眼鏡は、「隠元豆効果」が起きて非常に覗きにくいと言われる。(「望遠鏡光学」P206参照)
4群構成
最終案である。
1群、2群は、50mm双眼鏡の対物レンズである。
これで視野レンズのパワー不足を補い、3群、4群に光線を入れることに成功している。
(この図は0.1度刻み)
3群のレンズは、φ41焦点距離65mmという非常に度が強い接合レンズで、高級ルーペのジャンクと思われる。
4群レンズはφ41mm焦点距離80mmの平凸レンズである。何のレンズかは不明だ。
径が大きいレンズはRが緩くなるため、これでやっと焦点距離 32mm程度となる。
レンズが接近しているため配置の自由度は少なく、レンズの向きをひっくり返す程度しか出来ない。
もっとも、接眼レンズの評価方法が分からないので、あとは試作して、実際の見え味で判断するしかない。
接眼レンズの視野環位置を知るために、眼レンズ側から平行光線を入れてみよう。
焦点位置は視野レンズ表面に近いのが分かる。
このような構成は、レンズのゴミが見えてしまい、良くないのだが、我慢しよう。
お次は枠作りだ。