シュミット式望遠鏡

シュミット式望遠鏡：広視野と高解像度を両立した革新的望遠鏡

シュミット式望遠鏡は、反射屈折[[望遠鏡]]の一種であり、球面主鏡と、球面収差、コマ収差、非点収差を補正する特殊な薄型補正レンズ（補正板）を組み合わせることで、広視野かつシャープな画像を得られるように設計されています。写真乾板、フィルム、そして現代ではCCDやCMOSセンサーといった検出器を用いて観測を行います。像面は主鏡の球面中心に位置するため、検出器は湾曲した形状にする必要があります。

シュミット式望遠鏡の大きな特徴は、その優れた結像性能にあります。他の多くの望遠鏡では、視野周辺部で像の歪みやぼけが発生しますが、シュミット式では中心から周辺部まで均一にピントが合い、非常にシャープな画像が得られます。このことから、1988年には吉田正太郎氏によって「微光天体の掃天に必要不可欠で、天体観測における世紀の大発明」と評されました。

しかし、鏡筒の長さは焦点距離の約2倍となり、大型の架台が必要になります。また、補正板の口径が大きくなると色収差が増大し、シャープな像が得られる波長範囲が狭まります。そのため、大型のシュミット式望遠鏡では、色収差を低減するために2枚構成の補正板を用いるものもあります。

シュミット式望遠鏡は、主に写真撮影を目的として設計されているため、「シュミットカメラ」と呼ばれることも多いです。しかし、天文学者の間では「シュミット式望遠鏡」という呼び方が一般的です。

シュミット式望遠鏡の発明

シュミット式望遠鏡の発明には、ベルンハルト・シュミットの類まれな研磨技術と独創的な発想が大きく貢献しました。シュミットは、従来のカセグレン式[[望遠鏡]]で使用されていた複雑な非球面鏡の研磨に苦労し、球面主鏡を用いた簡便な設計を目指しました。

彼は球面主鏡を用いたカセグレン式[[望遠鏡]]を製作し、その経験から「光路長一定の条件」を満たすことで球面収差を除去できることを発見しました。さらに、軽量で扱いやすい平行平面板を非球面形状に研磨し、主鏡の前に配置することで、球面収差だけでなくコマ収差も除去することに成功しました。この革新的な設計に関する論文は、1932年に発表され、世界的な注目を集めました。

その後、ユルィヨ・バイサラがシュミット式望遠鏡の優れた性能を改めて示し、世界中にその存在を広めました。バイサラはさらに、像面湾曲を低減させたライトシュミット式望遠鏡を開発しました。

代表的なシュミット式望遠鏡

シュミット式望遠鏡は、世界中の多くの天文台で利用され、数々の重要な天体観測に貢献してきました。代表的な例としては、以下のものが挙げられます。

カール・シュヴァルツシルト天文台 (134cm): 1960年完成。シュミット式望遠鏡としては世界最大級。
サミュエル・オシン望遠鏡 (126cm): パロマー天文台に設置。
UKシュミット式望遠鏡 (124cm): オーストラリアのサイディング・スプリング天文台に設置。
東京大学木曽観測所 105cmシュミット望遠鏡 (105cm): 日本最大級のシュミット式望遠鏡。
* ウプサラ大学ウプサラ天文台クビスタベリ観測所 100/135/300cmシュミットカメラ (100cm): 『ウプサラ銀河カタログ』(UGC)の作成に貢献。

他にも、アマチュア向けの小口径シュミット式望遠鏡が数多く販売されています。

まとめ

シュミット式望遠鏡は、その優れた光学性能と広視野から、天体観測において重要な役割を果たしてきました。今後も、天文学研究の発展に大きく貢献していくことが期待されます。

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