JP2017142405A - Erect zenith prism unit for astronomical telescope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は天体望遠鏡用正立天頂プリズムユニットに関するものである。 The present invention relates to an erect zenith prism unit for an astronomical telescope.
図４に天体望遠鏡の鏡筒部を示す。天体望遠鏡は、鏡筒部の対物レンズで結像し、その空中像をアイピース（接眼レンズ）で拡大して観察する。アイピースは一般にピントリングで光軸方向に微動可能なドローチューブ後方端にあるスリーブにバレルが挿入され厳密なピント合わせを行うことができる。図の望遠鏡はケプラー型屈折望遠鏡の例であるが、ニュートン式反射望遠鏡をのぞくカセグレン式などの多くの反射望遠鏡、シュミットカセグレン式のような反射屈折式望遠鏡なども対物レンズ光軸後方にアイピースを配置する同様な構成である。 FIG. 4 shows the lens barrel of the astronomical telescope. The astronomical telescope forms an image with an objective lens in the lens barrel, and magnifies and observes the aerial image with an eyepiece (eyepiece). In general, the eyepiece can be precisely focused by inserting a barrel into a sleeve at the rear end of the draw tube that can be finely moved in the optical axis direction by a focus ring. The telescope shown in the figure is an example of a Kepler-type refracting telescope. However, many reflective telescopes such as the Cassegrain type except for the Newton-type reflective telescope and catadioptric type telescopes such as the Schmidt Cassegrain type have an eyepiece behind the optical axis of the objective lens. It is the same composition to do.
一方、天体望遠鏡は天空を観察するものなので、常時鏡筒対物レンズ側が上空を向き、反対側にあるアイピースは下方を向くことになるが、これでは観察者がのぞきにくいので、天頂プリズムユニットを取り付けてその先にアイピースを取り付けて使用する。天頂プリズムユニットとは内蔵された直角プリズムまたはダハプリズムの一種アミチプリズムによって90°方向に光軸を曲げてアイピースを取り付けできる装置である。 On the other hand, since the astronomical telescope is for observing the sky, the lens objective always faces upward and the eyepiece on the opposite side faces downward, but this makes it difficult for the observer to look into it, so a zenith prism unit is attached. Use with an eyepiece attached to the tip of the lever. The zenith prism unit is a device that can attach an eyepiece by bending the optical axis in the 90 ° direction by a built-in right-angle prism or a kind of roof prism.
このうち直角プリズムで観察する像は、裏像になってしまう。 Of these, the image observed with the right-angle prism becomes a reverse image.
また、アミチプリズム形状と通常の光路を図2に示す。なお、光路図の光束径は平行光線を想定して一定で作図しているが、実際には収斂光束のため入射側が大きく出射側が小さい。以降の記述は光束径を一定として行う。
アミチプリズムは、正像になり直角プリズムより優れているが、ダハプリズムの90°頂角製造精度が誤差0にできないことにより像が二重になってしまうため分解能が劣化する。
In addition, FIG. 2 shows the shape of the amic prism and the normal optical path. Note that the light beam diameter in the optical path diagram is assumed to be constant assuming parallel rays, but in reality, the incident side is large and the exit side is small due to the convergent light beam. In the following description, the beam diameter is assumed to be constant.
The Amici prism is a normal image and is superior to a right-angle prism. However, the resolution is degraded because the 90 ° apex angle manufacturing accuracy of the roof prism cannot be made to have an error of 0.
さらに入射光束2がダハ面で反転するため、2-Xの入射光束は3-Xの出射光束に至り、2-Yの入射光束は3-Yの出射光束に至る。入射側2-Xの光束と、2-Yの光束は、図の左右方向に入れ替わっており、その際、相互に干渉を起こしコントラストの低下が生じる。
くわえてダハ面の稜線幅が製造上0にはできないため光が乱反射して、明るい星の周りにダハ稜線と直行方向に光芒が見えるという欠点がある。
これらの欠点により、アミチプリズム使用の天頂プリズムユニットは、天体望遠鏡が本来有する高倍率性能が得られず、低倍率での使用に限られてしまう。
Further, since the
In addition, since the ridge line width of the Dach surface cannot be reduced to zero, light is diffusely reflected, and there is a drawback that a light beam can be seen in a direction perpendicular to the Dach ridge line around a bright star.
Due to these drawbacks, the zenith prism unit using the amic prism cannot obtain the high magnification performance inherent in the astronomical telescope and is limited to use at a low magnification.
アミチプリズムで光路をオフセットさせたものを図3に示す。
ダハ稜線を起点として右方向を+とし、入射光軸を+Lオフセットさせた。入射光束径をφ、製造誤差を見越した余裕量をeとするとき、
L＞＝φ/2+e
を満たせば、図のように出射光軸は-Lオフセットするので、本来の左右ダハ面での反射は起こらず、右から左、またはその逆へのオフセットのみ起こる。
FIG. 3 shows an optical path offset by an Amici prism.
Starting from the Dach ridgeline, the right direction is +, and the incident optical axis is offset + L. When the incident beam diameter is φ and the margin for manufacturing error is e,
L> = φ / 2 + e
As shown in the figure, since the outgoing optical axis is offset by -L as shown in the figure, the reflection on the original left and right roof surfaces does not occur, and only the offset from right to left or vice versa occurs.
したがって、先述のアミチプリズムの欠点である、90°頂角製造誤差による二重像や左右光束の相互干渉によるコントラスト低下、稜線乱反射による光芒が発生せず、かつ、アミチプリズムの利点である正像は維持されている。
しかし、オフセットさせたことにより、プリズムの幅が通常使用のものより大幅に増加してしまう欠点がある。
Therefore, the double image due to the 90 ° apex angle manufacturing error, the contrast decrease due to the mutual interference of the left and right light beams, and the light glare due to the irregular reflection of the ridgeline, which are the disadvantages of the above-mentioned Amici prism, and the positive image which is an advantage of the Amici prism Is maintained.
However, there is a drawback that the width of the prism is greatly increased from that of normal use due to the offset.
図２の通常使用状態でのプリズム幅W、有効幅Dは、
D=W-2e＞=φ…式1
で算出される。
The prism width W and effective width D in the normal use state of FIG.
D = W-2e> = φ ...
Is calculated by
一方、図３のオフセット使用の場合、ダハ稜線側の余裕量とプリズム外壁との余裕量を同じeとするとき、
D=W-2e＞=2φ+2e…式2
となって、通常使用の2倍の幅になる。
上下寸法、奥行き寸法もプリズム形状と光束の関係から図のように大きくなる。
On the other hand, in the case of using the offset of FIG. 3, when the margin on the roof ridge line side and the margin on the prism outer wall are the same e,
D = W-2e> = 2φ + 2e…
It becomes twice the width of normal use.
The vertical dimension and depth dimension also increase as shown in the figure due to the relationship between the prism shape and the luminous flux.
したがって、天頂プリズムユニットの大きさが通常の2倍程度になり、質量の増加と合わせて天体望遠鏡に装着するには扱いにくくなり、また材料、加工コストの増加も起こる。従ってこのような市販品はほとんど存在しない。 Therefore, the size of the zenith prism unit becomes about twice the normal size, and it becomes difficult to attach to the astronomical telescope together with the increase in mass, and the material and processing cost increase. Therefore, there are almost no such commercial products.
直角プリズムよりも優れた、正像になるアミチプリズムを、像の劣化、製品の増大が少なくなるように使用できるようにする。 It is possible to use an AMITI prism that becomes a normal image superior to a right-angle prism so that image degradation and product increase are reduced.
この発明は上記課題を解決するため、必要な光束径が低倍率時に大きく、高倍率時には小さいという点に着目し、低倍率時にはダハ稜線にかかるが、高倍率時にはダハ稜線がかからないようにオフセット量とプリズムの大きさを選択した。 In order to solve the above problems, the present invention pays attention to the fact that the required beam diameter is large at low magnification and small at high magnification. And the size of the prism was selected.
さらにアミチプリズムへの入射側バレルと出射側スリーブがユニット化されてプリズムユニットに着脱可能にして、低倍率は通常位置関係のバレル-スリーブユニット、高倍率のときは先述のオフセットしたバレル-スリーブユニットに交換できるようにする。 In addition, the entrance side barrel and exit side sleeve to the Amici prism are unitized so that they can be attached to and detached from the prism unit. The low magnification is the normal position-related barrel-sleeve unit. To be able to exchange.
本発明によれば、正像になるアミチプリズムを、高倍率使用時に像の劣化が無く、低倍率時にも良像範囲を広範囲に得ることができ、製品の増大が少なくなるように使用できる天体望遠鏡用正立天頂プリズムユニットを提供できる。
さらに、二種類の標準規格のアイピースを交換して使用できる天体望遠鏡用天頂プリズムユニットを提供できる。
According to the present invention, an astronomy that can be used so that an amic prism that becomes a normal image has no image deterioration when used at a high magnification, a wide range of good images can be obtained even at a low magnification, and the increase in product is reduced. An upright zenith prism unit for telescopes can be provided.
Furthermore, a zenith prism unit for an astronomical telescope that can be used by exchanging two kinds of standard eyepieces can be provided.
本発明のアミチプリズム光路図実施例を図1に示す。
ダハプリズムの一種アミチプリズムの幅W、そこから片側余裕分eを差し引いた有効幅Dとするとき、
D=W-2e、
入射光軸がダハ面反射方向にLずれており、
0＜L＜D/4
の範囲であるようになっている。
なお出射光軸がダハ面反射方向にL’ずれており、L’＝-Lである。
FIG. 1 shows an embodiment of an Ami prism optical path diagram of the present invention.
When the width W of the Aichi prism, which is a type of Dach prism, is the effective width D obtained by subtracting the margin e on one side,
D = W-2e,
The incident optical axis is L shifted in the roof reflection direction,
0 <L <D / 4
It comes to be in the range.
The outgoing optical axis is shifted by L ′ in the roof surface reflection direction, and L ′ = − L.
このとき光束φが
φ＜2L＜D/2＝W/2-e…式3
であるときは、先述の
D=W-2e＞=2φ+2e より
φ＝＜D/2-e＝＜D/2 （e＝＜0）
のオフセット使用の条件を満たすので、図3のような光路となり、ダハプリズムによる不具合は生じない。したがってこの条件ならば、高倍率使用が問題なく可能である。
At this time, the luminous flux φ is φ <2L <D / 2 = W / 2-e ...
If
From D = W-2e> = 2φ + 2e, φ = <D / 2-e = <D / 2 (e = <0)
Since the offset usage condition is satisfied, the optical path as shown in FIG. Therefore, under this condition, it is possible to use a high magnification without any problem.
一方、図のように
φ/2＞=L…式4
のときは、入射光束2はダハ面に対し、図右側の2-Xと左側の2-Yで異なる光路となる。
2-Yの光束は、ダハ面の反射により出射光束3-Yに至るまでに、先述の通常使用のダハプリズムと同じく、図の左右方向に入れ替わっており、その際、相互に干渉を起こしコントラストの低下が生じる。
くわえてダハ面の稜線幅が製造上0にはできないため光が乱反射して、明るい星の周りにダハ稜線と直行方向に光芒が見えるという欠点がある。
ただし、領域3-Yとダハ稜線を軸に線対称の領域をあわせた範囲でのみ、この現象が起こる。
On the other hand, φ / 2> = L ...
In this case, the
The 2-Y light flux is switched in the left-right direction in the figure, like the normal use roof prism, until the outgoing light beam 3-Y is reflected by the roof surface. A decrease occurs.
In addition, since the ridge line width of the Dach surface cannot be reduced to zero, light is diffusely reflected, and there is a drawback that a light beam can be seen in a direction perpendicular to the Dach ridge line around a bright star.
However, this phenomenon occurs only in a range in which the region 3-Y and the region symmetrical with respect to the roof edge are combined.
他方、2-Xの領域の光束は、左右ダハ面での反射は起こらず、図の右から左、へのオフセットのみ起こる。従って3-Xのほぼ全域では、ダハ面反射の先述のような弊害は起きない。
この出射側光束の領域を図4に示す。
3-Xの領域がほとんどを占め、観察視野の大半が弊害のすくない像を得ることができる。
On the other hand, the light flux in the 2-X region is not reflected on the left and right roof surfaces, but only offset from right to left in the figure. Therefore, in the almost entire area of 3-X, the above-described adverse effect of the Dach surface reflection does not occur.
FIG. 4 shows the region of the exit side light flux.
The 3-X area occupies most, and most of the observation field can obtain an image that is not harmful.
天体望遠鏡の倍率は、観察する対象が惑星のような小さいものでは、200倍程度の高倍率を、星雲星団のような大きなものは、40倍程度の低倍率を選択することが多い。
天体望遠鏡焦点距離fo、アイピース焦点距離feのとき、
倍率m=fo/fe
例としてfo=1000mmの場合、200倍ではfe=5mm、40倍ではfe=25mmである。
必要な有効光束径φは、見掛け視界θeによって異なる。例としてθe＝60°の場合、
fe＝5mmで、φ＝5.2mm、
fe＝25mmで、φ＝26.2mm となる。
The magnification of the astronomical telescope is often selected as high as 200 times when the object to be observed is small, such as a planet, and as low as 40 times when it is large as a nebula.
Astronomical telescope focal length fo, eyepiece focal length fe,
Magnification m = fo / fe
For example, when fo = 1000 mm, fe = 5 mm at 200 × and fe = 25 mm at 40 ×.
The required effective luminous flux diameter φ varies depending on the apparent field of view θe. For example, when θe = 60 °,
fe = 5mm, φ = 5.2mm,
When fe = 25mm, φ = 26.2mm.
プリズム寸法Wを算出してみる。
まず、
通常使用の場合、式1より
W-2e＞=φ、e=0.5mmとすると
W>=φ+1mm
天体望遠鏡の仕様では、取付スリーブ径が標準規格で決まっており、一般的に径31.7mmと50.8mmが使われている。
光束径φは規格値より、
スリーブ径31.7mmの製品で、内径φ≒28mmとなりW＞＝29mm
スリーブ径50.8mmの製品で、内径φ≒48mmとなりW>=49mm
となる。
Try calculating the prism dimension W.
First,
For normal use, from
If W-2e> = φ, e = 0.5mm
W> = φ + 1mm
In the astronomical telescope specifications, the mounting sleeve diameter is determined by the standard, and the diameters of 31.7 mm and 50.8 mm are generally used.
The luminous flux diameter φ is from the standard value.
Product with sleeve diameter 31.7mm, inner diameter φ ≒ 28mm and W> = 29mm
Product with sleeve diameter 50.8mm, inner diameter φ ≒ 48mm, W> = 49mm
It becomes.
次に、完全にオフセットした場合、式2より
W-2e＞=2φ+2emm
W＞＝2φ+4e＝2φ+2mm
スリーブ径31.7mmの製品で、内径φ≒28mmとなりW＞＝58mm
スリーブ径50.8mmの製品で、内径φ≒48mmとなりW>=98mm
となる。先述のように通常使用のものより2倍の大きさである。
Next, when completely offset, from
W-2e> = 2φ + 2emm
W> = 2φ + 4e = 2φ + 2mm
Product with sleeve diameter 31.7mm, inner diameter φ ≒ 28mm and W> = 58mm
Product with sleeve diameter 50.8mm, inner diameter φ ≒ 48mm, W> = 98mm
It becomes. As mentioned above, it is twice as large as the normal one.
実施例として、まずfe＝5mmの場合で上記中スリーブ径50.8mmの通常使用製品W＝49mmを適応すると、式3より
5.2mm＜2L＜D/2＝W/2-e＝24mm
これよりオフセット量Lは
2.6mm＜L＜12mm…式5
を満たせば、ダハプリズムによる不具合は生じないので、高倍率使用が問題なく可能である。
As an example, first, if fe = 5mm and the above-mentioned normal use product W = 49mm with a medium sleeve diameter of 50.8mm is applied,
5.2mm <2L <D / 2 = W / 2-e = 24mm
From this, the offset amount L is
2.6mm <L <12mm ... Formula 5
If the above condition is satisfied, there is no problem with the Dach prism, so it is possible to use a high magnification without any problem.
fe＝25mmの場合で上記製品中W＝49mmを適応すると、式3より
26.2mm＜2L＜D/2＝W/2-e＝24mm
これよりオフセット量Lは
13.1mm＜L＜12mmとなりこの式を満足するLは存在しない。
しかし、式4より
L＝＜13.1mm
を満たしているのであれば図1の条件になり、ダハプリズムの不具合がない視界の範囲が存在する。
式5の条件を満たし、かつ、ユニットの寸法が小型で済む寸法として、例えばL=10mmを採用すると、式3より
φ＜20mm
これはθe＝60°の場合、アイピース焦点距離fe＜19.0mmとなる条件である。
When fe = 25mm and W = 49mm in the above product is applied, from
26.2mm <2L <D / 2 = W / 2-e = 24mm
From this, the offset amount L is
There is no L that satisfies this equation because 13.1 mm <L <12 mm.
But from Equation 4
L = <13.1mm
If the above condition is satisfied, the condition of FIG. 1 is satisfied, and there is a field of view where there is no malfunction of the Dach prism.
Assuming that the condition of Equation 5 is satisfied and the unit size is small, for example, when L = 10mm is adopted, φ <20mm from
This is a condition where the eyepiece focal length fe <19.0 mm when θe = 60 °.
これによると、fe＜19.0mm、倍率53倍ではダハプリズム不具合が起きず、それよりfeが大きいと部分的に起きるが、倍率40倍、fe=25mmであっても、視界の約85％はダハプリズム不具合が起きない良像範囲である。
以上、図１のプリズムであれば、図3より大きくならず、図2より光学性能が優れた天体望遠鏡用天頂プリズムを提供できることを説明した。
According to this, Dach prism failure does not occur at fe <19.0 mm and magnification of 53 times, and partially occurs when fe is larger than that, but even at magnification of 40 times and fe = 25 mm, about 85% of the field of view is Dach prism. This is a good image range where no problems occur.
As described above, it has been explained that the prism of FIG. 1 can provide an astronomical telescope zenith prism which is not larger than that of FIG.
さらにこれより具体的にプリズムをケースに内蔵したプリズムユニットとして説明する。
図6には、スリーブ径50.8mmの製品、W>=49mmで設計したプリズムユニットの図面を示す。図7には、同じプリズムを用い、オフセットL＝10mm、スリーブ径31.7mmで設計した図面を示す。
このように、別規格のスリーブであっても、同じプリズムを用いて、50.8mmでは通常使用、31.7mmではオフセット量10mmのプリズムユニットが設計できる。
従って、入射側バレルと出射側スリーブの位置関係を維持したユニットを、一つのプリズムユニットに交換可能にすることができる。
その斜視図を図8,9,10に示す。
Further, a prism unit in which a prism is built in a case will be described more specifically.
FIG. 6 shows a drawing of a prism unit designed with a sleeve diameter of 50.8 mm and W> = 49 mm. FIG. 7 shows a drawing designed using the same prism, with an offset L = 10 mm, and a sleeve diameter of 31.7 mm.
In this way, even with sleeves of different standards, the same prism can be used to design a prism unit that is normally used at 50.8 mm and offset at 10 mm at 31.7 mm.
Therefore, the unit maintaining the positional relationship between the incident side barrel and the output side sleeve can be replaced with one prism unit.
The perspective views are shown in FIGS.
アミチプリズム1を内部に固定するプリズムケース1-1が図10の状態である。
入射側バレル50.8mm＝4Aと出射側スリーブ50.8mm＝5Aを固定した取付ユニット50.8mm＝10Aは、図8のように取付ねじ11により、プリズムケース1-1に固定され、通常使用のプリズムユニットが構成される。
一方、入射側バレル31.7mm＝4Bと出射側スリーブ31.7mm＝5Bを固定した取付ユニット31.7mm＝10Bは、図9のように取付ねじ11により、プリズムケース1-1に固定され、オフセット量10mmのプリズムユニットが構成される。
FIG. 10 shows a prism case 1-1 for fixing the
The mounting unit 50.8mm = 10A with the incident side barrel 50.8mm = 4A and the output side sleeve 50.8mm = 5A fixed to the prism case 1-1 with the mounting
On the other hand, the mounting unit 31.7mm = 10B, which fixed the incident side barrel 31.7mm = 4B and the output side sleeve 31.7mm = 5B, is fixed to the prism case 1-1 by the mounting
以上のように、ユーザーはひとつのアミチプリズムを用いて、ふたつの取付ユニットを交換して使うことができる。
50.8mmのスリーブ径が必要なアイピースは、見掛け視界が70°以上だったり、焦点距離が30mm以上だったりする製品であって、実視界が広い必要のある星雲や星団などを観察する用途が多い。このような天体は高分解能は必要とせず、かつ暗いものが多いので、ダハプリズムにより生じる不具合は目立たない。そのためユーザーにとって取付ユニットの交換はメリットがある。
As described above, the user can exchange and use the two mounting units by using a single amic prism.
Eyepieces that require a sleeve diameter of 50.8 mm are products that have an apparent field of view of 70 ° or more and a focal length of 30 mm or more, and are often used to observe nebulae and clusters that require a wide field of view. . Such celestial bodies do not require high resolution and are often dark, so the problems caused by the roof prism are not noticeable. Therefore, replacement of the mounting unit has an advantage for the user.
１・・アミチプリズム
１-1・・プリズムケース
2・・入射光束径
3・・出射光束径
4A・・入射側バレル50.8mm
4B・・入射側バレル31.7mm
5A・・出射側スリーブ50.8mm
5B・・出射側スリーブ31.7mm
6・・接眼レンズ
7・・焦点調整用ドローチューブ
8・・焦点調節用ノブ
9・・天体望遠鏡
10A・・取付ユニット50.8mm
10B・・取付ユニット31.7mm
11・・取付ねじ
1. ・ Amic prism 1-1 ・ ・ Prism case
2. ・ Incoming beam diameter
3.Output beam diameter
4A ・ ・ Incident side barrel 50.8mm
4B ・ ・ Incident side barrel 31.7mm
5A ・ ・ Outgoing sleeve 50.8mm
5B ··· Output side sleeve 31.7mm
6. ・ Eyepiece
7 ・ ・ Draw tube for focus adjustment
8 ・ ・ Focus adjustment knob
9. Astronomical telescope
10A ・ ・ Mounting unit 50.8mm
10B ・ ・ Mounting unit 31.7mm
11. ・ Mounting screw
Claims (3)
D=W-2e、
入射光軸がダハ面反射方向にLずれており、
0＜L＜D/4
の範囲であり、
出射光軸がダハ面反射方向にL’ずれており、
L’＝-Lである
天体望遠鏡用正立天頂プリズムユニット。 When the width W of the Aichi prism, which is a type of Dach prism, is the effective width D obtained by subtracting the margin e on one side,
D = W-2e,
The incident optical axis is L shifted in the roof reflection direction,
0 <L <D / 4
Range of
The outgoing optical axis is shifted by L 'in the roof surface reflection direction,
Erect zenith prism unit for astronomical telescope with L '=-L.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108429878A (en) * | 2018-01-10 | 2018-08-21 | 陈加志 | Deep sky object shoots intelligent optical imaging method, apparatus and system |
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2016
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