EMS-ULTIMA coming soon


August 4, 2009




EMS-ULTIMA
Evolution from aluminum to Silver

reflectivity of the enhanced silver


EMS-ULTIMA, equipped with enhanced silver coated mirrors, is coming soon. The graph above shows its extraordinary reflectivity.
Dark blue line shows the relfectivity of one reflection, and light blue line shows that of two times reflectons. Note that the scale of the bottom of table is not "zero", but "75 percent".

Now that EMS has achieved not only the diffraction limited resolution but also the practically total reflection of the incoming light, there will be no reason even for the most conservative users to dispense with EMS in their visual observation.
I believe it declares the advent of the new age of visual Telescopes.

It has been well known that Silver inherently has very high reflectivity through the visible spectrum except for the violet. But at the same time, it is also widely known that Silver degrades rapidly. So a Silver coating has not yet replaced aluminum in spite of its attractive features.

 特殊増反射銀コート使用のEMS-ULTIMA(EMS-アルティマ)がもうすぐ誕生します。 上のグラフは、この度EMSへの応用に成功した特殊銀コートの反射率特性です。青のラインが 1回反射の曲線、水色が2回反射後の曲線です。どちらも入射角は60度の場合です。表枠のボトムの スケールはゼロ(0)でなく、75%であることにご注意ください。驚異的な反射率を達成していることが お分かりになると思います。

 これにより、EMSは、望遠鏡の解像度を極限まで引き出すのみならず、明るさの最終的な利得についても 実質上の全反射をほぼ達成したと言えます。このことは、未だに倒立像や裏像に固執される保守的なマニアで さえも、EMSを排除する根拠を失うものであり、眼視用の望遠鏡のあり方に於ける新時代の到来を宣言するものである と確信します。

 金属としての銀が紫付近を除けば、可視光線(及び赤外まで)の反射率が理想的に高いことは古くから 知られていますが、同時に、その面が化学的に耐久性に乏しいことも広く知られています。 そのため、 銀コートはアルミコートを駆逐するには、現在までには至っていません。

Not yet, but not "not from now on".
Now, EMS-ULTIMA is breaking the age long stereotype as a past one. Recently developed enhanced silver coating has achieved super high reflectivity through the total visible spectrum including violet and enough durability allowing the continual use in the air at the same time, and I have developed the way to realize it on the mirror of EMS overcoming many difficulties.
The average reflectivity through the visible spectrum per one mirror is as high as 98.5 percent, and 97 percent of the incoming light is secured even after 2 times of reflections.
Following is the history and process I have traced before reaching this ultimate goal.

 しかし、それは”現在までは・・”という意味であり、”これからも無理・・・”という意味ではありません。 EMS-ULTIMA(アルティマ)が完成したら、上記の常識は直ちに覆されて過去のものになるわけです。 この度開発された増反射銀コートは、紫を含む全可視域で極めて高い反射率を達成し、同時に過酷な環境 テストにパスした、非常に画期的なものなのです。その蒸着を具体的にEMSのミラーに応用するには、また それなりの困難もありましたが、それらも全てクリヤーしました。

 可視光線全域の平均反射率=98.5%で、2回反射後でも97%を達成しています。 以下に、この究極の コートを選択するに至った経緯をご説明します。

Attaining erect image at the right angle viewing with only two reflections itself is unexcelled feature of the EMS that cannot be substituted by any other devices. Judging from the least possible number of the reflection,"2" of EMS, compared with the traditional devices of 4 or 6 times reflections, originally I did not think it urgent to additionally improve the reflectivity of the mirrors. So, I had chosen the traditional mirror of the highest visible reflectivity with time proven durability, among those that were available at that time.
The answer was "enhanced aluminum coating" that is the aluminum coating over coated by some layers of dielectric to boost the reflectivity of the normal aluminum and at the same time to enhance the surface durability.

 2回反射のみ(しかもノンダハ)で90度対空の正立像を達成しているEMSの特長は、他のいかなる手段 でも置き換えることは出来ません。 従来の手段で同じことをしようとすれば、4回~6回の反射を要求するので、EMSのミラーの反射率を特に 上げることの性急性を当初は感じていませんでした。 従って、当時、長年の実績もあって、性能が 安定して反射率も高い、増反射アルミ蒸着を選んだわけです。増反射アルミというのは、通常のアルミ蒸着の 上に誘電体膜をかけて、反射率のダメ押しと表面強化を兼ねたものです。

Dielectric coating is becoming popular recently for its alleged remarkable reflectivity. But, regrettably, recent investigations showed that it is not suited for the purpose of higher index-angle, such as 60 degrees of the EMS, and thicker light cone of brighter optics of F/5 or shorter that should contain rays of wide range in index-angles. Dielectric coating is very critical about index-angles and causes unwelcome polarization, and we should know that the perfect reflection is given only under the optimum condition originally intended in the plan. Even by customizing the layer thickness and increasing the number of coatings up to hundreds layers to overcome the degradation at the higher index-angle, unwelcome byproduct effect will balance out the merit of its original super high reflectivity, along with the inflation of the cost.
Concretely speaking, there is a tendency of shortening the width of the peak plateau of the reflectivity, peak shifting to the shorter wavelength direction (violet shift), and cause drastic down turn at the longer wavelength or the counterpart.

 誘電体多層膜ミラーが、「驚異的に高い反射率・・」というキャッチと共に、最近人気が 高まっていますが、残念なことに、EMSのような高入射角度(60度前後)の光学系や、F5程度以下の 明るい光学系には不向きであることが分かって来ました。後者も、いろんな角度から鏡面に光線が入射 するからで、やはり誘電体膜の入射角依存性が高いことがその理由です。

 誘電体多層膜は、設計意図に合致して使わないと、その能力が目一杯に発揮されないのです。むしろ、誘電体多層膜 は、特定の波長だけを反射させるレーザー関係の素子としてその本領を発揮するようで、ブロードバンド の要求が高いほど膜数が増え、同時に弊害も生じます。 具体的には、入射角が大きいほど、また反射域を広く取るほど困難になり、膜数が100層を越えたりして、 コストも非現実的に肥大し、強い偏光等の副産物も生じます。

I have done some experiments on three kinds of coatings to check which is the most excellent and suitable choice for my purpose. Seeing the results of the experiments will help you understand why I have chosen the enhanced silver coating as the ultimate one for my EMS.


 私は、1.増反射アルミ(当方で使用している物)、2.誘電体多層膜、3.増反射銀コート、の 3種類のペアサンプルを使用していくつかの実験をしてみました。 その結果を見ていただけば、 私がなぜ増反射銀コートを究極の物として選んだかがご理解いただけるものと思います。

Test 1: multiple reflection experiment-1;

If you hold a pair of mirrors in such a way that two surfaces closely face each other, and obliquely poke into the gap, you will see the endless line of your eyes of multiple reflections.

 テスト1:多重反射実験1;

 2枚の同種類のミラーを近接して対面させ、隙間を斜めに覗くと、あなたの眼の連続反射像を 観察することが出来ます。それは、反射のしくみから、1,3,5,・・・と奇数回でカウントアップ して行きます。

enhanced aluminum enhanced silver


The largest image of the camera lens is the direct, number 1, reflection image and next to left will count up to 5,7,9,....times reflected images. Left photo is enhanced aluminum and the right is enhanced silver.

 いずれの写真も、右端の大きなカメラレンズが1回反射の像で、3回反射の像はどちらかのミラー の陰になって撮影できず、5回反射以降の像が写っています。写真に番号を振りました。左に行くほど 反射回数が増えます。 可視光線平均としては95%の高反射率を誇る増反射アルミであっても、 赤い光線の落ち込みによって、カラーバランスがどんどん崩れて行くのが顕著です。 また、デジカメのレンズ部だけでなく、ミラーを保持する私の指先も写っていますが、 銀ミラーでは、その健康な血色が20回反射を超えてもまったく褪せないことは驚きに値します。

Test2: multiple reflection experiment-2;

Two mirrors faced to each other in such a way that forward end touch each other like a book slightly opened. The set stayed on my visiting card. In this experiment, dielectric one showed worst in contrast, though brightness was rather good. (direct image is marked by a red circle.)

 テスト2:多重反射実験2;

 矩形の(アルミだけは楕円形)ミラーをブック型にわずか開いたペアを、私の名刺の上に置きました。 いずれの写真も、赤い印がダイレクト(無反射)像です。この実験では、反射率の高さでは 銀と同等だった誘電体多層膜の像のコントラストが極端に悪いのが印象的でした。(紗がかかった見え方)

enhanced aluminum dielectric enhanced silver


Test3:transparency test on dielectric mirror;

 テスト3:誘電体多層膜の透過テスト;

diode keyholder light passing through dielectric mirror You can even see through
fluorescent tube


I found rays passing through dielectric coating. If it reflects 98 percent of the incoming light, 2 percent of the light seems to go through it. I thought it very unwelcome feature when I aim at the superb image contrast. The photo witnesses the fact of the diode flashlight passing through the dielectric mirror.


 何気なく誘電体多層膜ミラーを屋内からかざして屋外を見たら、明るい屋外の景色が透けて見えたので 仰天しました。ミラーを大きく傾けた際に顕著であり、視線に垂直にしたら外の景色が見えなくなったので、入射角 依存の関係で仕方ないのだろうと思いましたが、ダイオードライトで試したら、垂直でも完全に光を 通していることが分かりました。先の実験でのコントラストの低下と関係があるかも分かりません。

 蛍光管も透けて見えます。例えば、誘電体多層膜ミラーの場合は、98%反射したとすると、どうやら2%の光は ほぼ透過しているようです。かすかな迷光を嫌って遮光シートを貼るほどの天体望遠鏡の使用目的に対し、 わずかでも光が漏れることは気持ちの良いものではありません。

Comparison of Silver and aluminum Coatings

銀とアルミの比較

Comparison of reflectivities


From top to bottom, dark blue line represents one reflection by enhanced silver, light blue that of two reflections, red line one reflection by enhanced aluminum, green line that of two reflections.

You will find not only the extraordinary high reflectivity of the enhanced silver, but also the remarkable flatness of the line. Through these experiments, I have studied the fact that the flatness of the line is as important as the highness of it.

(No image processing has been done on the above photos of experiments except for trimming. And I must add that the silver sample mirrors were almost two years old since deposition at the experiment.)


 グラフは、上から、青が1回反射の増反射銀、水色が同2回反射後、赤が1回反射の増反射アルミ、緑が 同2回反射後です。

 増反射銀は、単に反射率が高いだけでなく、曲線が極めてフラットであることに気付かれたと思います。 この一連の実験から、私は曲線のフラットさが、その高さと同じくらいに重要であることを知りました。中央(緑付近)が 極端に突出した比視感度曲線が有名ですが、視感度が低い領域は重要でないというのは逆で、そうであるからこそ、 強い刺激を眼に入れてやらないといけないようです。

 それと、私たちはミラーの反射率について、どうしても望遠鏡メーカーや販売店の公称値を 鵜呑みにする傾向がありますが、このような簡単な実験により、かなり正確に実際を検証することが出来ました。
 たとえば、反射率99%と言っても、反射率曲線のピークや視感度のピークに於ける数値を言っている場合や、 可視域全体の平均と言っても、可視域の幅の定義の仕方で、その表面的な成績は随分と異なるものになります。 まして、入射角依存のことなどは全く認識されていないのが通例のようです。
 それと、何よりも大切なことは、単なる数値では表しにくい要素こそがより重要であるということです。 いくら明るくてもコントラストが悪くては淡い対象を 認識できないわけで、高いコントラストと両立した上での高反射率が求められるわけです。  正直申しまして、当初は、現在まで使用して来たアルミ増反射以上の物を他のミラーに認めたくない気持ちもありましたが、 1回反射の段階ですでに圧倒的に鮮やかな自分の顔色を映す銀ミラーに強い衝撃を受け、今まで 嘘の色を見て来たことに気付かされたわけです。
 この度は、先入観を捨てていろんなミラーを実際に試してみたことで、究極の物に出会えたことを大変幸せに思っています。

(実験写真は、どれもトリミング以外の画像処理は一切やっておりません。 また、 実験の時点で、サンプルの銀ミラーは蒸着からすでに、ほぼ2年経過していたことも付け加えておきます。)

Acknowledgement

I musn't forget to extend my sincerest appreciaton to some of my friends who have assisted me devotedly. They have given me a lot of information about the silver coating and even have done durability experiments.
Above all, their encouragement helped me a lot to keep up going wih this difficult project.

謝辞

 特殊銀ミラーのEMSへの実現に関し、数名のEMSユーザーかつ友人の方々には、貴重な情報のご提供 や、ミラーの耐久性テスト等で大変お世話になりました。 また特に、心よりのお励ましをいただいたことで、 このプロジェクトを最後まで諦めないで続けられたことに、この場を借りて深くお礼申し上げます。(2009年8月4日)

Durability test on the Silver Coating




return to home