軸外し反射望遠鏡を作る?

part 2 非点は治るのか?

part1でのシミュレーション結果に数値を入れてみよう。
fig
コマ収差により横断面で見る収束状況は悪いのだが、最小部分と思われるところを測ると、以下の通りで、本来の焦点距離から2.2mm短くなっている。

fig
この2.2mmが非点収差分と考えられる。(?)

尚、OPT98は傾斜面に対するスポットダイアグラムの計算などが出来ないため、収束位置は超拡大した画像から直接座標を読み込んでいる。

fig
単なる三平方(ピタゴラス)の計算である。

非点収差による差(非点較差)をΔとした場合、これを補正レンズで直す場合、その焦点距離を求めてみよう。
fig
f1:対物レンズ(鏡)L1の焦点距離

f2:補正レンズL2の焦点距離

f:L1とL2による合成焦点距離

d:対物レンズと補正レンズの間隔

f=(f1×f2)÷(f1+f2-d)・・・・(1)(合成焦点距離の公式)

Δ=f-f1・・・・(2)

式(2)を変形すると、f=f1+Δ

これを式(1)に代入して、f2について解くと

f2=-(f1-d)×(f1-Δ)÷Δ・・・・(3)

たとえば対物の焦点位置の50mm手前に補正レンズを入れる場合、その補正レンズに必要な焦点距離f2を求めてみよう。

f1=400mm

d=400−50=350mm

Δ=2.2mm (シミュレーションから)

これを式(3)に入れると

f2=-(400-350)×(400-2.2)÷2.2=-9041mm

ディオプターに直すと、-0.11D

 思っていたよりもかなり度が小さい。

 焦点距離 9000mmのトーリックレンズ、または視度約 0.1ディオプターの乱視レンズを入れることになる。

無遮蔽の意味

 残念ながら、計算したような度数のレンズは市販には無く、入手するためには特注ということになってしまうだろう。
 しかも、これを入れても強烈なコマ収差はそのまま残っていることになる。
 無遮蔽の望遠鏡は、副鏡による影響を無くすことが出来るため、通常はコマ収差などが問題とならない長焦点にしたシーフシュピグラーや、ブラキ式などと呼ばれる型式の物が昔から自作されているし、市販されている。
 今回の検討に使ったF4主鏡は、焦点距離が短すぎて、収差が激烈であり、本来ならば無遮蔽望遠鏡には全く向いていない。
 では何故これを使ったかというと、今手元にある鏡がこれしか無く、また載せる架台が短焦点用しかないからだ。

fig 載せるなら引退したHE01用の架台かな。これは10cmF4なのだ。
 無遮蔽の短焦点望遠鏡に意義があるとすれば、それは低倍率用だろうか。
 ニュートン式で低倍率にすると、副鏡のカゲが瞳のど真ん中に見えるようになり、日中や月面を見た場合は非常に目障りになってくる。
 無遮蔽だとこの問題が無くなるだろう。
 低倍率専用なら何とかならないかな?と考えているのだが・・・果たして?

part1の構想図にカバーを付けてみた。
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使っているパーソナルCAD図脳Rapid3Dでは、曲面が書けない。

そこで、もっとも安い曲面作成ソフトと思われる「六角大王」(¥9500)で書いてみた習作

しかし、このソフトはCADではなく、CGなので正確さが要求される物作り用には不向き。

特注でレンズを作らなくても済む方法を考えている。
(2008-7-14 掲載,7-15符号修正)
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