天体望遠鏡コミュの理想の望遠鏡対物レンズ

理想の望遠鏡とはどんなものでしょうか？接眼レンズまで含めた「望遠鏡系」になると話がちょっと複雑になるので、「望遠鏡対物レンズ」ということにして。

私の理想は、基本F5前後でf=450～600mm、ペッツバール和も含めてきちんと収差を補正するコンバージョンレンズをつないで、短焦点側でF4前後、長焦点でF10前後になる屈折式です。

これに近いやつはありますが、どれも短焦点側でペッツバール和が補正されていません。あと基本の対物レンズは（タカハシTOAみたいに）正レンズをパワー分割すれば色収差と球面収差を同時に良く補正できます。色収差はコンバージョンレンズで補正できるから、単色収差に余裕がある組み合わせにして。

みなさんはどうですか？

コメント(22)

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[1] mixiユーザー 12月11日 21:50

こんにちは、闘魔巣さん
何を見たいかによって話は変わるでしょうが、それはさておき・・・・

「短焦点のアポクロマー」よりも「長焦点のアクロマート」の方が色収差が少ないと聞いた事があります
いわんや「長焦点のアポクロマート」なら色収差は物凄く少ない訳ですね

私はＤ80mmｆ1000mm、つまりＦ12.5程度の長焦点のアポクロマートを持ってます
この筒は色収差をまったく感じさせない見え味です

個人的には大口径＆超長焦点のアポクロマートが欲しいなぁと思います
Ｄ150mm、ｆ3000mm、Ｆ20くらいのアポクロマートがあったら嬉しいなぁ

でもそんなの作ったら滅茶苦茶に高価だろうなぁ～　(^_^;

[2] mixiユーザー 12月11日 22:33

牛丼仮面さん、こんばんは。

色収差は焦点距離に比例して増えます。だから同じガラスの組み合わせなら、短焦点のほうが色収差は少なくなります。ただし、同口径なら横収差で見ると同じな分、Fナンバー増大で回折が大きくなり、結果目立たなくなります。

私は取り回しの良い短焦点屈折が好きですが、長焦点ならガラス材が薄くて良く、精度面でも穏やかになるので価格は安くなると思うのですが、筒とか機構部品が高いのでしょうね。

[3] mixiユーザー 12月12日 00:12

闘魔巣さん、こんばんは。

難しい理論は抜きにして、最近はめっきり観望ばかりの僕的にはやはりＤ１２０ｍｍ以上／Ｆ１０以上の超高精度２枚玉アポでしょうか。

気楽に組み立てられて取り回しも楽な焦点距離１２００ｍｍ～１４００ｍｍで、フローライトか最新低分散ガラス使用で単純最適な組み合わせの２枚玉、４面超低反射コーティングでクリアな視界。もちろん諸収差はほぼ完全補正。う～ん、なんて気持ちよさそうな望遠鏡でしょう！！(^^)

欲を言えば光軸調整不要の高精度鏡筒と強度が備えられてれば最高ですね！１０５ＳＤを手に入れられなかったペンタックス党の僕としては、夢の（？）１２５ＳＤってなところでしょうか。あ、鏡筒重量は１０キロ以下でお願いしますね！(笑)

[4] mixiユーザー 12月12日 20:24

mucchiさん、こんばんは。

長焦点の色消しの良い屈折式が今のところ人気ですね。
難しい話は抜きにして簡単に言えば、色消しを非常に良くすると各レンズのパワーが大きくなります。2枚で軸上色収差を非常に少なくすると、単色収差の補正のために、
F12くらいがいいところでしょうか。

反射防止コーティングは散乱を増やすので、コロナグラフに使われないのは有名ですが、最近ニコンの望遠レンズにつけられてる「ナノクリスタルコート」は、同じく面の散乱を嫌うステッパー光学系の技術を応用したものらしいですから、期待できそうです。

ニコンからカメラ用望遠レンズの技術を使った望遠鏡対物レンズが出るとなると、盛り上がってきますね。フィールドスコープは売ってるけど・・・出してくれないかな？

[5] mixiユーザー 12月12日 20:39

すばるって結構理想的♪

http://www.subarutelescope.org/Introduction/j_telescope.html

[6] mixiユーザー 12月12日 23:37

Satoさん、こんばんは。

最近すばるの第2焦点面付近に波面補償光学系が装備されて、ますます理想の望遠鏡になりましたね。しかし解像力ではまだHSTが有利でしょうか？

しかしパーソナルユースの望遠鏡ではないですね。（苦笑）

あと視野が非常に狭いので、対象がかなり限られるのが、欠点と言えば欠点です。
画像をツギハギしていけばいいんでしょうけど。

[7] mixiユーザー 12月12日 23:41

＞闘魔巣さん

はは、あくまでも透過率９９．９９９％ほぼ無反射なんていう理想的な超低反射コートってのがあればですよ。レンズ設計も理想的なガラスの組み合わせがあればって話ですからね。(^^ゞ

そういえば以前持っていたニコン１０ｃｍＥＤとペンタックスアイピースの組み合わせは良く見えたなぁ・・・やっぱり長焦点屈折のすっきりクリアな視界は理屈抜きに気持ち良いですもんね。(^^)

[8] mixiユーザー 12月12日 23:59

私は、手持ちの1.8mのドームに入るなるべく口径の大きくて、そこそこ星雲が見え、コストパフォーマンスの良いものがいいです。今入っている25cmドブが古くなったので、そろそろ代替を検討中なんです。大口径フローライト屈折は欲しいけど高いし...FC50で我慢しています。

趣旨にはずれて...すみません、現実的な希望でした。

理想はアマチュアが家からネット経由で、宇宙空間にあるいろいろな筒を時間貸しで操作できる宇宙望遠鏡です。

[9] mixiユーザー 12月13日 00:41

mucchiさん。

今はかなり理想に近い反射防止コートがつけられるみたいです。すべての入射角に対応させるのは不可能ですが、天体望遠鏡の対物レンズの視野はせいぜい全角5度ですから、理想的な反射防止膜設計はできそうです。
それに蛍石かそれに準ずる異常低分散ガラスにランタン系のクラウンガラスかショットのクルツフリント（フリントといってもアッベ数50チョイです）の組み合わせで、事実上無収差の長焦点屈折はできますよ。口径20cm未満でF12以上という制限がつきますが。

2cvC5さん。

まったくの夢でも現実的な物でもいいと思います。HSTを自由に借りられたら・・・というのは私の夢でもあります。イイですよね。そういうの。我々が生きているうちに現実的になるかも。
あとニュートン式（放物面鏡）の広視野の補正レンズは無理みたいに言われてますが、そんなことはなくテレビューのパラコアはかなり良く出来ていろと思います。主焦点距離の1～2割増しが最適値のようです。F3ぐらいの放物面とセットを前提に、どこか作らないかなぁ・・・鏡面の精度出しが凄まじく難しそうですが。

[10] mixiユーザー 12月13日 14:00

はじめまして。
私の妄想は大口径なのに軽い反射鏡です。
（対物レンズではありませんが）
なぜなら大口径病になりそうなのですが、
重たいものは持てないからです。

最先端の軽くて異様に丈夫な材質を使って鏡を作っている研究者は
どこかにいないかなと探してみたことがあります。

ISSに搭載する実験装置を開発している研究者の方が、
輸送する際の負担にならないような軽量の鏡を
検討しているという資料を見つけたことがあります。

材質はSiCで、熱をかけても力をかけても変形が非常に少なく、
鏡を薄くしても変形がないので軽量化できるというものです。
欠点は堅すぎて磨くのに時間がかかりすぎると言うことで、
特殊なダイヤモンド入り研磨機で磨くそうです。

いつか、大きいのに軽い望遠鏡が生まれるのでしょうか。

[11] mixiユーザー 12月13日 19:53

さいさん、こんばんは。

すみません。トピック説明文に明記すべきした。対物「鏡」も含めます。ただ、一般的に「望遠鏡対物レンズ」で両方（カタディオプトリックも）含む、と思ったので・・・（言い訳）

対物鏡の部材としてSiCとは初耳でした。有益な情報ありがとうございます。
ガラスの板を格子状に組み、薄いプレートで挟む軽量構造鏡が故吉田正太郎先生の「天体望遠鏡光学」で紹介されていますが、同じ強度で重量は5%にできるとあります。

ご存知と思いますが、人工衛星用の鏡材には多用されている技術で、アマチュア用に転用して欲しいですね。ちょっとwebを見たら、SiCを使って肉抜き構造の鏡なら口径70cmで11kgとありました。

口径50cmなら一桁にできますね。すごい・・・！

[12] mixiユーザー 12月14日 01:41

闘魔巣さん
確かに格子状に組んだ軽量鏡はすでに実現されていて、
実績があると思うのですが、
なんて言うか原理的に光学的な精度がどうなのかな？
という感覚があります。
SiCの方はまだ考えている段階みたいなので、
実績は未知数ですが、究極の鏡になりそうな予感がします。
研究が進むのがとても楽しみです。

あと現実的な妄想もいくらでもあります。

対物レンズでも対物鏡でもないのですが、
自動導入の「動き」のバリエーションをつけたい、とか。
（視野に入りきらない対象をゆっくりなめるように
自動で動いてくれるとか、近接した天体を順番にゆっくり見せてくれるとか）

いろんな望遠鏡が昔と違って買えるようになったのは
嬉しいことなのですが、まだまだ望遠鏡のシステムは
古くさく感じます。

[14] mixiユーザー 12月14日 21:17

こんばんは、さいさん。

偵察衛星用のシュミットカメラに、石英の肉抜きミラーが使われている例を知っているので、だいじょぶなんじゃないかと思ってます。あとミラーの支持法で、対物レンズみたく円環で押さえるってのはやらないんでしょうか？ミラーを有効径の1～2割大きく作ってフランジは平面に磨いて、同じく平面度の良い低膨張材で押さえてやれば薄くてもいいと思うんですが・・・どうでしょう？

自動導入のことはほとんど知りませんが、ミードのGOTO望遠鏡に中に「メシエ天体を西から順に入れていく」みたいなプログラムがあったように思います。

＞まだまだ望遠鏡のシステムは古くさく感じます。
全く同感です。いまだに150年前のペッツバールタイプが幅を利かせて、「完璧な収差補正」とか宣伝されるのは飽きました。

よねさんさん（敬称が変でしたらすみません）。

わざわざ設計の事例までご紹介いただきありがとうございます。異常分散ガラスの正レンズを相手ガラスではさめば、境界面での球面収差の補正が二組でできて、設計的にはいいんでしょうか？それほど詳しい訳でないので断言できませんが、大口径化するのであれば、単純に考えてパワーのでかい正レンズを分割するのが妥当かなと思います。（詳しくないのに偉そうにすみません）ただ、不安定な材質を先頭に持ってくるのはイヤですよね。どこのメーカーの望遠レンズも、プロテクター用レンズをEDガラスの前に置いてますね。

http://cweb.canon.jp/ef/lineup/super_tele/ef500_f4l/index.html

http://www.ecat.sony.co.jp/alpha/lens/lens.cfm?PD=24688

ペッツファールタイプは写真レンズなんかに比べるとずいぶん公差に緩い設計だと思うのですが、画角の小さいところでは収差補正がほぼ完全でなければならない望遠鏡対物にとっては、厳しいかも知れません。あと私はペッツファールタイプでは満足できません。（またまたスミマセン・・・笑）
調整不足とは残念です。メーカーにはもっと努力してもらいたいです。

[16] mixiユーザー 12月14日 23:14

よねさんさん、こんばんは。

＞完璧な収差補正をした望遠鏡が絶対的に優れているかどうか

グサリときました。
おっしゃるとおり、収差補正が完璧なものと、必要十分で済ませたものとの差が、私や他の多くの天文ファンにとってそんなに重要か？と言われたら、言葉に詰まりました。

価格や取り扱いも含めて「理想的な望遠鏡」を探っているのが今のメーカーでしょうね。己の欲求と半端な知識を書き殴って、ちょっと恥ずかしいです。

ただ、蛍石はステッパー用に直径300mm以上のものが作られていて、波長192nmで使うときの複屈折の問題もクリアーしているそうです。ただし温度管理や支持方法等、レンズの扱いは極めて厳重でしょうね・・・なるだけ石英を多く使いたい、っていうのが本音みたいですし。このあたり、設計者の想いは同じなんだなぁ、と感じました。

[17] mixiユーザー 12月16日 13:55

上の自己レスですが、ヘコんで黙ったまんまじゃ理想も現実にならんと思うので。

今度はまだ書き込みのないカタディオプトリック系の対物鏡の理想形を探ろうか、と思います。

天文ガイド1月号に、カセグレン補正系の明るいカメラが・・・という記事が載っていますが、私もこの種のアストロカメラをかなり以前から期待しています。副鏡の遮光が大きく低倍率が使用できない、高倍率観察で遮光による低・中空間周波数でのMTF低下がある、という宿命がありますが、中倍率を主体としてディープスカイの観望には威力を発揮できると思います。惑星を見るのに全く使えないわけでもない。もちろん天体用の超望遠レンズとしては極めて有効です。

具体例としてシュミット補正版を使うベーカー系カセグレンが2種類提示されていますが、ミラーを非球面にして全長短縮を図ったタイプは現実的でないように思います。

私が考えているのは、非球面の補正板もやめにして2枚の球面レンズで代用するというものです。（名称がハッキリしません。ホートンカセグレン？）向き合った曲率のきつい2面で球面収差を補正し、補正レンズの位置を調整してコマと非点収差が補正できます。ミラーの曲率を逆符号で値を近くしてペッツバール和も補正できるのは、ベーカー系の利点です。倍率色収差は1枚のときと変わりませんが（ガラス1種）、同スペックなら、雑誌が宣伝しているε180EDと同等にシャープにできると思います。全長は焦点距離より1割ほど長くなりそうですが、ベーカーシュミットより短いし、裏面反射のゴーストも回避できます。

ビクセンVMCの設計方針を見ても、補正レンズを入射瞳の近くに持ってくるのがコストアップになるのはわかっていますが、安い大口径の屈折も売っているし、こっちは屈折面の曲率とガラス材の共通化もできるので、どこか1社くらい作ってもいいと思います。

[19] mixiユーザー 12月19日 05:10

マクストフニュートン、いいですね～。

明るいFナンバーでも収差が少なくてすごくイイと思います。
確か、タカハシの開発者がεの前に補正レンズ付きのF4くらいのマクストフニュートンを試算したことがあると、なんかの記事で読みました。設計性能は良かったが、製造上の問題かなんかでεになったみたいです。有効口径分の補正板ってやっぱ高そうです。

散々理屈こねましたが、自分は「横向き」なのがどうもイヤみたいです。視準と望遠鏡の向きが一致してないとダメっぽいです。いや、天頂プリズムは使いますけど。（笑）

マクストフカセグレンで像面平坦性を追求した明るいFナンバーのものが某雑誌で売られていましたが、シャープさが足りず、最近シュミット補正板に切り替えたものを紹介したりしてます。Fが大きければ、拡大率を制御してシャープにできますね。

対物レンズに全てを求めたのが、トピック説明文で私が紹介した屈折式です。
この形がいわゆるフォトビジュアルテレスコープの到達点だと思っています。

[21] mixiユーザー 12月19日 19:54

よねさんさん。

出ましたね～。軸外し。
正確にはアパチャーのみオフセットのカタディオプトリックと言うべきでしょうか。

この形式、反射のみのタイプが現在盛んに研究されているはずです。
半導体の集積度はステッパー投影系の開口数と光源の波長に依存していて、現在使っている光源は192nmのエキシマ・レーザーですが、これより短くなってくると（EUV）、もう透過する材料がなくてミラーを使うしかないのです。

このとき光路遮蔽は投影される回路パターンに悪い影響が出るので、オフセットミラーを使うことになります。この技術がフィードバックされて、軸外しも一般的になるか・・・な？

話がちょっと外れました。ニュートンのオフセットのみならず、カセグレンでもオフセットすれば、遮蔽の影響から逃れることができますね。私見ですがマクストフニュートン、30cmくらいならF6でおつりがくるんじゃないかと思います。

[22] mixiユーザー 12月20日 15:09

＞マクストフニュートン、30cmくらいならF6でおつりがくる

自己レス。これ、オフセットした分考えてませんね。オフセット考えると、よねさんさんのおっしゃるとおりF8～9くらいが適正ですね。
これでホートンとか・・・だと5面も偏心面があって実用的じゃないか・・・

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