パート11 - 望遠鏡をレンズとして使用

長い焦点距離とさらに長い焦点距離が必要な場合、カメラに写真レンズを取り付ける代わりに天体望遠鏡を接続する方が良いことがしばしばあります。

Part 11: 望遠鏡をレンズとして使用する

天体写真家は、長い焦点距離を求める欲求に満ちています。その理由は簡単に見つけられます：多くの天体は、その大きな距離のため、非常に小さく見えたり、さらには微小に見えたりします。それらを詳細でフレームいっぱいに記録したい人が、対応する小さな画角を持つ長い焦点距離を避けることはできません。

すべてのミラーレスカメラメーカーは、望遠レンズのオファーを通じて、長い焦点距離を求める要望に応えています。その範囲は部分的に600ミリまで広がり、デジタル一眼レフカメラのアクセサリープログラムには800ミリのレンズさえ存在します。基本的には、これらの「スーパー望遠レンズ」を使用すれば、この焦点距離のレンズの光学性能が1:4.0および1:5.6で非常に優れていることが破壊的によくわかります。ただし、これらのレンズの購入費用が高額であり、最悪の場合、高い4桁数または5桁数のユーロ額を占めることがあるため、それを購入することになるでしょう。

これらの望遠レンズは、主にスポーツ、動物、レポート写真の分野で人気がありますが、特に天体写真家向けに設計されているわけではありません。高価な価格への返礼として、これらのレンズは全開放時でも卓越した描写品質を提供します。

しかし、このようなスーパー望遠レンズを単なるレンズシステムに依存させることは公平ではありません。顧客の要求を満足するため、これらのレンズには、オートフォーカスシステム、調整可能な絞り、"近距離"写真のための複雑な補正、そしてしばしば画像の手振れ補正機能が備わっています。これらはクラシックな写真撮影にとって重要で便利な機能ですが、天体写真にとっては本質ではなく、コストはかかります。

高価格には、ユニバーサルに使用可能な望遠レンズを構築するために必要な多くのレンズも含まれています：このようなレンズには、しばしば最大18枚のレンズが組み込まれています。



天体写真で使用される望遠レンズ。



天体写真を行いたい場合、高価な望遠レンズの代わりに、天体望遠鏡を使用することができます。ただし、この時点であまりに大きな期待を抑えたいと思います：写真的な描写性能が高い天体望遠鏡であっても、ディスカウンター価格では入手できません。

しかし、望遠鏡が多くのレンズ（またはレンズの代わりに鏡）を含んでおり、オートフォーカスや画像の手振れ補正機能を提供せず、絞りすら持っていないことを考えると、価格は完全な写真レンズよりもずっと安価です。また、上限を定める焦点距離がほとんどないため、800ミリを超える焦点距離も手ごろなアマチュア天体望遠鏡でカバーすることができます。一般的なアマチュア向けの天体望遠鏡は、開口比（絞り）が1:10である約4000ミリまでの焦点距離まで対応しています。

テレフォトレンズと望遠鏡の違いを表にまとめましょう：

望遠鏡の数値の意味は何ですか？

写真レンズの指標は焦点距離と明るさ、すなわち最大の調整可能な絞り口径です。真剣な写真家なら、これらの数値に精通しているでしょう。

一方、天文学者は、開口数、つまり入射瞳の直径（前玉または主鏡）に関心を持ち、しばしばこれをインチ（略称“)を使用して表します。一方、焦点距離はそれほど重要ではありません。

たとえば、次のような望遠鏡が提供されている場合：8" Schmidt-Cassegrain, F/10、明確な意味は次のとおりです：

この望遠鏡は「Schmidt-Cassegrain」という形式の反射望遠鏡です。その開口数は8インチです。8インチは約200ミリに相当します（1インチ＝25.4ミリ）。開口比（つまり絞り）は1:10です。焦点距離はこの中から求めなければなりません：10＊200mm＝2000ミリ！

時折、開口数と焦点距離だけが表示されることもあります。たとえば、(古い) 望遠鏡の筐体に次のように記されている場合：D 75 mm F 1200 mm。 これは、前玉の自由直径が75ミリメートル、焦点距離が1200ミリメートルであることを意味します。絞りはその後の計算で1:16（1200÷75）になります。



この望遠鏡は、レンズ筐体に“D155mm”と“f 7”（矢印）という表記がされています。したがって、直径は155ミリメートルであり、開口比（絞り）は1:7です。乗算により、焦点距離が1085ミリメートルになります。

イメージングのエラー

ほとんどのアマチュア望遠鏡は主に視覚観察用に設計されています。写真撮影に使用すると、次の問題が発生する可能性があります:

ビニェッティング – 望遠鏡が照らす画像円が、センサーフォーマットの対角線よりも小さいために生じる暗い画像の角。多くの望遠鏡は、「フルサイズ」（24 x 36ミリメートル）センサーを十分に照らすことができるものは少ないです。より小さいセンサー（APS-Cフォーマット）では、使用可能な望遠鏡の選択肢がはるかに多くあります。



このプレアデス星団の写真は、フルサイズカメラが望遠鏡に接続された後に撮影されました。明らかに望遠鏡はセンサーを完全に照らすことができないため、強いビニェッティングが証明しています。



球面収差 – 「焦点面」が平面でなく、球の表面である場合、望遠鏡は球面収差に苦しんでいます。使用される撮像センサーが大きいほど、焦点が的確に中心部に合わせられた場合、画像の周辺で星の不鮮明さがますます目立つようになります。

「焦点面補正レンズ」と呼ばれる、通常2枚レンズからなるシステムは、球面化された画像を平坦にし、それにより全体の画像のシャープネスを向上させます。焦点面補正レンズは、各望遠鏡光学系に合わせる必要があります。つまり、厳密には球面収差を持つすべての望遠鏡型には、実際にはそうではないが、適切な焦点面補正レンズが備わっているはずです。



焦点面球面収差により、画像の周辺にある星が不鮮明になります。画像の中心部に焦点を合わせると、画像の周辺の星が不鮮明になります。



画像の角の不鮮明さ – 画像の中心に焦点を合わせる際に、周辺の画像領域に球面収差（上述）による不鮮明さだけでなく、その他の深刻な画像エラー、つまり「収差」が発生する可能性があります。主に「コマ」が星の画像を角の不鮓にさせます。

例えば、ニュートンミラー望遠鏡は光軸から離れたところでシステム的にコマに苦しんでいます。レンズシステム（「コマ補正レンズ」）の使用により、画像の品質を端から大幅に向上させることができますが、限界があります。



星が尾を引いた小彗星のように見える場合、それはコマと呼ばれる画像エラーの結果です。



焦点面の位置 – 一部の望遠鏡では、一定距離離れた被写体に接続された一眼レフカメラで鮮明な画像が得られない場合があります。これは特にニュートン構造の望遠鏡に当てはまります。このような場合、オキュラーエクステンダーをよりフラットなモデルに交換することで、カメラを焦点面に持参する必要があります。

望遠鏡はレンズの代替になりますか？

提示された可能性のある画像エラーを読み直した場合、この質問が再び考えられるかもしれません。したがって、簡単な要約:

1. 天文望遠鏡はレンズではありません；ほとんどは視覚観察に適しており、写真撮影については制約があります。どの望遠鏡がカメラを接続した際に優れた結果をもたらすかについての議論は、「天体写真と空の写真」シリーズのチュートリアル第13号で行われます（「天体写真に適した望遠鏡はどれですか」）。
   
   
2. 多くの望遠鏡型では、画像の周辺部に画像エラーが発生する可能性があることに注意する必要があり、すべての場合において修正することができるレンズシステムは存在しないかもしれません。一部の望遠鏡光学系は、デジタル一眼レフカメラのセンサーを端から完全に照らすことに問題があります。その影響は、センサーサイズが約14 x 22ミリメートルであるクロップカメラにも及びますが、フルサイズカメラ（センサーサイズ24 x 36ミリメートル）により強く影響します。従って、フルサイズカメラを望遠鏡に取り付ける場合には、センサー全体に良好な画像を提供できるごく少数の望遠鏡モデルに頼る必要があります。
   
   
3. 500ミリメートル以上の焦点距離の場合、スーパーテレオブジェクティブのコストを考慮する場合、望遠鏡以外に選択肢はありません。
   
   

焦点距離の延長

望遠鏡の焦点距離を延長するために、「バーローレンズ」と呼ばれるレンズが提供されています。これらはフォトレンズのテレコンバーターのように機能し、望遠鏡とカメラの間に取り付けられます。モデルによっては、1.5〜5倍の延長係数が得られます。

典型的な2倍の延長係数は、望遠鏡の効果焦点距離を倍増させるが、開口比を2段階減少させます。つまり、800ミリメートルの焦点距離とF値1：4.0の望遠鏡から、1600ミリメートルの焦点距離とF値1：8.0の光学系になります。したがって、露出時間は4倍になります！1.5倍のバーローレンズは、前述の望遠鏡を1200ミリメートルの焦点距離（約）とF値1：5.6の光学系に変換します。つまり、撮影するためには、テレコンバーターを使用しない場合と比較して露出時間を倍にする必要があります。

バーローレンズのポジティブな副作用は、カメラが中心部のみを撮影するようになり、画像の周辺部外の画像エラーが発生し、消失します。



長焦点の望遠鏡によるフルサイズカメラの月の撮影。望遠鏡はセンサーを完全に照らしておらず、その結果、ビネティングが発生しています。

同じカメラが同じ望遠鏡に取り付けられた場合、バーローレンズによる焦点距離の延長後に完璧な画像が生成されます。この焦点距離の拡張により、クレーターのより大きな描写が可能になりました:

焦点距離の短縮

バーローレンズの逆も存在して、有効焦点距離を短縮するレンズシステムがあります。これは「シャープリーレンズ」、「フォーカルリデューサー」または単に「リデューサー」と呼ばれ、望遠鏡とカメラの間に取り付けられます。0.8から0.33のファクターを持つさまざまなモデルがあります。

絞り比（絞り）は焦点距離と同じ比率で変更され、つまり、シャープリーレンズを使用することにより、より高い光量としたがって露光時間を短縮できます。

一部のシャープリーレンズは、同時に視野平坦化レンズの機能も持っており、湾曲したシャープネス「面」を平坦な面に変えることができます。これは、これらのシャープリーレンズが開発された特定の望遠鏡にのみ当てはまり、すべての望遠鏡に一般的に適用されるわけではないことを意味します。

シャープリーレンズを使用する際の問題点は、チップに投影される画像が縮小されることで、したがって、画像領域外であった部分が表示され、中心以外の可能な画像の弱点が強調されるということです。



焦点距離の長い望遠鏡でフルサイズカメラを使用して撮影された月の写真です。センサーの照明が不十分です（黒い画角）。

焦点距離をシャープリーレンズで短縮した後の同じ望遠鏡に同じカメラを取り付けた場合、クレーターの像のサイズが小さくなり、暗い周辺の発色が強くなります！この組み合わせは無駄です:

カメラの接続

デジタル一眼レフカメラ（DSLR）を望遠鏡に接続するには、望遠鏡に口径2インチ（= 5.08センチ）のアイピースアダプターが必要です。初心者向けの望遠鏡によくある口径1.25インチの接続は適していません。なぜなら、こちらの口径はDSLRセンサーの照明に十分ではなく、激しい暗部の発生を引き起こす可能性があるからです。バーローレンズを使用すれば全画面を照らすことができるかもしれませんが。

一般に、市販されているほとんどの望遠鏡には必要な2インチアイピースアダプターが付属しており、視覚観測には2インチのアイピースが差し込まれますが、撮影ではこのアイピースは使用されません。代わりに、アイピースの代わりにカメラをアイピースアダプターに挿入します。これにより、撮影センサーが望遠鏡の焦点面に配置されるため、「フォーカル写真」と呼ばれています。

光学部品を持たない2つの機械的部品が必要です：

T2アダプター – 片側に使用するカメラに合ったバヨネット接続、もう片側に標準化された「Tネジ」が付いています。一般的なカメラマウント用のT2アダプターが提供されており、例えば、キヤノンEOS、ニコンF、ペンタックスKなどのカメラマウント用があります。したがって、自分のカメラに適したT2アダプターを調達する際には、使用しているカメラに適したものを購入することが重要です。

T2アダプターの異なるカメラシステム向けの提供業者へのリンク：

http://www.baader-planetarium.de/sektion/s17a/s17a.htm#t2

2インチハウジング – このハウジングには直径2インチがあり、背面に「Tネジ」があります。これにより、T2アダプターに取り付けられます。

2インチハウジング（「スリーブコネクター」とも呼ばれる）の提供業者へのリンク：

http://www.baader-planetarium.de/sektion/s08/s08.htm#+16

フルサイズカメラユーザーは、通常のT2アダプターの開口径が（直径38ミリメートル）小さすぎて暗部を生じる可能性があるため、異なるソリューションを検討する必要があります。Canon EOS用に特別な部品（Canon EOS用）を使用することで、T2アダプターと2インチハウジングを置き換え、より大きな開口径（直径47ミリメートル）を提供することができます。

フルサイズカメラ向けの「2インチからCanon EOS変換アダプター」の提供業者へのリンク：

http://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p260_Adapter-von-2--auf-EOS-Bajonett---volle-EOS-Oeffnung-.html

左にはキャノンEOSバヨネット付きのT2アダプターが、中央には2インチハウジングがあります：

2インチハウジングを取り付けたデジタル一眼レフカメラとアイピースアダプター：

2インチハウジングはアイピースの代わりに望遠鏡のアイピースアダプターに挿入されます：





エクステンションチューブ – レンズ望遠鏡（屈折望遠鏡）の場合、アイピースアダプターを十分に引き出すことができず、焦点面に到達できない場合があります。その場合、1つまたは複数の2インチエクステンダーチューブを使用する必要があります。

フォーカス

天体望遠鏡ではオートフォーカス機能がないため、最適な焦点位置を手動で見つける必要があります。それはおそらく聞こえるほど簡単ではありません。というのも、現代の一眼レフカメラの焦点面はそのために作られていないからです。つまり、カメラビューファインダーを覗き込んでシャープさを視覚的に評価するだけでは不十分です。

基本的に、フォーカシングは望遠鏡のフォーカスボタンによって行われます。一部の望遠鏡では、アイピースアダプターの長さを変更し、他の望遠鏡では望遠鏡内の主鏡を軸方向に移動させます。

有効な撮影焦点距離が長いほど、光学系が明るいほど（つまり、開口比または開口比の逆数が小さいほど）、焦点を合わせる余地が少なくなります。温度変化によってフォーカス位置が変わることがあります。したがって、調整されたフォーカスは観測夜中に複数回チェックし、必要に応じて修正する必要があります。

1. ライブビューのないカメラ

ライブビュー機能のないカメラは不利です。最も簡単な場合は、ビューファインダーで明るい星をできるだけシャープに合わせます。その後、スターが過度に露光されない相対的に短い露出時間でテストショットを撮影します。撮影の結果は、画像の一部が表示された最大倍率を常に使用して、カメラのディスプレイで確認する必要があります。

繰り返し画像を確認することで、徐々に最適な焦点に向かってシャープをゆっくり調整できます。最適な焦点を超えて何度も移動してから、逆方向に補正すると、最適な位置がどこにあるかを知るために役立ちます。つまり、最適な焦点を周囲から見つけるのです。

カメラがノートパソコンに接続されている場合、この作業を簡単にするソフトウェアの使用をお勧めします。「ImagesPlus」というソフトウェアは、アストロ分野での焦点合わせに非常に役立ちます。ImagesPlusのカメラ制御モジュールは、およそ70ドルでhttp://www.mlunsold.comで販売されています。デモ版はソフトウェアの著者からリクエストできます。

「ImagesPlus」で星に焦点を合わせる：





アストロ分野専用ではありませんが、星のシャープネスを信頼性高く判断することができるソフトウェアである「DSLR Remote」も有用です。このソフトウェアは約95ドルでhttp://www.breezesys.com/DSLRRemotePro/index.htmから入手できます。15日間利用可能なバージョンもダウンロードできます。どちらのソフトウェアパッケージも英語で提供されています。

「DLSR Remote」を用いた星の焦点合わせ：

2. ライブビュー機能付きカメラ

ライブビュー機能を使用すると、焦点合わせはほぼ子供の遊びになります。明るい星は画面中央に配置され、フォーカスはビューファインダーでおおまかに合わされます。その後、ライブビュー機能を起動し、カメラのディスプレイで最大倍率で星を確認します。望遠鏡のフォーカスボタンを押すことで、最適なシャープネスが非常に迅速かつ確実に見つかります。

さらに便利になるのは、接続されたノートパソコンのモニターにライブ映像を表示できる場合です。ライブビュー付きのキヤノンEOSカメラ（EOS 1000D、450D、40D、5D Mark II、1D Mark III、1Ds Mark III以降）には、それに必要なソフトウェアと接続ケーブルがカメラに同梱されています。

この種の焦点合わせは、3番目のクラス程度までの星、月、太陽（フィルターを使用）、明るい惑星に対して素晴らしい成果を上げます。

Canon EOS 450Dでの月のライブビュー。ライブビュー機能は、望遠鏡でカメラの焦点合わせに大きな助けとなります：

ノートパソコンの画面でのライブビュー：簡単で迅速かつ正確な焦点合せはありません：

手ぶれのリスク！

長焦点距離の使用は手ぶれによる不鮮明の大きな危険を伴います。完璧な焦点合わせでも、写真は不鮮明になる可能性があります。問題は、露光直前または中に、カメラのミラーショック及びシャッター動作からくるものです。

望遠鏡を支えているマウントと三脚の組み合わせがどれほど安定しているかに応じて、こうした微小な振動もシャープネスに悪影響を及ぼす可能性があります。

• ミラーショック – シャッターを起動する直前に迅速に上昇するミラーから生じる影響は、カメラの「ミラーロック」をオンにすることで回避できます。シャッターを1回押すだけで、ミラーが上に倒れます。その後、ミラーからの振動が収まるまで数秒待ち、露出を開始するために2回目のシャッターを切ります。

当然ながら、ケーブルまたはリモートシャッターを使用することで、カメラのシャッターボタンを押すことによる振動を避ける必要があります。



Canon EOS 40Dのメニューでミラーロックがオンになっている様子。



• シャッター動作 – 避けることはできません。シャッターが露出を制御しています。シャッターの動きが場合によっては不鮮明な画像をもたらすことは何度も確認できました。その場合、より安定したマウントが必要となります。カメラモデルによっては、ライブビュー機能をオンにした状態でカメラを起動することを試すこともできます。そうすると、シャッターの動作が部分的により「滑らか」になります。

サンプル写真

この月の写真はほぼトリミングされておらず、3700ミリの焦点距離とフルサイズDSLR（キヤノンEOS 5D Mark II）を使用して撮影されました。望遠鏡は1：14.6の絞り比を持つ「マクスートフカセグレン」という形式の反射望遠鏡で、露出はISO 400で1/30秒でした。

前の画像のフルサイズからの断片。 長い焦点距離のハイライトによってどのように月のディテールが捉えられるかを想像させます。 この月の写真のスタイルは、多くのメガピクセルから利益を得る天体写真の分野で稀な機会の1つです。

特別なH-アルファフィルターで撮影された拡大された太陽の画像。 このフィルターは太陽のクロモスフェアを可視化します。 撮影焦点距離は2270ミリメートルでした。

追尾制御なしで望遠鏡で撮影された連星。 この画像では、2800ミリメートルの焦点距離でISO 800で30秒露出し、大熊座の尾の中のダブルスターMizar（赤い矢印）を分解しました。 それは再び（右）Alkorと一緒に、裸眼ではダブルスターとして苦しんで認識できるペアを形成しています。

オリオンネビュラの中心を撮影するには、焦点距離が9メートルの望遠鏡が必要でした。 開口比は1：10で、霧の明るさのおかげで、ISO 1000で90秒だけ露出し、追跡の制御を省略することができました。