望遠鏡

Question: 天体望遠鏡を発明したのは誰



望遠鏡（ぼうえんきょう）とは、遠くにある物体を可視光線・赤外線・X線・電波などの電磁波を捕えて観測する装置である。古くは「遠眼鏡（とおめがね）」とも呼ばれた。
観測に用いられる電磁波の波長により、光学望遠鏡と電波望遠鏡に大別される。電磁波を捕える方式による分類では反射望遠鏡と屈折望遠鏡がある。
概論
古典物理学や古典的な天文学においてはレンズや凹面鏡を用いて可視光線を収束させて高照度かつ高倍率の像を得る機器である。現在では、単なる幾何光学の範疇を超えて光子・ニュートリノ・重力子としての粒子及び電磁波やニュートリノ・重力波の波長領域を観測する装置全体を一般には望遠鏡と呼ぶ。特に、遠くにある物体が放つ、それらの粒子・波長を用いて物体像を拡大して観測を行うことを目的に、設計・製造された装置を狭義の望遠鏡とする。また、単に粒子（主に宇宙からの）の検出を目的とした装置も狭義の望遠鏡とすることがある。
基本
望遠鏡とは、カメラのレンズと同じようなものであると思えば分かりやすい。ただし口径の大きな対物レンズ（反射式においては反射鏡）と口径が小さい接眼レンズに分かれる。対物レンズは凸レンズであり、接眼レンズが凹レンズであれば正立像が得られる（ガリレオ式望遠鏡）。接眼レンズを凸レンズにすれば倒立像となる（ケプラー式望遠鏡）が、さらに大きな倍率が容易に得られる。これをそのまま天体に向ければ天体望遠鏡となる。
望遠鏡を望遠鏡たらしめているのはその光学系である。姿勢変化、温度変化、風向・風速の変化などが起こってもレンズや反射鏡など光学系の個々のパーツに振動、変形などの影響を与えないことが求められる。望遠鏡光学系をその支持機構ごと支え、天球上の任意の位置に向ける装置を「架台」と呼ぶ。架台はスムーズに駆動し、長時間にわたって高精度で天体を追尾できなければならない。天体が発する光は、一般に非常に弱く、詳しい分析に耐えるほどの光量を集めようとすれば、大望遠鏡を持ってしても何時間の露出が必要となることが珍しくないからである。近年、より深く宇宙を探査するために、ますます大型の望遠鏡や観測装置が必要とされるようになってきている。
大望遠鏡においては、巨大な光学素子をいかにコンパクトで軽量かつ堅牢な架台で支えるかが重要となってくる。架台がコンパクトで軽量になるほど、その駆動機構への負担が軽減され、望遠鏡全体を覆うドームや建物などの建設コストも下げられる。また、架台の堅牢性の向上にも繋がり、指向・追尾性能を向上させることにもなる。架台のコンパクト化を図るためには、反射望遠鏡においては、その主鏡の焦点口径比（F値）を小さくし、明るい光学系とすることが肝要である。近年の大望遠鏡は、F比の小さい主鏡を製作する技術が進歩したことによって、建設が可能となったとも言える。
歴史
ナポリのジャンバッティスタ・デッラ・ポルタの『博学史』（1589年、20巻）の17巻の10章が望遠鏡についての記述がある（ヨハネス・ケプラーの『屈折光学』（1611年）にもデラ・ポルタが20年前に望遠鏡を発明したと記述されている）。ネーデルラント連邦共和国のベックマン（ヤンセンの息子サカリアセンからレンズ研磨を習った）の日誌によると、1604年にミデルブルフの眼鏡職人サハリアス・ヤンセンがイタリア人の所有の1590年と書かれた望遠鏡を真似て作ったという。シルトリによると自分の客から作り方をならったオランダ、ミッテルブルフの眼鏡職人ハンス・リッペルスハイが「kijker」と命名した2枚のレンズ組み合わせた望遠鏡について1608年10月2日、特許申請をオランダ総督にした。10月14日にはAlkmaarのJ.アドリアンスゾーン・メチウス（Adriaanszoon Metius 、1571年 - 1635年　1598年からフラネカー大学教授）が特許申請を行なった（2年間改良していたという）。この同時申請のため特許はどちらにもおりなかった。リッペルスハイは双眼望遠鏡も作り、またマウリッツ総督の命により900フローリンで軍用望遠鏡を作った。日本においては近藤正斉の『外藩通書』によれば1613年（慶長18年8月4日）に「慶長十八年八月四日、インカラティラ国王ノ使者於駿城御礼申上ル…長一間程之遠眼鏡六里見之ト見ユ」とあり、イギリスのジェームズ1世の使いジョン・セーリスが徳川家康に献上のもの（現徳川美術館所蔵）が最古とされる。[1]
天体観測

ガリレオ・ガリレイはハンス・リッペルスハイの発明を知った後、1609年5月に1日で作った<b data-parsoid='{"dsr":[2719,2728,3,3]}'>望遠鏡</b>を初めて天体に向けた[2]。そのころの接眼レンズは凹レンズで正立像だが、倍率は低いものであった。その後は、目の能力を拡大するために、様々な光学の要素技術開発にともない、様々な種類の天体望遠鏡、フィールドスコープ、双眼鏡等が開発された。19世紀から20世紀にかけて発達した写真技術を使い、肉眼での観察から、より客観的な測定ができる天体観測が行われるようになった。20世紀に入って、電子工学の発展に伴い、光学系としての望遠鏡に附属する観測装置の開発が進んだ。光電効果を利用した光電測光器による光電測光技術が発達し、マイクロチャンネルプレートなどを使った暗視装置が誕生した。現在ではCCDイメージセンサを冷却して撮像する冷却CCDカメラによって100%近い光子を検出できるようになった。また、電磁波領域におけるレーダーや宇宙通信等の測定装置開発から、電波望遠鏡が誕生した。そして、宇宙技術の進展に伴い、人工衛星として宇宙空間に設置する宇宙望遠鏡へと発展を遂げた。それらの要素技術との組み合わせによって、ニュートリノ望遠鏡、重力波望遠鏡等も生まれ、21世紀初頭の現在、全ての波長に対する観測装置が出揃うことになった。
通信手段
文字コードを表示する信号機を遠方から望遠鏡で読み取る腕木通信に代表される欧米式通信方法、日本で江戸時代に始まり大正初期まで用いられた旗振り通信は、望遠鏡の発明と普及を前提とした通信における過去技術であった。
種類
天体望遠鏡
天体を観察・観測するために作られた望遠鏡。分解能と集光力の両方の性能が重視される。おおまかに分けて屈折式と反射式の2種類があるが、それぞれ一長一短がある。

地上望遠鏡
小型の望遠鏡に正立プリズムを付け、鳥や動物、地上風景などを主に観察・観測する物。軽量で防水設計になっていたり、機種によっては手持ちでの使用を考慮してあったりと、取り扱いが簡単になっていることが多い。

ナイトビジョン
淡い光を電気信号などにて増強するもの。軍事用などで使われる、ほぼ等倍率のものから、天体望遠鏡に取り付けて使うカメラタイプのものまで各種ある。

双眼鏡
基本的にはフィールドスコープを2つ並べて立体視できるようにしたものと考えて良いが、天体望遠鏡を2つ並べて、天体を見ることを前提に作られたものもある（双眼望遠鏡と呼ぶことが多い）。

単眼鏡
片手サイズの小さな望遠鏡。
電波望遠鏡
宇宙からやってくる微弱な電波を捉える望遠鏡。多くはパラボラアンテナの形をしている。

宇宙望遠鏡
軌道上に打ち上げられた望遠鏡。地球大気による電磁波の吸収や像の揺らぎがない。

組み立て式望遠鏡
天文教具として、誰でも手軽に組み立てられる望遠鏡が考案されている。レンズや反射鏡の研磨には、高度な熟練の技術が必要なため[注釈 1]、レンズ・反射鏡・接眼レンズ・鏡筒をセットにした教材が販売されている。趣味用だけではなく、天体観望用の解説書や星座早見環（鏡筒部に印刷された星図に、時刻や日付を合わせると、天の子午線上にある天体を見つけやすくするための、簡易星座早見盤）などもあるので、初めて天体観測や天体観望を行う人にもわかりやすい製品。
国内での主な初心者向けの、組み立て式望遠鏡を製造・販売している企業には以下のようなものがある。
オルビィス株式会社：望遠鏡工作キット「コルキット」。屈折式天体望遠鏡と反射式天体望遠鏡。以前キング商会として事業を営んでいた頃からの製品で、口径は5cmの屈折式と10cmの反射式のキットからなる。解説書が添付されているので、小学校高学年以上の人には組み立てられるはずということで、1970年代には雑誌『子供の科学』などでも紹介されていた。
学習研究社刊、『大人の科学マガジン』：Vol.11及びVol.19が天体望遠鏡。
星の手帖社：世界天文年日本委員会と共同開発したケプラー式屈折天体望遠鏡。15倍と35倍の2種類。団体販売を主目的にしている。最大の目的は、途上国などで理科教育支援などを行う青年海外協力隊や国内の科学館で行う天体教室向けの製品である。
脚注

注釈

出典

参考文献

小林浩一、光の物理、東京大学出版会、2001年
吉田正太郎『天文アマチュアのための望遠鏡光学・反射編』誠文堂新光社 ISBN 4-416-28813-1
吉田正太郎『天文アマチュアのための望遠鏡光学・屈折編』誠文堂新光社 ISBN 4-416-28908-1
日本物理学会編、宇宙を見る新しい目、日本評論社、2004年
関連項目

物理学 - 光学。
ぼうえんきょう座 - 南天の星座の1つ。
ハーシェルのぼうえんきょう座 - 現在は使われていない星座の1つ。
てれすこ - 落語の演目の1つ。語源については「テレスコープ（望遠鏡）」とする説が有力。
灯台
展望台
光学の要素技術
レンズ（収差低減のため蛍石レンズや異常分散レンズが使用されることがある）
鏡
フィルター
アンテナ - パラボラアンテナ - 八木・宇田アンテナ
最適光学
補償光学 - 補正板、コレクターレンズ、揺らぎ補正光学系、人工星装置
開口合成 - 干渉計
観測装置
プリズム - 解析格子 - 分光器
測光計
写真乾板 - 写真フィルム
撮像管 - CCDイメージセンサ
外部リンク