アクロマート屈折望遠鏡を超色消しにする方法－53－

アクロマート屈折望遠鏡を超色消しにする方法～中学・高校の天文部を惑星観測へいざなおう!!～竹内彰継、山脇貴士（米子工業高等専門学校）
1. はじめに

2. アクロマートを超色消しにする方法

屈折望遠鏡は反射望遠鏡に対して、①コン

2.1

アクロマートを超色消しにする原理

トラストの高い画像が得られる、②筒内気流

図 1 に口径 15cm、焦点距離 120cm のアクが発生しないのでふたを開けてすぐに観測でロマートレンズの色収差・球面収差図を示す

きる、③光軸がずれにくく初心者向けである、[2]。人間の目は青い光を感じにくいため、一などの利点を持つ。しかし、色収差が発生す般にアクロマートレンズは色収差を青側に寄るという弱点がある。そのため、『超色消しレせた設計となっている。具体的には、図 1 のンズ』が開発されているが、口径が 15cm とように C 線と F 線での焦点を一致させ、d 線もなると極めて高価となり、とても手が届かで球面収差とコマ収差を補正している。そのない望遠鏡となっている。

ため g 線の焦点位置が大きくずれ、早期型星

ところで、人間の目は青い光を感じにくいを見ると強烈な青ハロが発生する。

ため、一般にアクロマートレンズは色収差を青側に寄せた設計となっている[1]。一方、火F線

星、木星、土星は青側の光が相対的に弱い。

g線

d線

このことから、アクロマート屈折望遠鏡でも赤、緑、青のフィルターで別々に惑星を撮像C線し、それらを PC 上で RGB 合成すれば超色消し画像が得られると考えられる。
そこで、口径 15cm、焦点距離 120cm の安価なアクロマート屈折望遠鏡で木星を撮像し、図1

口径 15 ㎝、焦点距離 120cm のアクロマ

ート屈折望遠鏡の色収差・球面収差図

上述の方法を試してみた。すると、口径 25cmのシュミットカセグレン望遠鏡にも匹敵する一方、火星、木星、土星は青側の光が相対超色消し画像が得られた。さらに、口径わず的に弱い。したがって、青側の色収差の影響

か 8cm、焦点距離 91cm のアクロマート屈折も相対的に弱くなるので、アクロマートレン望遠鏡でも、口径 30cm の反射望遠鏡を用いズでも赤（R）、緑（G）、青（B）のフィルタ

た熟練眼視観測者のスケッチと同等の木星画ーを装着し、別々にベストフォーカスで惑星像が得られた。

を撮像して、それらを PC 上で RGB 合成す

現在、小口径アクロマート屈折望遠鏡は非れば超色消し画像が得られると考えられる。

常に安価に販売されており、天体観測の入門機となっている。本稿では、アクロマート屈2.2

超色消しにするための RGB 撮像

折望遠鏡で超色消し惑星画像を得る方法につ

実験では口径 15cm、焦点距離 120cm のアいて解説し、その天文教育への応用についてクロマート屈折望遠鏡を用いて木星の撮像を考える。

行った（図 2）。最近このクラスの望遠鏡は非常に安価に販売されている。しかし、青側の天文教育 2017 年 11 月号（Vol.29 No.6）

－54－

■

投稿

■

色収差が強烈にあらわれるため、撮像ではなく、主に天体観望会で一般の方々に星を見ていただく目的で使われている。
ところで、木星を撮像するには、焦点距離120cm では短すぎるので、タカハシのバーローレンズで焦点距離を 2 倍にのばした。また、撮像では、Astronomik 社の RGB フィルターを装着し、RGB 画像を別々にベストフォーカスで撮像した。

図4

このとき、Astronomik 社の B フィルター

Baader 社の UHC-S フィルターの分光透過率[4]は透過波長帯が比較的広いので（図 3）、B 画像の撮像ではさらに Baader 社の UHC-S フ2.3

超色消しにするための画像処理

ィルターを重ね（図 4）、4500Å以下の波長木星の撮像には ZWO 社の CMOS カメラをカットし、青側の色収差の低減に努めた。

ASI120MM を使い、露光時間は 0.03 秒、フレーム転送レートは 30fps で、RGB 各 3 分間撮像し、AVI ファイルとして保存した。
次に、動画ファイルをスタックして 1 枚の画像にするソフト『AutoStakkert2』で画像をスタックした。AutoStakkert2 には画像の良否を判定する機能があり、今回は良像 30％のみを使用した（図 5）。なお、スタックされた画像は Tiff ファイルとして保存した。
続いて、画像にウェーブレット処理を行い惑星面などの淡い模様を強調するソフト『RegiStax』で、スタックされた画像にウェ

図2

実験に用いた口径 15cm、焦点距離 120cmの安価なアクロマート屈折望遠鏡ーブレット処理を施した。このとき、ウェー
ブ レ ッ ト フ ィ ル タ ー は 、 RG 画 像 で はGaussian を、B 画像では Default を選択した。ウェーブレットフィルターとして

R フィルター
G フィルター
B フィルター

Gaussian を選ぶと写真的な自然な仕上がりとなるが、Default を選ぶと濃淡をやや強調した仕上がりとなる。実は、色収差のため、
B 画像は RG 画像と比較してピントが甘くなっている。そこで、B 画像では Default を選び、画像の濃淡をやや強調することで色収差の影響をさらに少なくした（図 6）。
ところで、今回の撮像では RGB の各画像

図3

Astronomik 社の RGB フィルターの分光透過率[3]を得るのに約 10 分もの時間をかけた。木星は自転が速いため、撮像に 10 分も時間をか

天文教育 2017 年 11 月号（Vol.29 No.6）

アクロマート屈折望遠鏡を超色消しにする方法－55－

けていると模様が結構移動してしまう。そこで、惑星画像を高度に処理するソフト『WinJUPOS』で自転補正（デローテーション）を行い、木星の RGB 各画像の中央経度をそろえてから RGB 合成を行った（図 7）。

図5

AutoStakkert2 で、撮像された画像のうち良像 30％だけをスタックした。

図 8

比較のためにカラーCCD カメラで撮像した木星画像。強烈な色収差によりぼやけた画像となっている。
図6

RegiStax で、スタックした RGB 画像にウェーブレット処理を行った。

図 7

RGB 各 画像 は撮像 時 間が 違 うの で 、WinJUPOS でその間の木星の自転を補正（デローテーション）して RGB 合成を行った。
図 9

本稿の方法で超色消しにした木星画像。

ほとんど色収差を感じないシャープな画像となっている。
天文教育 2017 年 11 月号（Vol.29 No.6）

－56－

■

投稿

■

ところで、最近の木星観測者は地球大気による色分散を補正するため、望遠鏡の焦点前面に薄いウェッジプリズムを入れて撮像している[5]。しかし、本稿の方法では RGB 画像を別々に撮像し、後で RGB 合成するため、地球大気による色分散は自動的に補正されており、そのような煩雑な処理を行う必要はない。
以上のことから、本稿の方法は、アクロマート屈折望遠鏡でも超色消し惑星画像が得られる非常に有効な手段であるといえる。現在、小口径アクロマート屈折望遠鏡は非常に安価に販売されており、天体観測の入門機となっている。そのため、本稿の方法を用いれば、図 10比較のため 25cm シュミットカセグレン望遠鏡で撮像した木星画像。
2.4

超色消しにする方法で得られた画像

中学、高校の天文クラブでも惑星の撮像観測が容易に行えるようになると考えられる。
3. 超色消し惑星画像の天文教育への応用

以下、本稿で解説したアクロマート屈折望

本稿の方法を用いると、アクロマート屈折遠鏡を超色消しにする方法で得られた木星画望遠鏡でも超色消し惑星画像が得られること像の評価を行う。

がわかった。しかし、実験を行ったのは口径

まず、図 8 に本実験で用いた口径 15cm、焦点距離 120cm のアクロマート屈折望遠鏡15cm の大口径のアクロマート望遠鏡であり、どちらかというと特殊な望遠鏡であった。にカラーCCD カメラを装着して撮像した木

一方、天体観測の入門機となっているのは星画像を示す。予想通り、強烈な青ハロが発小口径アクロマート屈折望遠鏡である。そこ生して、非常にぼやけた画像となっている。

で、口径 8cm、焦点距離 91cm の小口径アク

図 9 は本稿の方法で超色消しにした、図 8ロマート望遠鏡ではどの程度の惑星画像が得とほぼ同時刻の木星画像である。図 8 と比較られるか調べてみた。

して、ほとんど色収差を感じないシャープな画像となっており、予想通り「超色消し画像」が得られていることがわかる。
また、図 10 は口径 25cm のシュミットカセグレン望遠鏡で撮像した木星画像である。
図 9 と図 10 の比較から、本稿の方法で得られた木星画像は、屈折望遠鏡の高コントラストもあって、より大口径の 25cm のシュミッ

図 11

左は口径 8cm のアクロマート望遠鏡でトカセグレン望遠鏡にも劣らない画像となっ得た木星画像、右はほぼ同時刻に口径 30ていることがわかる。

cm の反射望遠鏡で熟練眼視観測者が描いた木星スケッチである。
天文教育 2017 年 11 月号（Vol.29 No.6）

アクロマート屈折望遠鏡を超色消しにする方法

図 12－57－

図 11（ 左）の画像に裏側の画像も加え、WinJUPOS で展開図にしたもの。

図 11（左）は口径 8cm のアクロマート望遠鏡で撮像し、本稿の方法で超色消しにした木星画像である。一方、図 11（右）は、ほぼ同時刻に、口径 30cm の反射望遠鏡を用いて熟練眼視観測者が描いたスケッチである[6]。
明らかに、両者の精細さはほぼ同等である。
ここまでの画質が得られれば、木星面の変化も容易にとらえられる。
図 12 は、図 11（左）の画像に裏側の画像も加え、WinJUPOS で展開図にしたもので

図 13

木星の大赤斑の中心経度の時間変化。

ある。このような展開図で木星の模様の経緯

小口径アクロマート望遠鏡でも大赤斑の経度を読み取れば、そのドリフトチャートを作度の加速度的増加がとらえられている。

成することができる。
図 13，14 はその一例で、前者は木星の大赤斑の中心経度の、後者は大赤斑の長径の経年変化である。近年木星の大赤斑は縮小傾向にあり、さらにその木星面上での経度は加速度的に増加しつつあるが[7]、本稿の方法を用いれば、わずか 8cm のアクロマート望遠鏡でもその様子をとらえることができる。
以上のことから、本稿の方法を用いれば、天体観測の入門機である小口径アクロマート

図 14

木星の大赤斑の長径の時間変化。誤差

望遠鏡でも、木星の模様の変化の追跡が十分は大きいが、小口径アクロマート望遠鏡で可能であることが示された。したがって、こも大赤斑の縮小がとらえられている。の方法は中学、高校の天文クラブに惑星の撮像観測への道を開く強力な手段になると考えられる。

天文教育 2017 年 11 月号（Vol.29 No.6）

－58－4.

■

投

まとめ稿

■

過率，

屈折望遠鏡は反射望遠鏡に対して、コントラストの高い画像が得られる、筒内気流が発生しないのでふたを開けてすぐに観測できるなどの利点を持つが、色収差が発生するという弱点がある。しかし、アクロマート屈折望
遠鏡でも赤、緑、青のフィルターで別々に惑

http://www.kyoei-osaka.jp/SHOP/baaderbuh3-uhcs317.html[5] 『月刊天文ガイド 2016 年 7 月号』，誠文堂新光社，p.81．
[6] 月惑星研究会のホームページ，
http://alpo-j.asahikawa-med.ac.jp/

星を撮像し、それらを PC 上で RGB 合成す[7] 堀川邦昭，（2015）『眼視による木星面模れば超色消し画像が得られると考えられる。

様 の 位 置 測 定 に つ い て 』， 天 文 月 報 ，

そこで、口径 15cm、焦点距離 120cm の安vol.108,pp.183-189．

価なアクロマート望遠鏡で木星を撮像し、上述の方法を試してみた。すると、口径 25cmのシュミットカセグレン望遠鏡にも匹敵する超色消し画像が得られた。さらに、口径わずか 8cm、焦点距離 91cm のアクロマート望遠鏡でも、口径 30cm の反射望遠鏡を用いた熟練眼視観測者のスケッチと同等の木星画像が得られた。
以上のことから、本稿の方法を用いれば天体観測の入門機である小口径アクロマート望遠鏡でも、木星の模様の変化の追跡が十分可能であることが示された。現在、小口径アクロマート望遠鏡は非常に安価に販売されている。そのため、この方法は中学、高校の天文クラブに惑星の撮像観測への道を開く強力な手段になると考えられる。
文献[1] 吉田正太郎著，（2005）『天文アマチュアのための屈折望遠鏡光学入門』，誠文堂新光社，pp.214-216．
[2] 友柚工房のホームページ，
http://www7a.biglobe.ne.jp/~tomoyu/hgopt/co22.htm[3] Astronomik 社の RGB フィルターの分光
透過率，
http://www.kyoei-osaka.jp/SHOP/astrono
mik-lrgb2c-317.html[4] Baader 社の UHC-S フィルターの分光透
天文教育 2017 年 11 月号（Vol.29 No.6）