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双眼鏡

双眼鏡（そうがんきょう、英: binoculars）とは、望遠鏡の一種で、二つの鏡胴 （対物レンズと接眼レンズを連結して保持し、レンズ以外からの光線の入射を防ぐ筒）を平行にならべ遠方のものを両眼で拡大して見る光学器械である。古くは望遠鏡とともに遠眼鏡（とおめがね）と呼ばれた。

風景観察、観劇・スポーツ観戦（#オペラグラス参照）、天体観測・天体観望、動物観察（野鳥観察など）、船舶における安全のための監視、漁船における魚群等の確認、軍事用などに用いられる。

付加機能として防水双眼鏡や防振双眼鏡（手ぶれ補正機能つき）がある。
双眼鏡の種類

双眼鏡は、正立像を得るための光学的な構成などによっていくつかの種類に分類することができる。
レンズ・プリズムの構成
ガリレオ式
ガリレオ式望遠鏡を2つ並べたものである。簡単な構成で正立像を得ることができる反面、高倍率の製品を作ることができない、視野が狭い、などの欠点もある。第一次世界大戦では、ドイツ軍の制式双眼鏡 Fernglas 08（6倍39 mm口径）に代表されるように軍用双眼鏡としてもこの形式のものが一般的に使われていたが、今ではオペラグラスや玩具として残っている程度である。
リレーレンズ式
対物・対眼レンズとも凸レンズを使用する。そのままだと倒立像になるので対物レンズと接眼レンズとの間に複数のレンズを配置して正立像を得る仕組みで、細長い鏡筒が特徴。19世紀末から20世紀初めにかけてドイツ（ヘンゾルト社）やオーストリアで製造されていたようだが、プリズムによる正立光学系を持つ双眼鏡に淘汰されている。
ポロプリズム式


ポロプリズム双眼鏡の構造

ポロI型光路図
対物・対眼レンズとも凸レンズを使用し、複数個の直角プリズムを利用して正立像を得る。同形のプリズムを2個組み合わせて構成できるポロI型が一般的だが、第二次世界大戦前後までは大小3個のプリズムで構成されるポロII型の製品も多くみられる。下記のダハプリズム式より大きく嵩張るが、プリズム精度の問題を調整でカバーできること、後述する位相差コートや誘電体コートなどが不要であること、などから同等の光学性能をより廉価で達成できるとされる。また、原理的に光軸の平行移動を伴うため、大口径の対物レンズを使いやすいというメリットもある。ダハプリズム式にも共通するが、プリズムに使われる硝材の屈折率の高さが視野のケラレの少なさや視野角の広さに直結する。双眼鏡の仕様にプリズム硝材の種類（BK7やBaK4）が記載されていることがあるのはこのためである。
ダハプリズム式（ルーフプリズム式）


フラットで小型な1920年代のツァイス社製ダハプリズム双眼鏡

最初期のヘンゾルト社製ダハプリズム双眼鏡の構造
対物・対眼レンズとも凸レンズを使用し、屋根型のダハ面（ルーフ面）を持つダハプリズム（en）を含む光学系で正立像を得る。ダハ面での反射は上下と左右を同時に反転させることができるため、ポロプリズム式よりも正立光学系を小型にすることができる。最近はダハ面に位相差コートを施すことで干渉による解像度低下を抑えている製品が多い。ダハプリズムを双眼鏡の正立光学系に応用するアイデアは19世紀末の双眼鏡黎明期から存在し、ドイツのヘンゾルト社やメーラー社、カール・ツァイス社などによってさまざまなタイプが考案され双眼鏡の小型軽量化に貢献している。現在よく使われる型式はアッベ・ケーニッヒ型（1905年、en）とシュミット・ペシャン型（1899年、en）で、特にシュミット・ペシャン型は双眼鏡を大変小型化することができることもあって最も普及している。しかし、光路内に全反射しない面を持つため、銀コートや誘電体コートなどの工夫で透過率を上げる必要がある。また、一般的なシュミット・ペシャン型は対物レンズの光軸と接眼レンズの光軸とが直線上に一致するため、両眼の間隔以上の口径の対物レンズは使えず、50数 mm程度が大口径化の限界となる。

初期のアッベ・ケーニッヒ型ダハプリズム双眼鏡の構造

アッベ・ケーニッヒ型光路図

シュミット・ペシャン型光路図

その他
ターレット式双眼鏡などがある。
双眼鏡の性能ポロプリズム式双眼鏡のプリズムカバーに表示されている性能諸元

ポロプリズムやダハプリズムが利用されたプリズム双眼鏡の主要性能は、7x50というように表記される倍率と対物レンズ口径、および視野角（視界）で表現される。写真の例の場合、倍率は7倍、対物レンズ口径は50mm、視野角（視界）は1000ヤード先の対象物において横幅372フィートに相当する角度、となる。また、光路内に空気ガラス界面が多いプリズム双眼鏡では、レンズやプリズム表面の反射防止コーティングの有無が性能に大きく影響する。現在では反射防止コーティングが施されている製品がほとんどであるが、反射防止コーティングが普及しつつあった第二次大戦から戦後まもなくの間は、写真の例のように性能諸元と共にCoated Opticsと記載されることも多かったようである。
倍率
倍率はどのくらい大きく見えるか、の指標であるが、7倍の場合、70m先の被写体が10mの距離から見た大きさに見える、ということになる。オペラグラスの場合は3倍から4倍、普通の手持ち双眼鏡の場合は5倍 - 10倍が一般的である。倍率が高くなるに従い手振れの影響を大きく受け、10倍程度が手持ち使用の限界とされることが多い。雑誌や新聞の広告にあるような、素人向けに高倍率を特にアピールした双眼鏡では、ひとみ径が小さく視野角が狭く、さらに手ぶれも大きくなるので実際にはとても使いにくい。
対物レンズ口径
対物レンズ口径は双眼鏡の視野の明るさに影響する。星像など点光源の明るさは対物レンズ口径の二乗に比例するが、より一般的な、面積を持つ対象物の明るさは、対物レンズ口径を倍率で割った射出ひとみ径 (en)の二乗に比例する。射出ひとみ径の二乗値は、メーカーによっては「明るさ」としてカタログ表記されている。射出ひとみとは双眼鏡を眼から離し対物レンズを明るい方に向けたとき接眼レンズに写る明るい円である。人間のひとみ径は暗夜でも7mm程度であり、7mm以上の大きさの射出ひとみ径は無意味とされており、7mmより大きい射出ひとみ径を持つ双眼鏡は極めて少ない。船舶用など夜間業務用には最大限の射出ひとみ径である7mmの射出ひとみを持つ7x50などの双眼鏡が、天体観測用としては射出ひとみ径が5-7mm程度のものが推奨されることが多い。天体観測用の場合は対物レンズ口径の絶対値も重要であり、50mm以上の口径が好まれる。人間のひとみ径は明るい屋外では2mm程度であるため、屋外や明るいステージなどのみが観賞対象である場合には射出ひとみ径の大きさを必要以上に気にする必要はないが、一般的には4mm程度以上あった方が無難と考えられている。
視野角（視界）
倍率の異なる双眼鏡間で、見える対象物の範囲（1000ヤード先で372フィート、など）が等しい場合、倍率が高い双眼鏡の方が双眼鏡を覗いた際の見かけの視野角が広くなる。このため視野角は、実際の見える対象物の範囲を表す実視野角と、覗いた際の広がりを表す見かけ視野角とに分けて記載される場合が多い。一般的には、見かけ視野角が50度前後以上のものであればストレスなく使うことができ、60度以上のものは広角双眼鏡と称されることもある。視野角を広くするためには大型のプリズムと複雑な構成の接眼レンズが必要となるため、同じ倍率で比較した場合、高額な製品ほど視野角が広い傾向がある。

接眼レンズから目をどのくらい離したときに最もよく視界全体を見ることができるか、ということも双眼鏡の使いやすさを左右する性能で、アイポイントあるいはアイレリーフという項目でカタログ表記されていることが多い。眼鏡使用の場合、アイポイントが10数mm以上ないと視界全体を見ることができないので注意が必要である。

その他双眼鏡の見え方は、視野角周辺の解像度、色収差、歪曲収差、フレア、非点収差、コマ収差、透過率、などのさまざまな光学的性能や、ピント操作の滑らかさや確実さなどにも大きく影響されるが、双眼鏡についてこれらの特性を測る標準的な方法は合意されておらず、カタログ表記もされていない。カタログでEDガラス使用（異常分散レンズ）とあれば色収差が少ないはず、マルチコートとあればフレアが少なくコントラストがいいはず、というような推測は可能だが、実際には覗いてみないとわからない。
使用法双眼鏡による野鳥観察
眼幅の調整

玩具や防振型、固定架台上の大型双眼鏡を除き、ほとんどの双眼鏡は中心軸（左右の鏡胴の中間にあり、双方を連結しているピン）のところで蝶番のように全体を折り曲げることで眼幅（左右瞳孔の間隔）に接眼レンズの光軸の間隔を合わせるようになっている。一度正しく調整した後は中心軸の接眼側にある目盛によって眼幅を知り、次回からすぐに合わせることができる。