80mm屈折望遠鏡自作方法 　how to make 80mmF6.25　telescope 　　ＴＯＰへ

　概要説明
　２０ｃｍ屈折で火星を観望できるようになり、水星日面通過用に４０ｍｍF4正立望遠鏡も完成しました。
今抱えている課題は火星用１６ｃｍＦ８反射のリニューアル化とお気軽観望用80mmF6.25屈折望遠鏡の２つです。
その内の80mmF6.25屈折望遠鏡の製作に本腰を上げました。

１）製作目標 　初めに、概要にも書いたようにお気軽観望用という目的があります。たとえば海外の日食用にコンパクトでカメラ三脚で使用できるとか、双眼鏡で倍率が足りないときに重宝する望遠鏡が理想です。 ・コンパクト・・・・・・・・・・全長４００ｍｍ以内・総重量３．０Ｋｇ以内 ・アクロマート・・・・・・・・私のこだわり ・総金属製・・・・・・・・・・メーカー製とは違う高級感を出す　（打倒　テレビュー・クエスター） ・高性能・・・・・・・・・・・・同クラスのＡＰＯ屈折に迫る？性能でハイコントラスト ・アクセサリ・・・・・・・・・双眼装置や２インチ正立像がえられるアクセサリーがつけられる。もちろん写真も撮れる。 ・予算・・・・・・・・・・・・・・一生使えるものを作るので多少かかっても？いや、なるべく低コストで。 ・製作期間・・・・・・・・・・2003年中に完成させる。

２）レンズの入手　（2002.8.17） この８０ｍｍF.l.500ｍｍ（F6.25)アクロマートレンズはツアイス・イエナ製のコメット・キャッチャー用の物です。 現在ツアイス製の望遠鏡が購入できないので非常に貴重なレンズです。品番から調べるとプリズム有り無しで２種類発売されていたらしいのですが、どちらの仕様かは判りません。いずれにしろ、使用時は天頂プリズムを使う事が多いと思います。

３）接眼部　（2002.12.24） 　２インチアイピースが使えるようにクレイホード２インチタイプを利用する事にしました。 ただし、屈折用として販売されているものは無いので反射用から鏡筒取り付け部をはずして使用する事にします。 接眼部の重量は650ｇでストロークは５４ｍｍあります。元々は１６ｃｍ反射用に購入したものです。

４）鏡筒材料手配　（2003.5.24） 　メーカ製小型屈折望遠鏡の鏡筒の材質はほぼ１００％アルミ合金が使われています。これは軽量で加工性が良いことの他に適当なサイズのパイプが入手しやすい点があげられます。しかし、自分で作るならメーカー製と同じ物を使用しては自作の醍醐味が味わえません。ただ、見えれば良いなら既製品を購入するほうが手っ取り早いですから、とことんこだわりを持って自作を楽しむ事が星を見た時の感動につながります。 　実際に使用する材質は今回チタン材の規格品である溶接管を使う事にしました。チタン材を使うの理由は今更説明するまでも無く軽量かつ強度剛性に優れ熱膨張率も少ない事です。今回、何故規格品かと言うと特注のロール加工よりもコストが抑えられる点を重要視しました。

　５）チタン溶接管入手　（2003.6.17）

　注文から約１ヶ月かかりましたが、鏡筒とフードに使うチタンパイプが出来てきました。鏡筒はφ89.1*186*T=2ｍｍで重量468ｇ・フードがφ101.6*100*T=2ｍｍで287ｇです。強度的にはチタン材ですと0.5ｍｍの厚みもあれば鏡筒として成立してしまうのですが、2.0ｍｍが最小の肉厚でした。その為筒の長さを極力短くしてなるべく軽量化の方向にしています。そして、入手後すぐに内側の溶接部を超鋼の刃を使いリュータで削りました。チタン材は堅い事は充分に認識していますが、溶接部はさらに堅くてかなり手こずりました。

６）チタン溶接管の寸法測定　（2003.6.18） チタン配管を入手した時に多少気にかかっていたことはパイプの真円度がどの程度なのか？という問題です。 測定結果を以下の表にまとめました。

項目 規格寸法（外形）mm 測定値（最大径）mm 測定値（最小径）mm 最大-最小mm 平均外形mm 真円度（％） 目標真円度（％） 鏡筒 89.1 89.70 89.10 0.6 89.40 99.67 99.8以上 フード 101.6 102.80 100.53 2.17 101.67 98.80 99.5以上

７）チタン溶接管の真円度の追求（2003.6.21） チタン溶接管の真円度の問題は通常の目的である化学プラントや原子炉の配管ではこの精度は許容範囲と考えざろう得ません。しかし、私が目指している高精度の望遠鏡には、この真円度では使えません。それは前回製作した２０ｃｍ屈折望遠鏡のチタンパイプの真円度は99.91％でしたのでこの数字を目標として考えています。しかしながらこの数字をJISの規格品に当てはめようとしても到底無理な事は充分承知しています。ここで、選択肢が２つ出てきます。１つはパイプを薄肉で作り直すか、もうひとつはこのパイプの真円度を向上させるかです。新規に作り直してもさらに２〜３ヶ月かかりそうなので、このパイプの真円度を向上させる方法を検討しました。 　�@　内部に専用の治具を作りプレスで塑性させて真円を出す。まず、フード用のパイプから始めます。治具はアルミ無垢材φ100.0ｍｍで油圧プレス（以下プレス）で１００kg/ｃｍ２負荷させたところで変形し始めますが、内側の治具にあたりそこまで（安全性を考慮）で負荷を抜くと弾性の為に元通りに戻ってしまい塑性領域まで到達しません。

�A　治具なしでプレスで塑性変形させる。この方法は一気にチタン配管を塑性領域まで負荷させる方法ですが、内部に治具が無いので段階的に荷重を負荷させなければ破損の危険性があるので、パイプの変位をデジタルノギスで測定しながらやる事にします。荷重と変位量の関係から何度となく荷重を負荷させると序序に変形するのが確認でき目標に近い真円度まで持っていく事が出来ました。（注意）内側の溶接箇所を削らないとを均等に塑性変形しない可能性があります。

★ポイント★ 「弾性・塑性」とは何かについて説明します．バネを例にとると、 バネを手で少し引っ張って離すと元に戻ります．この、少し引っ張ると元に戻る性質のことを「弾性」（だんせい）といいます． では、バネを思いっきり引っ張るとどうなるでしょうか？ 手を離しても伸びたままになってしまいます．この、思いっきり引っ張ると元に戻らなくなる性質を「塑性」（そせい）といいます．

*右の写真はφ120.00ｍｍの基準治具にすっぽり外形がはまった状態

項目 規格寸法（外形）mm 測定値（最大径）mm 測定値（最小径）mm 最大-最小mm 平均外形mm 真円度（％） 鏡筒 89.1 89.50 89.30 0.2 89.40 99.89（＋0.22） フード 101.6 101.92 101.46 0.46 101.69 99.69（＋0.89）

*カッコ内は入手時との差

８）チタン溶接管のバフがけ　（2003.6.22）

　２０ｃｍ屈折製作時はあまりにも大変そうなので表面は何も処理していませんでしたが、今回は表面をバフがけすることにしました。写真は処理後の物です。２ページ目の写真と比較すると光沢の度合いが良くわかるかと思います。チタン材は磨いてもステンレスみたいにピッカピカにはならないんですよ。しかし、疲れました。

９）仮組み　（2003.7.19） 　まだ、筒とレンズ・筒と接眼部を繋ぐアダプターが出来ていませんが、間に合わせ部品で仮組みをしてレンズの色収差などの簡易的な確認をしました。使用したアイピースはＰＥＮＴＡＸ　ＸＬ5.2ｍｍで倍率96倍で未完成アダプター分の光路長確保の目的で天頂ミラーを追加して合焦させました。この状態で全長55ｃｍで下においてある９ｃｍFL1300ｍｍと比較するとその短さが判ると思います。気になる色収差ですが、この倍率で５０ｍ遠方の電柱を見ましたが、ほとんど着色は認められません。内部の遮光処理がまだ未実施ですので若干のコントラストの低下が認められます。撮影条件：　天候・曇り　　光学ズーム３倍　実視野　67×47ｃｍ

１０）絞り環の製作　（2003.7.21） 　前回２０ｃｍ屈折用の絞り環はアルミ板2.0mmで製作しましたが、今回は以前からどうしても使ってみたかった材質であるカーボンを使用しました。厚さ1.5ｍｍのカーボン板は比較的厚い部類です。しかもレースカーのカールなどに使っていたものですのでバツグンに強度があります。絞り環の外形はφ84.0ｍｍで内径はφ63.0ｍｍとφ68.0ｍｍの２種類で、加工はジグソーにより切断してφ84.0ｍｍのアルミ円板治具に両面テープで貼り付けて外形をそろえて組やすりで円径に整えました。カーボンですからこの形状で加工上の歪み（熱変形）がでませんが、熱伝導の良いアルミや鉄ではおそらくこの形状に作るのは至難だと思います。完成後の重量はとても軽量で２枚合わせても５ｇにしかなりませんでした。チタン材とカーボン材の組み合わせが以前から一つの夢で、今回すこし夢がかなった気分です。

１１）レンズセル・接眼部用アダプター　（2003.8.5） 　長い事かかりましたが、レンズセルと筒を繋ぐアダプターと接眼部と筒を繋ぐ２つのアダプターが完成しました。この２つは私では加工が出来ませんので、旋盤加工を依頼していました。時間がかかったの理由は筒の真円度の問題が発生していましたので数回に渡り寸法の修正加工をしていた為です。元の材料は星の里のイベントで入手した顕微鏡のアルミ部品で綺麗に黒アルマイト処理がされていました。この筒を２分割して、それぞれ写真の左側をレンズセル用に右側を接眼部ように利用しました。

１２）鏡筒の組み立て・１　（2003.8.9） 　 　まず、ファインダーですが前回製作した４０ｍｍ屈折を利用する事にしました。ファインダー脚はタカハシ製の物を流用しています。次に筒内部にカーボンの遮光環を入れて植毛布（810ＨＤ　超強力タイプ）で固定しました。フードはレンズセル固定用ネジの逃げ分を３箇所Ｕ字に加工しています。

チタン筒と各アダプターとのはめ合いは0.1ｍｍ以下になる様に高精度に加工しています。抜け止めようにＭ３チタンネジ各３本で固定しました。ここは筒側にメスネジをたてています。

１３）鏡筒の組み立て・２　（2003.8.10） 　 　ちょうど１年前に製作を開始してちょうど丸１年がかりでここまで出来ました。持ち運びを意識しているので鏡筒の最短長さはフード付きで42ｃｍでフードを外すと34ｃｍとなります。重量はファインダー付きで2.6キロになりました。赤道儀はなつかしのタカハシ製D型にφ９５ｍｍの鏡筒バンドを加工して載せています。

１４）鏡筒のバランス　（2003.8.11） 赤道義に搭載した状態でもバランスを合わせる為にSUS304　t=６mmのプレートを作りました。SUS304は純チタンに匹敵するほど堅くて切削にはフライスを用いても困難を伴いました。

１５）光軸調整　（2003.8.13） 　鏡筒の最終調整の光軸合わせを行いました。方法は対物レンズにキャップをして接眼部側からの人工光によるレンズの反射で合わせる方法です。具体的な調整は本望遠鏡は光軸調整機能がないのでセルと筒とのクリアランス0.05ｍｍ（片側）のガタ分で調整します。写真はデジカメのズームで約１０倍ほど拡大していますので実際はこんなに大きく反射光は見えません。２枚の写真の光軸のズレ幅は焦点面で僅か±1.20ｍｍと微小なものです。

１６）火星観望　（2003.8.22） ＴＩＴＡＮＩＵＭ−８０にて初の火星を観望しました。ＦＬ＝500ｍｍのアクロマートにとっては火星は夢物語のような存在でレンズ性能と鏡筒設計が評価されるところです。使用アイピースはＰＥＮＴＡＸの新型ＸＯ2.5ｍｍで倍率は200倍で、さすがに赤の色収差が目立ちます。しかし、本体の模様が見づらくなるほどではありません。その他、恒星も高倍率で見てみましたが、恒星ではシャープな気持ちの良い像が見られました。