マクストフ望遠鏡
口径150mmのマクストフ・カセグレン望遠鏡

マクストフ（「マク」とも呼ばれる）[ 1 ]は、球面鏡と弱負のメニスカスレンズを組み合わせたカタディオプトリック望遠鏡の設計であり、すべての面がほぼ「球面対称」であるという利点を生かしている。[ 2 ]負レンズは通常、直径全体で望遠鏡の入射瞳に配置されます（一般に「補正板」または「メニスカス補正シェル」と呼ばれる）。この設計は、反射望遠鏡で見られるコマなどの軸外収差の問題を修正するとともに、色収差も修正します。1941年にソビエトの光学技師ドミトリ・ドミトリエヴィッチ・マクストフによって特許が取得されました。[ 3 ] [ 4 ]マクストフは、負レンズの球面誤差を使用して球面主鏡の反対の誤差を補正するというシュミットカメラのアイデアに基づいて設計しました。この設計は、一体型の副鏡を備えたカセグレン式望遠鏡で最もよく見られ、球面レンズを使用できることで製造が簡素化されています。マクストフ望遠鏡は1950年代からアマチュア市場で販売されています。

発明

ドミトリー・ドミトリエヴィチ・マクストフ

ドミトリ・マクストフは、1936年というかなり昔から、球面主鏡と負のメニスカスレンズを組み合わせるというアイデアに取り組んでいた可能性がある。当時の彼のマンギンミラーの機能に関するメモには、裏面に銀メッキを施した負レンズからなる初期のカタディオプトリックスポットライト反射鏡であるマンギンミラーのスケッチが含まれており、ミラー部分と負レンズが2つの要素に分かれているマンギンミラーのスケッチが含まれている。 [ 5 ]マクストフは、球面鏡と負レンズを組み合わせた以前の設計、ベルンハルト・シュミットの1931年の「シュミットカメラ」のバリエーションとして、1941年にこのアイデアを再び取り上げたようだ。[ 3 ] [ 4 ]マクストフは、レニングラードからの難民を乗せた列車に乗っているときに、複雑なシュミット補正板を全球面の「メニスカス補正板」に置き換えるというアイデアを思いついたと主張している。[ 6 ]マクストフは1941年5月、 [ 6 ] 8月、あるいは10月に設計特許を取得し、 [ 7 ] 1941年10月に「マクストフ・グレゴリアン」スタイルのプロトタイプを製作したとされている。 [ 7 ]マクストフは、色収差を補正するために純粋な同心球面対称形状から逸脱した弱い負のメニスカス形状を持つ単一タイプのガラスで作られた補正器である「アクロマート補正器」を使用するというユニークなアイデアを思いついた。[ 8 ]

同様の独立したメニスカス望遠鏡の設計も1941年に特許を取得しました。アルバート・バウワース（1941年の同心円メニスカス望遠鏡）、K.ペニング[ 9 ]、デニス・ガボール（カタディオプトリック非単中心設計）[ 10 ]です。戦時中の秘密主義により、これらの発明者は互いの設計を知ることができず、それぞれが独立した発明となりました。

派生設計

マクストフの1944年の設計は、初めて発表されたメニスカス望遠鏡の設計であり、広く読まれているアメリカ光学会誌に掲載されました。[ 11 ] [ 12 ] [ 7 ]これにより、プロとアマチュアの設計者は、ニュートン式、カセグレン式、広視野カメラの設計 など、さまざまなバリエーションを試し始めました

マクストフ・カセグレン式

マクストフ望遠鏡には、主鏡の焦点近くに凸面副鏡を搭載したカセグレン方式のものが数多く存在します。ほとんどのタイプは全口径補正器を使用しているため、それほど大型ではありません。これは、口径が大きくなるにつれて補正板が急速に大きくなり、重くなり、高価になり、最適な光学性能に達するまでの冷却時間が非常に長くなるためです。ほとんどの市販メーカーは、通常、口径を180 mm（7インチ）で止めています。

グレゴリーまたは「スポット」マクストフ・カセグレン

典型的な「グレゴリー」または「スポット」マクストフ・カセグレンにおける光路。

マクストフの1941年の設計ノートには、主鏡に面するメニスカスの凸面に銀メッキの二次「スポット」を備えた「折り畳み式」カセグレン式構造の可能性が検討されていた。[ 7 ]彼は、この構造により、学校での使用に適した密閉型で頑丈な光学系が実現できると考えた。[ 7 ]この設計は、ローレンス・ブレイマーの1954年製クエスター望遠鏡と、パーキンエルマーの設計者ジョン・グレゴリーの競合するマクストフ・カセグレン望遠鏡の特許に商業的に採用された。グレゴリーの設計の商業利用はパーキンエルマーに限定されていたが、 1957年発行のSky and Telescope誌にアマチュア向け望遠鏡の設計として掲載された。f /15とf /23のバリエーションがあります。今日製造されているマクストフ望遠鏡のほとんどは、このタイプの「カセグレン」設計（「グレゴリー・マクストフ」[ 13 ]または「スポット・マクストフ」と呼ばれる）で、全球面を使用し、副レンズとして補正レンズの内面に小さなアルミニウムスポットを備えています。これには構造が簡素化されるという利点があります。また、副レンズの位置合わせを固定し、回折スパイクの原因となる「スパイダー」が不要になるという利点もあります。欠点は、全球面を使用する場合、このようなシステムの焦点比がf /23を超える必要があることですf /15収差を避けるためです。[ 14 ]また、二次レンズの曲率半径が後側メニスカス面の曲率半径と同じであるため、光学系を補正する自由度が失われます。グレゴリー自身は、1秒後に、より速く（f /15マクストフ・カセグレン式望遠鏡は、収差を低減するために、前部補正面（または主鏡）を非球面化することで設計されました。この設計は、軸外収差をさらに低減するために、非球面レンズや追加のレンズを用いた他の設計へと発展しました。[ 15 ]このタイプのマクストフ・カセグレン式望遠鏡は、高い焦点比と狭い視野により、月や惑星の撮影、そして密集した球状星団や二重星の解像など、狭視野で高倍率の視野が有利となるその他の観測に適しています。

ミードETX「スポット」マクストフ・カセグレン。

初期のアマチュア天文用タイプは、1950年代にQuestar社によって導入されました。1970年代半ばには、大手メーカーによる量産モデルが導入されました。ロシアと中国の低価格な量産体制により、価格競争が激化しました。現在では、Explore Scientific 、Intes、Intes-Micro、 LOMO、Orion Optics、Telescope Engineering Company (TEC)、Vixen、Meade InstrumentsのETXシリーズ、そして台湾のSynta社製のCelestron、Sky-Watcher、Orion Telescopesシリーズなど、多くのメーカーがマクストフ・カセグレン望遠鏡を製造しています。

スポットマクストフ・カセグレン設計は、軍事、産業、航空宇宙分野で広く利用されてきました。すべての光学素子が恒久的に位置合わせされ、鏡筒アセンブリは環境的に密閉されているため、この設計は非常に堅牢です。そのため、機器が過酷な環境や高い重力加速度にさらされる追跡、遠隔視認、レーダー校正／照準合わせなどに最適です。

ルッテン・マクストフ・カセグレン

典型的なルッテン・マクストフ・カセグレンにおける光路

ルッテン・マクストフ・カセグレン（ルマクとも呼ばれる）[ 15 ]には、メニスカス補正鏡の内面に独立した副鏡が取り付けられており、市販のシュミット・カセグレンに見られる補正鏡/鏡ホルダー構成に似ている場合がある。これにより、補正鏡と副鏡の曲率を独立して変更することで、収差補正の自由度が増す。具体的には、副鏡を非球面化して、従来のスポット・マクストフよりもはるかに広い平坦視野と、軸外コマの低減を実現できる。副鏡を補正鏡に取り付けることで、回折スパイクも抑制される。このバージョンは、オランダの光学設計者ハリー・ルッテンの研究にちなんで名付けられている。

マクストフ・カセグレン式小口径補正鏡筒

典型的なマクストフ・カセグレン式小口径補正鏡筒における光路

マクストフは設計の中で、フルアパーチャ補正鏡の代わりに、主鏡の収束光錐内に小型のサブアパーチャ補正鏡を配置することで、同じ効果が得られることを指摘した。 [ 16 ] 1980年代には、デイブ・シェーファー[ 16 ]とラルフ・W・フィールド[ 17 ]がこのアイデアに基づいたサブアパーチャカセグレン設計を発表した。この設計は、フルアパーチャ補正鏡の質量と「冷却時間」を削減する。しかし、開放型で密閉されていない鏡筒という欠点があり、副鏡と補正鏡を保持するスパイダーアセンブリが必要となるため、回折アーティファクトによって画質に必然的に影響が出る。また、光が補正鏡を2回通過するため、関係する面数が増加し、良好な収差補正を実現することが困難になる。[ 18 ] [ 19 ]

マクストフ・ニュートン式

マクストフ光学系は、広い視野にわたって収差が最小限に抑えられたニュートン式構成で使用できます。コマ収差は、同様の標準ニュートン式望遠鏡の4分の1、シュミット・ニュートン式望遠鏡の半分です。[ 20 ]また、補正鏡に比例して小さな対角鏡を搭載した高焦点比を使用することで回折を最小限に抑えることができ、この設計により、遮るもののない高級屈折望遠鏡に近いコントラストと画質を実現できます（ただし、写真撮影に使用すると多少のケラレが発生します）。[ 21 ]マクストフ・カセグレン式望遠鏡と同様に、補正鏡板の質量により、光学系の全体直径は制限されます

マクストフカメラ

マクストフシステムは、シュミットカメラに類似した主焦点超広視野天体カメラの設計に使用できます。シュミットカメラと同様に、マクストフカメラも湾曲した焦点面を備えています。

参照

参考文献

  1. ^ポール・E・キンザー著『Stargazing Basics: Getting Started in Recreational Astronomy』ケンブリッジ大学出版局、2015年、43ページ
  2. ^ジョン・J・G・サヴァード、「雑感」
  3. ^ a bジョン・ウッドラフ (2003). Firefly Astronomy Dictionary . Firefly Books. p.  135 . ISBN 978-1-55297-837-5。
  4. ^ a bマクストフ設計の進化
  5. ^ドミトリー・マクストフ：男と彼の望遠鏡
  6. ^ a bアームストロング、EB、「幾何光学とシュミットカメラ」、アイルランド天文学ジャーナル、第1巻（2号）、48ページ
  7. ^ a b c d e「ドミトリー・マクストフ：男と彼の望遠鏡 エドゥアルド・トリグボフとユーリ・ペトルニン著」 2012年2月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年3月24日閲覧。
  8. ^ダニエル・J・シュローダー (2000).天文光学. エルゼビア・サイエンス. p. 202. ISBN 978-0-12-629810-9。
  9. ^フリッツ・ブレチンガー、バートラム・アハトナー（2005年）。『光学システムハンドブック 第4巻：光学機器概説』Wiley、p.806、ISBN 978-3-527-40380-6。
  10. ^ルドルフ・キングスレイク (1978).レンズ設計の基礎. アカデミック・プレス. p. 313. ISBN 978-0-12-408650-0。
  11. ^ 「マクニュートの歴史」、company7
  12. ^ Maksutov, Dmitri Dmitrievich (1944年5月). 「新しいカタディオプトリックメニスカスシステム」. Journal of the Optical Society of America . 34 (5): 270. Bibcode : 1944JOSA...34..270M . doi : 10.1364/JOSA.34.000270 .
  13. ^ Mullaney, James (2007年5月26日). 『天体望遠鏡と双眼鏡の購入者とユーザーガイド』 Springer. p. 46. ISBN 9781846287077。
  14. ^バリル、マルク・ルネ著。「写真視覚マクストフ・カセグレン望遠鏡」。この設計は便利ですが、光学系の何らかの要素に非球面補正を適用しない限り、f/15を超える焦点比に制限されます
  15. ^ a bハリー、ラッテン;ファン・フェンローイ、マーティン (1988)。望遠鏡光学系: 評価と設計。バージニア州リッチモンド：ウィルマン・ベル。ISBN 0-943396-18-2。
  16. ^ a bムーア、パトリック（2002年6月26日）. More Small Astronomical Observatories . Springer. p. 229. ISBN 9781852335724。
  17. ^ロジャー・W・シノット編（1981年8月）。「サブアパーチャーコレクター付きマクストフ望遠鏡」 Sky & Telescope誌、  166～ 168ページ。2009年9月20日時点のオリジナルよりアーカイブ
  18. ^ Sacek, Vladimir. 「カタディオプトリック望遠鏡」 . telescope-optics.net . アマチュア望遠鏡の光学系に関する注記. 10.2.1.
  19. ^ Mollise, Rod (2009年2月28日). 「新しいCATの選択と使用：シュミット・カセグレン式望遠鏡やその他のカタディオプトリック望遠鏡を最大限に活用する」Springer. p. 103. ISBN 9780387097725。
  20. ^ルッテン、ハリー GJ; ヴァン・フェンローイ、マーティン AM (1988).望遠鏡光学：評価と設計. ウィルマン・ベル. ISBN 9780943396187。
  21. ^ Mollise, Rod (2009年2月28日).新しいCATの選択と使用. Springer. p. 101. ISBN 9780387097725。
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