プリズム Vs ミラー

[ヘリコイド]

皆様の知識量には本当に感服します。
そもそも私がこの件に疑問を感じたのは、反射望遠鏡が主鏡/副鏡ともミラーで構成されているのだから、天頂〇〇も同様に考えればミラーの方が理にかなっているのではないか？と思った事がきっかけで、素人的には光を反射するのは鏡ででプリズムは光を透過/分離するもので、ましてやプリズムの全反射なんて全くイメージが湧きませんでした。お恥ずかしい限りですが。

[ガラクマ]

　なるほど、みなさんのお話でよく理解でしました。
広角双眼鏡にはプリズムの全反射を補強するため、メッキしたプリズムを使っているものもあると聞いております。
ビクセンのアスコット双眼鏡には、はじめからミラーを使ったものもありました。
https://www.vixen.co.jp/product/1552_00/

双眼鏡なんかは、軽いにこしたことはないのに、なぜにミラーを使わないのでしょうか？
それが、昔からの疑問です。
耐久性？

[「原」]

昔はプリズム主体だったのは
・昔はメッキが処理費用が高くて、寿命も短かった。保護層が不十分だった。
・対物レンズのＦ値が暗かったのでＢＫ７の全反射で十分だった。（中心だけならＦ５くらいまではＯＫ）
・輸出用に大量に生産された双眼鏡用のプリズムと生産方法、技術、材料、品質管理が同じなので低コストで生産できた。
・２４.５ｍｍなら反射面から焦点面までが数ｃｍしかなかった。
　このためＦ１５なら透過面と反射面はそれぞれ中心の数ｍｍ径の範囲で１／４λに収まっていれば実用上十分。
　（倍率を下げた場合や、視野周辺は解像力は大きく求められないので目をつぶる。）
・色収差や球面収差の発生はレンズの設計でカバーできるので組合合わせが固定されていれば問題ない。
　　双眼鏡対物レンズ単独で望遠鏡を組むと緑色の滲みが見え、像質も甘い。
　　ツアイスの望遠鏡で天頂プリズムとセットで対物を設計したものがあったはずです（私は持ってないけど）
といった感じですね。

ミラーが増えたのは
・メッキの反射率向上や耐久性向上の進歩。（Ａｌ＋αや、銀＋αで実用となった）
・誘電体多層膜による高反射率面のコストダウンが進んだ。（テレビューの製品が民生用としては最初だったかな・・・）
・２インチ径化や双眼装置の要望などで反射面から焦点面までの距離が増したので、面全体での波面精度が求められた。
　双眼装置＋Ｆが明るいとなると、Φ数ｃｍ？ほとんど全面を光束が通る。
・２インチ化するとプリズムが大きくなり、ガラスの品質（脈理）、加工途中の破損の危険性によるコスト高などもある。
　水貼りという手法で治具に固定するけど、途中で剥がれたり、剥がれずに割れたり。。。大きいプリズムは面倒。
　しかも、プリズムはあのような形状なので、蒸着する際に熱で割れたりする危険性もあった。
・Ｆが明るい対物だと全反射維持のために屈折率を上げる必要があり、着色や重量増大につながる。
　（フリントは重い、黄色い、欠けやすい）
トータルで見るとミラー化のメリットの方が大きくなった。

双眼鏡にミラーが少ないのは
・プリズムは９０度や６０度など角度を決めて加工してしまえば、プリズム単独での位置や角度は変化しない。
　このためプリズム単独の光軸安定性が高い。
　光軸問題は筐体の機械加工精度向上でまかない、視軸調整は対物レンズ側でカバーできた。
・一方、ミラーだと反射面４面分の固定と固定のための筐体加工精度が必要となる。
　プリズムだと相対する面が同じギャップで固定できればよいのでフライス盤などの古くからある加工装置で十分。
　ミラーだと４５度傾斜でそれぞれ加工し、お互いが９０度となる加工となる。
　今のＮＣ工作機ならできるが導入コストが。。。
　保持構造をうまく考えないとプリズムよりも重くなる。
・このため、ミラーの利用は対物レンズのＦ値が極端に短い、実視野が大きく入射角が増大し臨界反射の維持が困難、
　というケースに留まっている。
　例：ビクセンアスコットＳＷ１０ｘ５０、ビクセンパノラマ２０００（４ｘ２０で対物レンズの前後にミラー配置）
・ポロ＝安物　ダハ＝高級　というイメージが強く、高級ポロの新規開発の意欲がメーカー側に乏しい。
　　ここは結構、根が深そう。。。

双眼鏡だと左右の像の倒れ方向が一致しないと双眼視できないので課題が多いです。
でも、フィールドスコープ、単眼鏡だと像の倒れの要求精度は低いので、ミラー化の敷居は低いはず。
どこか作らんかな？？

[Ten_Tak_Tony]

いまさら感がありますが…
学が無いため詳しい光学的計算などは全く理解できませんが、昨年、手持ちの笠井トレーディングBLANCA125SEDの「赤ハロ」対策として、同じく笠井の「31.7DXペンタプリズム」を使っていろいろと検証したことがあります。

その模様は以下のブログをご覧ください。
https://komolohas.blog.fc2.com/blog-entry-333.html

裏像が嫌いなので天頂プリズムではなくペンタプリズムを使用しましたが、光路長が長いのでF7.8のBLANCA125SEDではわずかに球面収差が増大（許容範囲ではありますが）しますが「赤ハロ」は激減。F6.3のテレビューTeleVue-76では色収差が激しく出て使い物になりませんでした。

天頂プリズムを使うと''組み合わせる屈折望遠鏡によっては''眼視性能が上がる場合があります。スターベース東京の「FS-60CBX」のページにそのシュミレーションした球面収差図が載っていますが、鬼っ子のg線は球面収差が増大しますが、その他の波長は球面収差が減りまとまりも良くなっています。昔、FS-60CBに天頂プリズムを組み合わせて月面を見たいたら「どこまでも倍率を上げられるのでは？」と思うほどにシャープなイメージが記憶にあるのはそのためだったんだな、と思いました。
「スターベース東京 FS-60CBX」
https://www.starbase.co.jp/SHOP/TS-Te09-3.html

天頂ミラーはアポクロマート屈折が登場してから一般的になったのではないでしょうか。屈折望遠鏡単体で高度な色収差補正が出来るようになったのでプリズムに由来する「色収差」を加えたくないため、と理解しています。

[還暦α]

皆様こんにちは。

原様、詳しい解説ありがとうございます。
確かにアイピースのサイズが変わった影響は大きいですね。
また、別スレッドで議論されていた蛍石（フローライト）や低分散ガラスが使われるようになってフォトビジュアル用の
Fナンバーの小さい鏡筒が増えた影響も大きいですね。

Ten_Tak_Tony様の言われている通りプリズムが収差を補正してくれる場合もありますね。

ただ、ミラーではIBS（イオンビームスパッタ）等の高級な成膜をしない限り反射面での散乱がかなりありますし
反射防止コートをしたプリズムでもわずかではありますが出射面の反射が入射面でさらに反射して広がり迷光に
なるのでコントラスト低下の要因になります。

本来の光学性能を損なわないためには天頂プリズム／ミラーは使わないに越したことは無いという話ではないでしょうか。

[Abbebe]

CRC300（φ300mmコレクテッドリッチークレチアン）でプリズム（t50mm）を使用した場合の収差悪化シミュレーションです。
色収差はd線基準だとｃ線のみアンダー方向、他はオーバー方向。
球面収差はオーバー方向！ですね。

[Ten_Tak_Tony]

還暦α様
>本来の光学性能を損なわないためには天頂プリズム／ミラーは使わないに越したことは無いという話ではないでしょうか。
→本来ならこれに勝るものはないですね。

自分は観望時には様々な要因のトータルで最善を目指すことが大切だと思っていて、「屈折望遠鏡での直視」は無理な姿勢からくるストレスが視覚にも悪影響があるのでは、と考えます。ある程度のマイナス要因は無理の無いリラックスした状態で得られる視覚の向上のプラス面のほうがトータルで勝ると考えます。科学的な裏付けはありませんが。なので自分は屈折望遠鏡においてはダイアゴナルを介することを前提に、今現在供給されている最善であろうデバイスを揃えて観望をしています。

[還暦α]

Ten_Tak_Tony様

おっしゃる通りいくら性能が良くても見るのが苦痛では意味がありませんね。
性能を追求するという話になりがちなので不要論を記載しました。

Ten_Tak_Tony様が紹介されていた笠井の31.7DXペンタプリズムは反射面に広帯域誘電体多層膜をコーティング
してあるんですね。
広帯域誘電体多層膜でも入射角依存性がありますがガラスの全反射よりは許容角が大きい設計なのでしょう。
ちなみに某社の広帯域誘電体多層膜ミラーは入射角0～45度、400～800nmの波長範囲で99％以上の反射率でした。
入射角範囲をずらした設計は可能と思います。
直角以外の角度の研磨をしていてさらに4面コートしている割には安いと思いました。
大量生産のなせる業ですね。

直視での観察方法として確か大型の双眼望遠鏡で楽に見るための物を作っている方がいたと思い検索して見たら
「ビノチェアー（Bino Chair)」、「スターウォッチングチェアー」というものを製作されている方がいるようです。

http://garakutakohbo.web.fc2.com/jisaku ... chair2.htm

https://www.mpas.asn.au/easy-to-build-binocular-chair/

https://www.cloudynights.com/forums/top ... bino-cube/

https://www.diy-life.net/past_contest_pt/1346/

これの赤道儀版を作れば屈折望遠鏡でも楽に直視観察できそうです。
極軸の先端にビノチェアーを取り付けるような感じでしょうか。
広い場所と人間まで載せられる高耐荷重かつ高剛性の赤道儀が必要になるので現実的ではないと思いますが。
脱線してしまいすみません。

[「M」]

みなさん　こんにちは

ずいぶん前のことですが、
主副鏡の間隔を変えて合焦する(シュミット)カセグレンの場合の
天頂プリズムと天頂ミラーの得失が話題になったことがありました。

計算上、プリズムは、球面収差は（やや）有利、色収差は（やや）不利...だったと
思います（ホント？）　が、実視で区別できた記憶はないですねぇ...。