傾斜型双眼鏡を作る

PART.2　光学系

　妄想スケッチを具体化するために，まず，光学系を決めよう。

光学系の選択

　像を正立させ，しかも接眼部を傾斜させるためには，対物レンズと接眼レンズの間に何らかのプリズム（ミラー）を組み込 む必要があります。
　その方式は，幾つあるのでしょうか。
　参考書や過去の雑誌記事で調べると，結構バリエーションに富んでいます。
　しかし，光学部品の入手が困難だったり，高価なものは対象外とし，以下の4つに大別してみました。

　上表での「オフセット」とは，接眼レンズと対物レンズの中心軸が同一平面にあるかどうかを意味しています。
　オフセット出来ないと，人間の目幅によって，口径は制限されます。（後述）
　今回作る双眼鏡は，手持ち使用を前提としているので，光学系も出来るだけシンプルにしたいところです。
　すると（１）は消えます。
　傾斜角90度では地上用途に支障が出ますので，（２），（３）も消え，（4）のシュミットプリズムの採用となります。
　シュミットプリズムとは，底面がダハ（屋根型）になった頂角45度のダハプリズムです。
　ダハプリズムは稜線による像質低下がありますが，10倍前後の低倍率ならば，あまり問題にはならないと思います。

シュミットプリズム

これ一個で正立作用と45度の傾斜化が達成されるシンプルさが魅力です。
天体望遠鏡のアクセサリーである45度正立プリズムにも入っています。

市販の正立プリズム

例の自作ファインダーもこれを使っています。光路消費が大きいため，小型化にも寄与します。

 
HE04の光路図

　ただ，HE04での経験から，迷光が多く，コントラストで不利になりやすいプリズムだという印象を持っています。

口径の選択

　双眼鏡のJIS規格によれば，眼幅は60〜70mmまで対応可能とせねばならず，余裕を見て58〜72mm くらいまで対応可能とするべきと考えられます。
 　私も持っているタカハシ20ｘ50は， このシュミットプリズ ムを使ったことで小型化に成功したものと思われますが，鏡筒やセルがかなり薄型になっていて，密着させれば眼幅59mmくらいまで対応出来ます。
　しかし，今回の自作機は，CF機能も付けるので，口径50mmではスペース不足で困りそうです。
　よって，無理せず，口径40mmとします。

光学部品の確保

　双眼鏡を作るには，対物レンズ，接眼レンズ，プリズムがそれぞれ2 個づつ必要です。
　JIS規格のA級双眼鏡では，左右の倍率差は１.5％以下と規定されています。
　従って，焦点距離のバラツキを±2〜5％まで許容する天体望遠鏡用のレンズでは，その点に関しては精度不足という こ とになります。
　同時に2個を買えば，同一ロットの可能性が高いだろうと思い，PL17mmを国際光器から同時に2個購入。（在庫処分で安かった。）
　同様に，対物レンズとして，口径40mm焦点距離150mmのアクロマートレンズを　ビクセン光学から同時に2個を購入。（これも安かった。）
　シュミットプリズムは保持が難しそうなので，天体用の正立プリズムを枠ごと利用しようと考えていました。
　しかし，ためしに笠井トレーディングより購入した45度正立プリズムを調べると，無コートで，しかもプリズム幅が20mmと狭く，視界確保で苦しみそう です。
　ファインダーで利用したビクセン製の正立プリズムもしかり，です。
（天体望遠鏡のアクセサリとして売られている正立プリズムは，無コートばかり・・・。）
　そこで方針を変更し，40mmのダハプリズム双眼鏡のジャンクを入手し，そ のシュミットプリズムを使うことにします。
　プリズムの有効幅は22mmで，思ったほど広くありませんでしたが，マルチコートやPコートはちゃんと付いています。
　また，そのジャンクに付いていた接眼鏡も見かけ視界60度程度あって，52度のPLより魅力的です。
　もともと双眼鏡についていたのですから，これを使った方がよさそうです。
　対物レンズはインナーフォーカスの3枚構成なので，流用が難しく断念。
　ビクセン光学の40mmをそのまま使います。（モノコートで，ちょっと不満があるのですが）

光路図

　これが確定した光路図です。

　対物レンズはスペックと外寸から OPT98を使って推定したものです。 （でも凹レンズがこんなに薄いかなあ？何か変かも。）
　プリズムも外寸を実測して描いています。（細かな面取りなどは省略）
　接眼鏡は複雑なレンズ群が内蔵されているので，枠だけ描いてます。
　シュミットプリズム中の光路長さは70mmもあり，焦点距離150mmの半分弱を消費してくれます。
（ただ，水柱効果で約25mm伸びる計算です。）
　当初，光学部品を仮にならべて実験すると，どうも計算と合わない。
　どうやら双眼鏡で使われるシュミットプリズムと天体用のそれとでは，光路の取り方が違っていたようです。
　（上記ファインダーの図と下図とを見比べると，プリズム中の光路の違いが分る）