●ブログ開始のご挨拶2015/06/02 02:50

「星爺から若人へ」は中学生くらいを対象としています。余名いくばくもないかもしれない爺さんからの若人へ向けたメッセージです。

●天体望遠鏡作りの経験だけは長いです
小学校に上る前に拾ったレンズで望遠鏡を作ったので経験だけは60年近いです。東京下町の水道もない農家の離れに一家が間借りしていた頃、父はプロの作詞家だった(16歳からだったらしい)のですが、要するにプー太郎でレコード会社の専属作家になるまでは、家族が栄養失調になるほどの赤貧洗うがごとき生活でした。
オモチャなど買ってもらったことのない6歳の星爺は、近所の大規模な産業廃棄物捨場で地場産業のオモチャのゴミを拾って遊んでいました。ある日、そのゴミ捨て場に自分の背丈以上の「レンズの山」が出現しました。レンズの山は一週間に一度くらい増えて行きました。オペラグラスのレンズがほとんどで、ケルナーの後玉、たまにケルナーの前玉やエルフレらしきレンズ、三枚合せ対物レンズや研磨途中のレンズなども捨ててありました。もちろんケルナー云々は何年も経ってから知ったことです。
レンズを「おはじき」代わりにして遊んでいたおバカな子供でも、それを拡大鏡や望遠鏡にするのは時間の問題でした。ガリレオ式望遠鏡を皮切りに、小学1年生の絵日記に「逆さまに見える望遠鏡を作った。逆さま(ケプラー式ですね)のほうが良く見える」と書いた覚えがあります。
小学生になると図書館で誠文堂新光社の『光学模型の作り方』(田口武二郎)や『光学の知識と工作』(海保洋司)を見つけて光学系の工作マニアになりました。「このような本を出版するとは、なんて素晴らしい出版社だろう!」と思ったことが、後に同社に就職するきっかけになったのかもしれません。

写真は左からケルナーの後玉で作ったボール紙を巻いたアイピース、口径4cm F20アクロマート対物レンズ、アニーというメーカーの50mm F8単玉カメラレンズです。こんなガラクタを捨てられずに50年以上も保管しています。
東京オリンピック前年の5年生の時には単レンズの5cm F16で天体望遠鏡を作りました。木製の経緯台で三脚は竹で作りました(上の写真)。
翌年には上の写真の4cmアクロマートでタンジェントスクリュー微動式のドイツ式赤道儀を作りました(バックに亡くなった母の後ろ姿が写っています)。貧乏を絵に描いたような写真ですね(笑)

こんな感じで、その後も天文雑誌の編集部に30年勤めるなど天文/望遠鏡三昧の人生を送ってしまったことは、もったいなかったとも良かったとも思う複雑な心境です。早期退職をして10年経っているので知識も錆びついていますが、若い人たちに少しでも望遠鏡の知識を伝承できたらと思います。

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●ポータブル赤道儀という用語2015/06/02 04:39

「星爺から若人へ」は中学生くらいを対象としています。

●Wikipediaなどに「ポータブル赤道儀の定義はこうである」と書いてあるのを見たりすると、星爺はなんともくすぐったく、また少し悲しくもなります。
中学2年生のときに、写真のような写真撮影用の簡易赤道儀を作りました。『天文ガイド』創刊2号めの「読者の天体写真」に入選した同級生のT君が指物師の息子で、彼からもらった木材で作った、いわゆる「ポータブル赤道儀」です。タンジェントスクリュー式の部分微動装置で極軸にはベアリングを入れてありました。
この赤道儀には「写真撮影用赤道儀」とか「ZEUS ゼウス」とか命名して愛用していました。市販の赤道儀にカメラを載せて手動ガイド撮影するよりも圧倒的に使いやすかったです。

その後の1967年に九州大分の理科の先生Fさんが、帯鉄材を曲げて作った同じような自作赤道儀を発明されて、製作記事を『天文と気象』(後の月刊天文。現在は休刊)に投稿されました。その記事のタイトルが「ポータブル赤道儀」だったのです。
生意気盛りの星爺は、負けじとライバル誌の『天文ガイド』に投稿したのですが、記事のタイトルを「写真撮影用赤道儀」にするか「全知全能の神 ZEUS」にするか父に相談したところ、自分が先に考えたにせよ優秀であるにせよ「作品は先に世に出した人が偉い。先達を尊敬して同じ名称にすべき」と叱られて「ポータブル赤道儀の自作」というタイトルで投稿しました。掲載されたのは1年後の1968年8月号で、その後20年ほど続いた「読者の工作レポート」シリーズの1回めになりました。
『天文ガイド』の記事は反響が大きかったようで、3年後に『天体望遠鏡の自作ガイド』という別冊に、自動ガイドのポータブル赤道儀の作り方の執筆を依頼されました(上の写真。当時18歳--笑)。
それが縁で誠文堂新光社の天文ガイド編集部に就職したら、最初に命じられた仕事が『ポータブル赤道儀の作り方』という別冊の編集でした。この類の本はよほど売れたのでしょう。
この頃にはポータブル赤道儀(略してポタセキ)の名称は天文ファンに周知されて独り歩きを始め、小型の簡易赤道儀や間に合わせの自作赤道儀のことと思われていたようでした。

星爺は最初の自作から50年後にポータブル赤道儀を製作・販売するようになるとは想像もしていませんでしたが、ポータブル赤道儀(と呼ばれる機材)こそ天体写真用の本式の機材であり、ふつうの赤道儀にカメラを載せる方が間に合わせの便法であると確信して設計しています。ちゃんと撮れても撮れなくても良い、お気軽撮影用のサブの赤道儀がポタ赤とは決して思っていません。
やはり半世紀前の投稿は「ポータブル赤道儀」でなく「写真撮影用赤道儀」にすべきだったかな?

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●天文台という用語2015/06/12 09:51

「星爺から若人へ」は中学生くらいを対象としています。

●言葉や用語の意味は時代とともに変化するもので、それを星爺は歓迎しています。
「心を折る」(他人の考えを曲げさせる)が→「心がポッキリ折れてしまう」に変わったり、「煮詰まる」(議論や考えなどが出つくして結論を出す段階になる)が→正反対の「行き詰まる」と混同されるようになっても、新しい解釈の方が良いのではないか? と思うこともあります。

「天文台」の“台”の訓読みは「うてな」です。うてなとは四方を観望できるように作った高い土壇、建物、物載せ台の意味です。灯台、展望台、舞台、などがそれですね。なので、望遠鏡の置いてある建物でとくにドームは個人のものでも天文台と呼ばれることが多いようです。
しかし、本来の天文台や気象台の“台”は機関を表す用語です。文部科学省の“省”、警察庁の“庁”や委員会などに類するものです。したがって、公の研究機関でない建物を天文台と称するのは間違いで、ずいぶん不遜なことになってしまうのですが、一般の人々が天文台を「望遠鏡の台(うてな)」と解釈するのなら、その方がむしろ自然な用語とは思いませんか?
広辞苑で天文台を引くと「天文学上の観測並びに研究に従事する機関」となっていました。最近の辞書では公の研究機関であることの他に「望遠鏡のある施設」と併記されることもあるようです。

昔々、民間の天体ドームに「○○天文台」と命名したら研究機関からクレームがあったとか、地方都市のプラネタリウムに天体ドームを新設して「○○天文台」と命名したら市長が激怒して「○○星見台」に改名させられたというエピソードは、天文ファンの星爺には不愉快なので割愛します。しかし、クレームも市長の激怒も本来の意味からは正しいのです。これも昔の話ですが、ある高校生(訂正:記憶違いでした。卒業されてからです)が新彗星を発見して地元の○○天文台に報告しました。「天文台は全部同じ」と思ったからでしょうね。報告を受けた天文台は研究機関ではないので放置したため、高校生は発見の栄誉を逃してしまいました。
国立天文台が研究機関でない天文台に対して用いる「公開天文台」という言い方は、単純に見えてもかなり考えぬいて各方面に気を配った末の、含蓄のある用語ではないでしょうか?
「チロの天文台」「てるてる坊主天文台」「星屑ホイホイ天文台」は、「ラーメン大学」みたいな表現ですから無問題で、オフザケでなく本来の意味を知る人が命名した傑作ではないかと思います。

星爺の後輩で京都大学で冷却CCDの研究をしたことのある教師が自宅を新築した際、屋根に40cm反射望遠鏡の入ったドームを載せて、剣道か柔道の道場のような大きな看板に「○○天文台」と個人名を大書したことがあります。みっともないからやめろ! と進言したかどうかは忘れました。
天文少年少女の皆さんが将来、望遠鏡を設置した建物を所有するようになったとき、「○○天文台」と称することはOKとは思いますが、“台”の本来の意味は知っておいてくださいね。
最後に、客観的に考えるために気象台を想像してみます。個人が自宅に風速計や百葉箱を設置して、「○○気象台」の看板を掲げたら、これはやっぱり相当アブナイ人に見えませんか?

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●極望の調整について2015/06/14 20:59

「星爺から若人へ」は中学生くらいを対象としています。

●SB工房に、「ポタ赤用の極望の光軸調整をして欲しい」との依頼が10件ほど来ました。極望は3種類ありました。で、星爺は唖然としました! みんな光軸(スケールパターンの位置)が大きく狂っていたのです! 素通し穴で極軸設置をした方がマシなほど! そこで今回は中学生向けでない極軸望遠鏡(極望)のお話です。光軸調整も請け負いますので、ご希望の方は文末をご覧ください。

「ポタ赤で追尾できるのは100mm望遠くらいまで」とか「外付け極望は精度が低い」とか「ポタ赤にも赤緯軸がないとダメ」とか「ポタ赤にもオートガイダーが必須」とかの経験談やうわさ話に、「そんなはずはない! 超簡単に写せるよ!」 と思っていましたが謎が解けた気がします。あまりにも光軸の狂った極望が出まわっている…が “オチ” だったってか?(笑)  極軸設置が大きく狂っていると、いくら短時間露出でも,、赤経・赤緯の両方向に大きく流れて写ってしまいますからネ。
(株)輝星は世界で初めて極軸だけのポータブル赤道儀にオートガイダーの端子を付けたくらいで、オートガイダーは奨励します。しかし、ポタ赤の価値はどのくらいの望遠レンズまでノータッチの放っぽりぱなしで追尾できるかで決まります。それには正確に光軸調整された極望が必要不可欠です(今回のがひどすぎるのであって、露出が短ければある程度の精度で良い)。
市販のドイツ式赤道儀には、慎重にメーカー調整された極望が内蔵されています(そう願いたい?)。
輝星の供給する極望は専用の器具を使ってしっかり光軸調整済みです。なので星爺は、デジカメの星野写真撮影は長い望遠レンズでも赤緯修正の必要は感じないし、いつも放っぽりぱなしで撮影しています。もちろん追尾精度が悪い赤道儀では根本的にNGですけどね。
ポタ赤用の極望は単品のパーツとして供給されているためか? 調整をしていないか調整が下手クソすぎるのが多いようです。極望は簡単に見えても「星の位置測定器」なのですけどねぇ。
極望には様々な仕組みがありますが、今回の10件はみんな下の図のような各部が独立して調整できる上等な仕組みでした。それだけに、ちゃんと仕組みを理解して正しい手順で調整しましょう。
調整の項目は下記の2つになります。
(1) 対物レンズの無限焦点を正確にスケールパターンに合せる
まず最初にこの調整を行ないます。上の断面図の鏡筒の根元にある「対物レンズのピント調節ネジ」でやります。上の写真(クリックで拡大)は極望の光軸調整用に作ったオートコリメーション装置で見た今回調整した一例ですが、暗視野照明の赤いスケールパターンの反射像がボケボケ(そのうえ光軸がずいぶんズレてます)なのは、対物レンズの無限焦点がスケールパターンに合っていないからです。
この例では無限焦点の位置が3mm接眼部側にズレていたので、接眼レンズをのぞくと25~30cmの明視距離(下図)で見ていることになるため、星はスケールパターンよりも3~4cm手前に見えるのと同じになります。そのため眼を横にズラすと視差が生じて30′くらいは星が動いて見えました。これでは次の (2)の手順のスケールパターンの光軸調整をする以前にダメだったということです。
無限焦点位置合せの許容は厳密には0.1mm以下なのでシビアで大切な調整です。星を見てピントを合せればOKな理屈ですが、接眼レンズの倍率が低いため肉眼のオートフォーカスの影響を受けやすく、しっかり合せたつもりでもけっこう違ってしまいます。オートコリメーションでないと正確に無限に合った焦点調整はできないかもしれません。
この対物レンズの無限焦点位置の調整は、接眼レンズを前後させて見る人の視度をスケールパターンに合わせるのとは全く別ですから、誤解のないように調整してください。

(2) 風景を見てスケールパーターンを調整…鏡筒根元の焦点調整ネジが大問題

これから風景を見ながら極望を回して、スケールパターンの押しネジで風景の中心とスケールパターンの中心を合せる光軸調整を行ないます。が、その前に基礎の勉強…。
スネルの法則で対物レンズの中心を通過した光は直進します。対物レンズのセンタリング(中心合せ)が少しでも狂っていると光軸はそのままスケールパターン上の狂いになり、0.1mmの狂いは約3′と決して少なくありません。また、センタリングがかなり合っていれば、後述の光軸調整時の視界の風景は極望を回してもそんなに動きまわらないので、光軸調整は難しくはありませんが、対物レンズのセンタリングが大きく狂っていると、ほとんどお手上げになってしまいます。
(1)の説明のように今回の極望は取付基準面と一体になった接眼部から「鏡筒が生えて」いて、根元のネジで対物レンズの焦点調整ができる便利な仕組みです。しかし、鏡筒がこの調整ネジ部で曲がりやすいのが大問題です。運搬中に曲がる可能性もあります。とくにブラスチック製の鏡筒は曲がりやすく、先端の対物レンズのセンタリングが1~2mmも狂っているのがたくさんありました。スケールパターン上で1°、接眼レンズをのぞくと数cm(!)も狂って見える、とてつもなく大きな狂いです。
極望の光軸調整をするためには遠くの風景を見て(下のイメージ画像)取付の基準面で回します。このとき、鏡筒が曲がっていると先端の対物レンズは大きく首を振ります。視界の風景は対物レンズの首振り(センタリングの狂い)の量に応じて、太陽系を上から見た惑星の公転のように大きく円運動をします(いわゆるミソスリ運動)。ミソスリ運動が大きくても、動きまわる風景の中心に追従するようにスケールパターンの中心を合せればOKなのですが、そもそも視界に見える風景の光学的中心がどこなのかよくわからないし、スケールパターンの方も自転をしながらミソスリをするので、2つのミソスリ運動をピッタリ合せるなんて神業に近い調整です。
こんな状態に加え(1)の無限焦点も狂っているのを中途半端に調整したら、かえって悪くなる可能性が高く、結果として唖然とするほど光軸の狂った極望が出まわっているのではないでしょうか?
●極望の調整は十字線を合せるだけの望遠鏡のファインダーの調整とは違います。今回の極望が未調整品か、知識も技術もない人が乱暴に調整した希な例であることを祈りたいです。
こんな惨状なので、外付け極望はステーの取付部で狂って精度が悪いという都市伝説も生まれるのでしょう。ポタ赤では望遠レンズは使えないとか赤緯軸が必須というのもまた然りです。
鏡筒の根元の曲がりが大問題なので、無限焦点の調整の際には「取付け基準面に正しく直角に鏡筒を固定」する工夫が必要です(メーカー調整ではやっている?)。または、光軸の精度は多少落ちても加工精度に依存した光軸調整無しの極望、無限焦点の調整をセンタリングに影響の出にくい箇所でやる極望、対物レンズ部を基準に回す極望(ナンチャッテ正立極望がコレ)、あるいは固定したまま回さない極望、の方が良いのかもしれませんね。実際にそのような極望も存在します。
極望の調整をご希望の方は、期間限定でやらせていただきますのでSB工房をご覧ください。極望単体に限ります。多少の手間賃はいただく予定です。来週からご案内できると思います。

●極望の調整について22015/06/25 00:35

●好評だったので調子に乗って今回も極望のお話です
前回は、鏡筒の根本のネジによる対物レンズの無限焦点調整と、スケールパターンを押しネジで動かす光軸調整と、視度をスケールパターンに合せる調整のある 「上等な仕組みの極望 」の場合、仕組み(理屈)を知らずに調整したらしい、ひどすぎる光軸の極望が出まわっていて、これによりポータブル赤道儀が 「追尾精度の悪い機材」 と思われたら心外だ…という話題でした。
極望代わりの穴で極軸設置した方が正確なほど光軸が狂っていたのがたくさんあったのはショックでした。が、でもまぁ、ふつうは露出5~6分以下で撮影するので、200mm望遠レンズでも20′の精度で極軸設置ができればほぼ完璧です。追尾エラーの原因のほとんどはPモーションのせいです。

極望は単体で調整してから極軸の内部や外部に取り付けます。極軸内部に装着する場合は極軸を回しならが再度調整できるので、より正確な光軸調整ができます。といっても、極軸は意外にミソスリ運動をすることもあり、粗動回転部が追尾時に回る部分と(同軸だけれども)違う赤道儀もあるので、外付けの極望よりも極軸内蔵の極望の方が高精度に調整できると一概には言えません。。

鏡筒の根本に対物レンズの無限焦点調整ネジのある極望の場合、その根本の曲がりで肝心要の対物レンズのセンタリングが狂うなら、無限焦点の調節をした後にネジ部をしっかり固定して、鏡筒を旋盤にくわえて 「取付け基準面」 を精密に削り直せば良いのです。カメラマウントなどはみんなそうやってありますよね? それをしないなら、対物レンズもスケールパターンも「落とし込み」で装着するだけで光軸調整のない簡単な極望の方が、よほど安定して信頼性も高いかもしれません。
極望を下側から極軸に挿入するために、やむおえず現行の仕組みにした事情もあるでしょうが…。
本気で高精度の極望を作ったら10万円もしそうなので、まぁ、現行の極望は良い落とし所で作られていると言えるとは思います。
     オートコリーメーションの極望調整装置と右は調整中の赤色LED暗視野照明の
           スカイメモ式スケールパターン。マークX式も併用されている

      無限調整、光軸調整、視度調整の仕組みの付いた、もっとも多いタイプの極望
     単眼鏡を改造した ナンチャッテ正立極望は対物レンズ枠前部を削って光軸調整


●いろいろなスケールパターンがあります
北極星は天の北極から40′ちょっと離れた位置にあるので、極望の視界には北極星を離角に合った位置に導入するためのスケールパターンが必要で、様々な工夫のものがあります。スケールパターンは、大きさをはじめとする精度が充分に高い必要があります。以下に簡単に説明します。
       左がマークX式。右がナンチャッテ正立極望の調整中でコリメータの緑の指標が見える

(1) 半径40′ほどの円の周囲に目盛りを入れた(変なマーク?)だけのスケールパターンは、視界が狭くても良いので倍率を高めて精度を上げることもできます。このタイプはタカハシさんが 好んで採用しています。離角は星座早見や内装または外装の時角目盛で確認し、所定の目盛りの位置に北極星を導入するので、強いて極望を回す必要はありません。水準器を併用することもあります。

(2) 北半球では北極星を含めた3つの星をスケールパターンに合せる(南半球も類似の手法)のが、いわゆる「スカイメモ式」です。同時に離角も合せられるので、時角目盛りや水準器が不要なのが大きな利点です。広視界を得るために倍率はかなり低くせざるを得ません。

(3) 天空のカシオペヤと北斗の位置を目視して離角を合せるのが、五藤光学さんが普及させた、いわゆる「マークX式」です。時角目盛りや水準器は不要です。片方の星座しか見えない場合はやや不正確になるかもしれませんが、倍率を低くする必要がないので精度の高い方法と思います。

(4) 輝星はオリジナル極望(品切れ中)とナンチャッテ正立極望に、「こぐま座β星」で離角を目視する方法を採用しました。手前味噌ですが北極星を時計の中心に、こぐま座の線つなぎとβ星を時計の針に見立てると、かなり正確に離角の方向が目視できます。マークX式も併用しています。
光軸調整はコロンブスの卵的な発想で対物レンズ枠の前面を斜めに削って行ないます。


●カーチスデジカメ極望(DPPA法)
星爺が10年ほど前から極軸設置に興味のある天文ファンに配っているパンフを見てください。
昔、リック天文台の天文学者 HEBER D. CURTISが1922年に発表した「写真による赤道儀の調整」という論文があります。これをデジカメに応用して 「デジカメを極望の代わり」 にします。
先達に敬意を表して、英語の表記は「Digital Photographic Polar Alignment (Curtis Method)」としました。略すとDPPA(デー・ピー・ピー・エー)またはデッパ(笑)です。
パンフには、あえてヒントだけの基本的な考え方しか記していないので、これを元に応用してください。工夫次第でひじょうに高精度な極軸設置ができる可能性があります。ポタ赤用に素早く作業する工夫をして実用している人も多数おられます。極望のない赤道儀の極軸設置にも重宝です。
カメラの背面液晶には、星々の円弧の回転中心(センターマーク)を見つけるための多重円パターンや、極望と似たスケールパターンを透明シールで作って貼ると便利です。これらのパターンを液晶にオーバーレイ表示して、上下・左右・回転・拡縮の微調整ができたら理想的です。カメラの画像をパソコンに転送すれば、オーバーレイのソフトを作ることができそうですね。

星爺はDPPA法で極軸設置をするのは(信頼性は高いが)面倒なので極望の方が好きです。DPPA法は極望の代わりにするのも良いですが、装着された極望の光軸の確認と調整にも最適です。
北極星を液晶画面の離角の位置でなく「回転中心」に合せた後、極望のスケールパターンの中心に北極星が合っているか確認し、合っていなければ極望の光軸調整をして一瞬で完了します。
その極望が前述 (1) の回さないスケールパターンなら、鏡筒の曲がり、ミソスリ運動、、スケールパターンのセンタリング、極望の取付け精度、に関連する不具合は発生しようがない! すなわち、望遠鏡のファインダーのように、どこかにしっかり固定するだけでOKということになります。

すでに気付かれたと思いますが、既存の極望の定番になっている、
 ・極望を回して光軸調整を行ない、
 ・スケールパターンを回して離角設定も行なう。
 ・そのためには極軸に内蔵されていると良い。
という手法は、一石二鳥~三鳥の便法であることに間違いはありませんが、実は加工精度の高い極望が必須で呪縛も多い手法です。着想を変えれば、スケールパターンを回さない極望、極軸と一緒に回らない極望、外付けの極望は、別の意味で圧倒的な便法であることが分かりますね?
DPPA法が天文ファンの常識になったら…? 極望の将来の姿が見えてきませんか?(笑)

●蛇足ですが、「GPSで極軸設置はできないか?」との質問が何件か寄せられたのでお答えします。そのような赤道儀は20年以上前からあり便利そうなので期待されましたが、低倍率の望遠鏡で見ている天体がある程度の時間は視界から外れない程度の極軸設置精度しかありません。
GPSはカーナビのように走りながら三角測量をすれば方位も正確に出せるのですが、一箇所にとどまる場合は方位センサーを使います。方位センサーは5度程度の精度しかないので極軸設置には使えません。ペンタックスさんのアストロトレーサーにも「精度5度」と明記されています。アストロトレーサーの撮像素子を動かす追尾と赤道儀の極軸回転の追尾は異なるので、赤道儀に応用しても魚眼レンズの極軸設置精度が出るかどうか? でしょうね。方位磁石を用いた方がはるかに正確です。
しかし、赤道儀を背負って走れば可能かも…というのは冗談ですが、赤道儀からかなり離れた場所にコーナーキューブを置いてレーザー測距すれば、将来的には可能かもしれませんよ。