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だからレーザとコリメータで位置がズレる。  オフセット斜鏡の光軸調整

・300FNは30.5cmF4の短焦点ニュートン式反射鏡筒です。

・短焦点ニュートン式反射鏡筒では、無駄な光路遮蔽を減らす
 ため、斜鏡をオフセット配置しなければなりません。

・オフセット配置された斜鏡である以上、レーザとコリメータ
 で光軸が一致するように調整しなければなりません。

完全に光軸が合っている状態。
ドローチューブの偏りは、カメラの撮影位置によるもの。
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中央のぼやけた黒点は5mmオフセットポイント。
やや右側のぼやけた黒点は斜鏡のセンターマーク。
中央に主鏡のセンターマーク◎が見える。
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コリメーションアイピースで見たところ。
ハッキリした十字がスパイダー。
ぼけた十字がコリメーションアイピース内の十字。
向かって右手が主鏡側。
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上記状態でのレーザ位置。
これは主鏡のセンターマークへ当たっているところ。
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これは、主鏡から戻って来たレーザ光。
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光軸調整ツール。
レーザコリメータはVブロックで回転させ、芯ずれ無き事を確認済。
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斜鏡のオフセット位置決め用型紙。
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完璧です!
さぞかしスバラシイ星像と、フラットな像面を見せてくれることでしょう!

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っと、

まあ、分かったようなことを当然のごとく、偉そうに書きましたけど、
ココまでの道のりは長かったあ〜〜(*_*)

えっ!? アンタはニュートン反射の光軸合わせにも苦労
していたんかい!!

って聞こえて来そうですけどね、そりゃあ斜鏡のオフセットも
無い、しっかりと作り込まれたF8鏡筒ならば簡単なのですよ。
昨今の短焦点ニュートン反射鏡筒は、ほぼ全数が何らかの
斜鏡オフセットを施されています。

1.斜鏡ごと接眼部と反対側へオフセット。

2.斜鏡だけを45度のままスライドさせてオフセット。

3.1.と2.の組合せ。

300FNは2.の方法で斜鏡を”スライドオフセット”してあります。
F2.8などの超明るい鏡筒では3.を採用するでしょう。

300FNの光路図はこんな感じ。
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主鏡から852mm付近で90度に折り曲げ、鏡筒面から201mm付近に
焦点面が配置されています。
この場合、主光束をカバーするには短径97.58[mm]の大きな斜鏡を
12[mm]スライドオフセット配置しなければなりません。
実際の短径は88[mm](メッキ面87[mm])、長径124[mm](メッキ面122[mm])
となっています。

仕様上はオフセットされていることになっていますが、
写真に撮ってみると・・・うーん、あまりオフセットされていない?
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裸眼で見ると錯覚もあり、大きく左側にオフセットされているように
感じます。購入当初より気付いてはいましたが、金尺で斜鏡ホルダー
などを図っていました。おおよそのオフセットを4.5[mm]と決め、
√2X4.5=6.36[mm]として斜鏡に黒点を打って光軸調整を実施して
来ました。

以前より、光軸調整はコリメーションアイピースで実施しており、
その場合には概ね良好な結果を得ていました。
フルサイズのK-1で撮っても、周辺の星像乱れはあるものの納得
出来る範囲に収まっていました。

ところが、
ここ数年は撮影現場でレーザを使って再調整を実施しており、
これによって以前よりも星像が悪化していることに気付きました。
実際、コリメーションアイピースで光軸を合わせた後、
レーザで確認すると結構なズレがあったのです。

まあこれは、

接眼部が鏡筒中心を正確に向いていないのだろう・・・

とか、

主鏡セルが鏡筒に対して正確に組付けられていないのだろう・・

などと思っておりました。

しかし、

最近の粉DSO撮像をやればやる程、
ラッキーなイメージングをやればやる程、

微小な星像の乱れが看過出来なくなって来ました。
そもそも、何故レーザとコリメータで位置がズレるのかを確かめる
必要がありました。

アホか!って思われても構いませんよ。
恥を承知で備忘録として貼っておきますよ。
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2021/06/18 追記

上記画像中に、

”斜鏡のオフセット貼りが何mmであれ、コリメーションアイピースで
センタリングすれば、真の斜鏡位置となる。”

とありますが、これは間違いでした。
コリメーションアイピースだけで、オフセット量不明の鏡筒を
光軸調整することはできません。


・斜鏡を取り外して定盤にねじ止めし、正確に”メッキ面”の
 オフセット量を測定した。(3回)
  |
  +−>オフセットは6.36[mm]ではなく、4.95[mm]だった。

・接眼部取付位置に対するオフセット量が5.5[mm]少なかった。
 そのため、斜鏡と斜鏡に映った主鏡の位置がズレることが判明。
  |
  +−>ズレていて正しいと言う、教科書には無い現実。

・接眼部から見た斜鏡の左側の無メッキ部(砂ずりコバ)+
 斜鏡ホルダーの厚さ分が鏡面同様に円形に観測されており、
 ここも含めて斜鏡の外観であると見誤っていた。
  |
  +−>コレが一番のクセ者だった。

と言う事で、一から定量的にやり直してみました。

1.コリメーションアイピースで斜鏡の4.95[mm]オフセット点が
  ドローチューブセンターに来るように調整。
  この時、スパイダー十字とコリメーションアイピース内十字
  が一致するようにすると、ドローチューブセンターに対する
  斜鏡の光軸方向の配置、回転も決まる。

2.主鏡センターマークがコリメーションアイピースの中心に
  来るように調整する。

3.再度斜鏡側を調整する。

4.再度主鏡側を調整する。

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ここまでで、十分に光軸が合っています。
なーんだ、当たり前田のクラッカーかよ!!って思うでしょ?
だけどさあ〜、斜鏡のコバまで含めて斜鏡外観と見誤ったり、
そもそも、オフセットが約5.5[mm]も違っていたら迷いますよ。
いくら調整しても斜鏡オフセットの黒点に乗って来ないし、
乗せてしまうとレーザとの位置ズレが激しいし・・・

それでも、レーザで調整するよりはコリメーションアイピース
だけでやっていた時代の方が良好だった訳です。
レーザで現場再調整をやってしまうと、接眼部平面に対して
光軸がやや曲がってしまっていた訳ですね。

これは、
斜鏡のオフセット位置がどうであれ、
ドローチューブ中心線と主鏡の光軸線の交わりポイントが
1点しか存在しない事に由来します。

コリメーションアイピースだと、それでもかなり良好に光軸が
合っていました。オフセット位置さえ間違えずに黒点を打って
いれば、それだけで十分に実用になるでしょう。

一方、
レーザだけで調整を始めた場合、
一番大切なドローチューブ中心線に対する斜鏡の光軸上配置が
いくらでもOKになってしまいます。
例えば2[mm]主鏡側に寄り過ぎていても、また、2[mm]筒先側に
寄り過ぎていても、斜鏡を調整すれば、いくらでも主鏡の
センターポイント◎へレーザを落とせます。
  |
  +−>この段階で、既に光軸は曲がっています。

曲がった光軸に対して主鏡をいじって接眼部へレーザが戻って
来ても、それでは撮像面が盛大に傾いて片ボケになる道理です。

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<レーザとコリメータで位置がズレる原因>

・斜鏡のオフセット位置が不正確であった。

・斜鏡の外観を見誤っていた。

以上2点を正したことにより、冒頭画像の様にスッキリと理屈通り
の光軸調整が出来るようになりました。
これで、次回からは現場でもビビらずにレーザで微修正が出来ます。
主鏡の微修正をレーザでやると楽ですからなねえ〜(^^♪

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これだけ固めて尚、全方向振り回しで30[μm]動く・・・
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美しい星像を求めて・・・
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2021/06/14 追記

1.オフセット斜鏡では正しく打点し、そこへ合わせ込む必要がある。
  これは、コリメーション・アイピースでもレーザでも同様である。

2.市販品が正しく作り込まれていることは稀である。

3.最大限合わせ込んで尚、APSC以上ではスケアリング機構が必須である。

4.ニュートン式反射鏡筒では、主光束を100%カバーする大きな斜鏡で
  ない限り、画面右側の光量が落ちる。接眼部の配置精度もあり、
  光量中心や光量の偏りに神経質になり過ぎない。

現状、300FNの真の斜鏡オフセット量は4.95[mm]であり、
コリメーション・アイピースとレーザで光軸が一致している。
逆に言えば、斜鏡のオフセットが何ミリであれ、コリメーション・
アイピースとレーザで光軸が一致すれば、それが正しい斜鏡配置である。
接眼部や鏡筒精度は仕方なく受け入れ、不足であればスケアリング機構を
設けるしかない。

プライムフォーカスや屈折式望遠鏡は良いねえ〜・・・
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