天体の拡大撮影(1)                                     (2011.1)

 月や惑星の撮影方法(主に月ですが)について、まとめておきます。
 一眼レフカメラ中心の話になりますが、お持ちの方はチャレンジしてみましょう。


直焦点撮影と拡大撮影の光学系(理論編)

(1)直焦点撮影



対物レンズ(対物鏡、主鏡)のみによる、最もシンプルな撮影方法。
カメラのレンズを望遠鏡の主鏡に置き換えたものです。
像の大きさは主鏡の焦点距離(図のf)のみにより、

 像の大きさ=f(主鏡の焦点距離)×θ(天体の視直径;単位ラジアン)  です。

 360°=2πラジアンなので、月(平均視直径0.518°)の場合は
 月面像の大きさ=f×(2π×0.518/360)=0.009041×f ≒ 0.9f/100

となり、大雑把には焦点距離の100分の0.9倍程度となります。
焦点距離1000mmの天体望遠鏡ならば、約9mmの月面像が得られます。

主鏡と撮像面の間に何もはさまないという意味で、極めて潔い光学系ですが、
対象物がこれでちょうど良い大きさになることはあまりないかもしれません。
そこで何らかの方法で主鏡による直焦点像を拡大する必要が出てきます。


(2)テレコンバーター(負の光学系)による拡大光学系


 
カメラメーカーやレンズメーカーから発売されているもので、基本的に凹レンズ系(負の焦点距離)を
直焦点位置よりも対物レンズ側に配置し、像を拡大するものです。
基本的には、お手持ちのカメラメーカーの純正品または、
そのカメラメーカー用に作られたサードパーティ製のものを使うことになると思います。
像の平坦性、解像力等の低下がそれほど無いように配慮されて設計・製作されたものが多いので
良い結果が得られる確率は高いと思われます。拡大率は×1.4、×1.7、×2等があります。
重ねて使えるタイプはそれらの積の拡大率を得ることができます。
×1.4のテレコンバーターを二枚重ねれば、1.4×1.4=2倍となります。
撮像面全体に月を配置したい場合や、中程度の部分拡大撮影したいときに使います。
 デメリットとしては、露出時間が長くなるので気流との兼ね合いで
キレのある像を得るためにはむしろ低拡大率で早いシャッターを切った方がいい場合もあるかもしれません。
この辺りは、その日の条件次第で実際に試してみるしかありません。


(3)アイピース(正の光学系)による拡大光学系

 

アイピース(接眼鏡)や拡大撮影用に作られた「拡大撮影用レンズ」などの凸レンズ系(正の焦点距離)を
直焦点像の後方に置いて直焦点像を拡大する方法です。

 この場合の拡大率mは、上図で     /a

 またレンズ公式より            (1/a)+(1/b)=1/f3     (f3はアイピースの焦点距離)

 よって、                    =(b/f3)-1

となります。アイピースと撮像面との距離bを大きくすれば拡大率は増すことになりますが、
実際にはカメラアダプターの長さとの関係でそれほど大きくはできません。
また、f3(アイピースの焦点距離)が短い程、拡大率は上がることが分かります。

 デメリットとしては、観察用アイピースの場合は像の平坦性(中心と周辺でのピントのズレ)に
問題がある可能性が大きいので、全面にピントが合うかどうかは撮影してみて判断します。
拡大撮影に特化したレンズを使った方が良い結果を得るケースは多いと思います。 

では実際に組みつけしてみましょう。

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