○ レンズ光学系 ・ 総合 シミュレーション




○ 望遠鏡 の評価基準 (基本光学性能)


良く見える機材の定義の一つは、星像がより小さい、シャープという事。そして多くの天体をより詳しく見るためには、ある程度の口径の大きさ ≒ 集光力が必要となります。(写真性能においては、焦点距離が重要です。)

星像の小ささ+集光力、その結果、高コントラスト(SN比)等の要素を満たせば 、極限等級・分解能 が向上します。光学性能(眼視・写真)の評価基準として、この2要素が重要です。それぞれの用途で区分すると、

眼視 (極限等級 ・分解能)
写真 (極限等級 ・分解能)


評価基準の基本は、4項目となります。

但し、集光力 ≒ 口径が増加すれば、トータルの光学性能 (レンズ、プリズム等の精度、及び光軸の精度、鏡筒やセルの精度、さらには温度順応性能) と、大気の揺らぎ(シンチレーション)が大きく影響するため、光学性能をフルに発揮するのは困難です。天文台等の大口径望遠鏡は厳しい状況です。


ストレールレシオ(幾何光学・設計値)等が、基本の定量評価基準です。 ストレールレシオ




○ 望遠鏡 の評価基準 (公差解析)


基本のレンズ設計値は、理論値通りに研磨、組立てされたとの仮定で、実際は様々な要因 (精度・温度変化等)で、分解能・解像度等の性能が低下します。これらを定量的に把握する為に、公差解析等が必要です。

公差解析は、レンズ単体の精度等、組立て精度等の2種に大きく区分されます。

レンズ単体の精度 → 1/2 λ 基準、研磨痕、偏心、厚み、直径、ガラス材の均一性 etc
レンズ組立て精度 → レンズ組立ての偏心、傾き、間隔 etc 

レンズ以外に、鏡筒やセルの精度 も影響します。


完全分離式レンズは、公差感度が大きい傾向があり、製造・運用面で難点があります。







○ 望遠鏡 の評価基準 (温度順応)


温度順応は、別途シミュレーションをする必要があります。

即ち、接蝕する空気の乱れ、ガラスの屈折率変化、ガラス膨張収縮、セルの膨張収縮 (レンズの圧拍)etc
の要因です。完全分離式対物レンズは、空気の質量が多い為に、温度順応時間が長い傾向です。


材質 膨張率 10-/
パイレックス 28
BK7 (BSL7) 72
FPL 53 145
CAF2 (蛍石) 190
アルミニウム 231
真鍮 175
118


長さ、100mmのアルミニウムの場合、10℃ で、0.023mm(23 ミクロン) の変化となります。


公差解析シミュレーション


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