反射屈折望遠鏡

カタディオプトリック式望遠鏡：レンズと鏡の協奏

カタディオプトリック式望遠鏡、あるいは反射屈折望遠鏡は、その名の通り、レンズと鏡の両方の特性を活かした光学系を持つ望遠鏡です。レンズによる屈折と鏡による反射という異なる光学現象を巧みに組み合わせることで、従来の屈折式や反射式望遠鏡では達成が困難だった高性能を実現しています。

「カタディオプトリック (Catadioptric)」という名称は、「Catoptric」（反射光学）と「Dioptric」（屈折光学）を組み合わせた造語であり、この望遠鏡の光学系の本質をよく表しています。基本的な光学系と、球面収差やコマ収差といった光学収差を補正するための補正レンズの組み合わせは多様で、様々な設計思想に基づく望遠鏡が開発されてきました。

主要なカタディオプトリック式望遠鏡の種類

以下、代表的なカタディオプトリック式望遠鏡とその特徴を紹介します。

1. シュミット式望遠鏡:

ベルンハルト・シュミットが発明したこの望遠鏡は、球面主鏡と、その前面に配置された高次非球面補正レンズが特徴です。この補正レンズにより、球面収差やコマ収差を効果的に除去し、広視野かつ高解像度の画像を得ることができます。シュミットカメラとしても広く知られており、天体写真の撮影に多く用いられています。しかし、像面湾曲が大きかったり、鏡筒が長くなるなどの欠点もありました。

2. ライトシュミット式望遠鏡:

シュミット式望遠鏡の欠点を改善するために考案された形式で、像面湾曲や鏡筒の長さを軽減することに重点が置かれています。具体的な改良点は設計によって様々ですが、よりコンパクトで使いやすい望遠鏡を目指した設計がされています。

3. シュミットカセグレン式望遠鏡:

カセグレン式望遠鏡をベースに、主鏡と副鏡を球面鏡で構成し、製造の容易さを追求した設計です。球面鏡化によって生じる収差は、シュミット式と同様に高次非球面補正レンズで補正します。大口径でありながらコンパクトで、比較的安価に製造できるため、多くの市販品が存在します。

4. マクストフカセグレン式望遠鏡:

シュミットカセグレン式望遠鏡と同様に主鏡と副鏡を球面鏡で構成しますが、シュミット式補正レンズの代わりにメニスカスレンズを用いています。このメニスカスレンズは、主鏡と副鏡の間に配置されることが多く、収差補正と同時に、副鏡を兼ねることもあります。製造コストが低く、高精度なものが作りやすいというメリットがあります。近年は、メニスカスレンズから副鏡を独立させるなど、設計の自由度を高めた改良型も登場しています。

5. シュミットニュートン式望遠鏡:

ニュートン式望遠鏡をベースに、放物面主鏡の代わりに球面主鏡を使用し、開口部に取り付けたシュミット補正板で球面収差を補正します。ニュートン式と比較して、製造が容易で安価に製作できます。

6. マクストフニュートン式望遠鏡:

ニュートン式望遠鏡をベースに、放物面主鏡の代わりに球面主鏡を使用し、開口部にマクストフカセグレン式と同様のメニスカスレンズを用いた形式です。

7. ベーカーナンシュミット式望遠鏡:

シュミット式望遠鏡の補正板を、3枚の補正板に置き換えた形式です。広い視野角を確保できるため、広範囲の観測に適しており、人工衛星の追尾観測などに用いられてきました。

8. 準リッチー・クレチアン式望遠鏡:

リッチー・クレチアン式望遠鏡に補正レンズを追加したカタディオプトリック式望遠鏡です。リッチー・クレチアン式の特徴である優れた収差補正性能に加え、補正レンズによる更なる収差補正が施されています。

これらの様々なカタディオプトリック式望遠鏡は、それぞれに長所と短所を持ち、用途や目的に合わせて最適なものが選択されます。天体観測技術の進歩に伴い、今後も新たな設計思想に基づいた望遠鏡が登場することが期待されます。

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