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Pierro Astro ADC MK3簡易レビュー

先日、うっかり気絶して海外サイトに注文したものが届きました。

Pierro Astro ADC MK3

Pierro Astro社のADC MK3……大気分散補正用のいわゆる可変ウェッジプリズム(ADC, Atmospheric Dispersion Corrector)です。価格はおおよそ300ユーロ程度だったかと思います。


仕様としては、プリズムは溶融石英、プリズム頂角の可変幅は0~2.5度となっています。透過波長域の広い溶融石英の採用に加え、コーティングもUV域を透過する仕様になっていて、UVによる金星の観測*1を妨げないようになっています。


ADCとしては、実は2年ほど前にZWOのADCを購入して手元に持っています。これに加えて倍以上の価格がするPierro Astro製のものを購入したのは、ZWO製ADCの使い勝手に大きな不満があったからです。
hpn.hatenablog.com
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ZWOのADCは、白い目印を地平線方向に合わせたのち、そこを中心につまみを手動で対称に開き、補正量を調整します。ところが、そもそもつまみをきっちり対称に開くのが難しく、補正方向が勝手に傾きがち。さらに、開いたところでキッチリ止めるには微妙なネジの締め具合が必要など、操作性にかなり難がありました。


一方、Pieero AstroのADCは、補正方向と補正角の調整を別々に行えます。補正方向はノブの位置(緑矢印)で、補正角はノブ自体を時計の竜頭のように回す(青矢印)ことで調整します。この構造なら補正方向がずれることはありませんし、プリズムの開き方の対称性も保たれます。前世代のMK IIまではZWOのADCと同様の構造でしたが、MK3になってこの構造になったのが購入の決め手でした。


Pierro AstroとZWOのADCの比較です。プリズムハウジングのサイズは同程度。接続規格は、Pierro Astroのは望遠鏡側がM48メスネジ(M48 P0.75)、カメラ側がT2オスネジ(M42 P0.75)となっています。ZWOのものは、プリズムハウジングの両端ともT2メスネジとなっていて、アダプターを介して31.7mmスリーブが使用できるようになっています。

接続方法はZWOの方が柔軟ですが、31.7mmスリーブでの接続だとたわみが発生する可能性があり、Pierro Astroではあえてこれを採用していません。

ちなみにPierro Astroのプリズムハウジングの両端には、それぞれ重厚な金属製のねじ込み式フタがついています。高級感はありますが、取り付け、取り外しが面倒ですし、こんなところにコストをかけるくらいなら普通にプラスチック製のフタでいいように思います(^^;

プリズムの有効径はPierro Astroの方がやや大きいように見えますが、差は大きくありません。材質はZWOがBK7相当の光学ガラスなのに対し、Pierro Astroのは上で書いたように溶融石英です。BK7は通常のガラス同様、紫外線を吸収してしまうので、その点は溶融石英に軍配が上がります。ただし、この特性を十分に生かすためには光学系全体として紫外線に対して透明でなければならず、純反射系以外ではなかなか活用が難しいのではないかと思います。

作りについては、さすがに倍以上の価格差があるだけにPierro Astroの方が圧倒的に優秀。プリズムのコバ塗りもしっかりしています。一方の、私が買ったZWOのADCは初期ロットということもあり、プリズムに接着剤がはみ出していたりと「いかにも」なチャイナクオリティだったりします。まぁ、実用上問題はなかったのですが……。


と、期待を持たせる作りですが、残る問題は接続方法。現在の惑星撮影システムはBorgのパーツ群をやりくりして組み上げていますが、カメラ側はM42P0.75→M57AD【7528】を使えばいいとして、望遠鏡側はM57メスをM48オスに変換しなければなりません。とりあえず、光映舎で変換リングを比較的安く扱っていたので発注してみましたが……さて?

*1:可視光で金星を見ても模様はほとんど見えませんが、UV域で金星を観察すると雲が見える場合があります。

天体観測に赤いライトは最適か?

先日、あぷらなーとさんが電球色のLED照明を購入したことを話題にされていましたが、それで思い出したのがSky & Telescope誌の2016年6月号にあったRobert Dick氏の” Is Red Light Really Best?”という記事です。

www.skyandtelescope.com


これまで、天体観測の現場では「目に優しい(暗順応を邪魔しない)」という意味で赤い光の使用が推奨されてきました。しかし、白熱電球に代わってLEDが主流になった現在、その「常識」は本当なのか?をこの記事では改めて検証しています。記事をすでに読んだ人にとっては旧聞に属しますが、以下、同記事に沿って、簡単にですがどんな照明が適切なのか考えてみようと思います。

眼の仕組みと最適な照明

私たちの眼の網膜上には、光を検知する2種類の細胞が存在します。錐体(すいたい)細胞杆体(かんたい)細胞です。


錐体細胞は明るいところで主に働く細胞で、網膜上で視野の中心部に相当する「黄斑部」と呼ばれる部分を中心に分布しています。錐体細胞はさらに、黄色〜赤色の長波長(波長560nm付近)に感度のピークがあるL-錐体、黄緑色(波長530nm付近)がピークのM-錐体、短波長の青色(波長420nm付近)がピークのS-錐体の3つに分けられ、このL, M, Sの各錐体細胞がそれぞれどれだけ反応したかによって色を識別することが可能になっています。ちょうどR, G, Bの各画素に分かれているデジカメのセンサーの仕組みと同じようなものです。錐体細胞の総数は600~700万個ほどで、S-錐体はそのうちの数%ほど。M-錐体とL-錐体の割合は個人差が大きく、同数程度の人もいればL-錐体の方が2倍ほど多いという人もいます。


一方の杆体細胞は暗いところで主に働く細胞で、網膜上の視野周辺部に多く存在します。杆体細胞は500nm付近に感度のピークを持つ1種類しか存在せず、そのため色を識別することはできません*1。その代わり感度は非常に高く、錐体細胞のおよそ1000倍もあります。ただし、感度の高さに特化しているため光強度の時間変化には弱く、強い光が当たると細胞がなかなか元の状態に戻らないという弱点があります。天体観測の際に強い光を避けるべき理由の1つです。

杆体細胞の数は錐体細胞のおよそ20倍ほどもありますが、眼の分解能にはあまり影響しません。CCDカメラなどには複数画素を束ねてS/N比を高める「ビニング」という機能がありますが、私たちの眼にもちょうどこれと同じように、複数の杆体細胞を束ねてS/N比を高める仕組みが備わっています。そのため細胞の数の割に分解能は高くない(錐体の1/10ほど)のです。さらに、杆体細胞は視野中心部にはほぼ存在しないため、暗いところで何かを見つめようとしてもうまく見ることができません*2。つまり、暗いところで星図などを読もうと思った場合、杆体細胞の働きだけでは満足な視力を得ることができないのです。


そこで赤い光の登場です。


錐体細胞と杆体細胞の感度

この図は、錐体細胞(Cone cell)と杆体細胞(Rod cell)の各波長に対する感度をプロットしたものです(Sky & Telescope, 131 (6), 2016)。これを見ると、長波長域(赤色)において錐体細胞の感度が杆体細胞の感度と同等ないしやや上回っていることが分かります。つまり赤い光を使えば、杆体細胞を過度に刺激することなく、分解能に優れた錐体細胞を機能させることができます。これが、これまで伝統的に赤いランプが天体観測の現場で使われてきた理由です。


ところが、白熱電球に変わってLED電球が主流になってから事情が変わってきました。下の図には、赤色LEDの一例として日亜化学 NSPR310Sのスペクトルを挙げましたが、640nm付近に半値全幅20nm程度の非常に鋭いピークが立っているのが分かります。これは、連続光で輝いている白熱電球に赤いフィルターをかぶせた場合とは大きく異なります。


赤色LED(日亜 NSPR310S)のスペクトル

波長域がこれだけ狭いと、錐体細胞のうちでも長波長側にピークを持つL-錐体しか機能せず、目の分解能は十全に発揮されません。これでは星図などを読むには不十分です。より強い光を使えば、ピークの裾野部分が持ち上がり、M-錐体も機能して視力は回復するかもしれませんが……ここで先ほどの感度グラフを思い出してください。この波長域で、杆体細胞は錐体細胞とほぼ同等の感度を持っています。ここに強い光を当ててしまうと、杆体細胞は暗順応の状態を解かれてしまいかねません。*3


そこで、Sky & Telescopeの件の記事ではアンバー(オレンジ色)のLEDの利用を推奨しています。


アンバー色LED(日亜 NSPA310S)のスペクトル

こちらはアンバー色のLED(日亜化学 NSPA310S)のスペクトルですが、上の赤色LEDに比べると幅広い波長域で輝いているのが分かります。これを十分に暗い状態で用いれば、杆体細胞を刺激することなく、M-錐体とL-錐体の両方を機能させることが可能になります。これなら数の多いM-錐体とL-錐体が機能するため分解能は高まりますし、暗順応も維持できるというわけです。


記事の筆者が調べたところ、1ルクス程度(月明かりの10倍ほど)までの明るさなら、暗順応に大きな悪影響はなさそうとのこと。一方で3ルクスを超えると、復元時間が大幅に伸びてしまうようです。

以前にも書いたデジカメの感度の話もそうですが、使用機器の変化や進化に伴い、最適解は時々刻々変わってきています。「常識だから」と思考停止に陥らないよう、常に勉強が必要なようです。

hpn.hatenablog.com
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なお、赤色LEDの光は眼の分解能的には不利とはいえ、十分に暗ければ杆体細胞を刺激しないのは確かなので、細かいものを見る必要がない状況下では有効であることに変わりはないと思います。

一方、通常の白色LEDには青い光成分が大量に含まれていますが、感度曲線を見れば分かるとおり、これは杆体細胞をひどく刺激するため、たとえ十分に暗かったとしても使用は避けるべきです。


さて、アンバーに近い電球色LEDを採用したヘッドランプは、登山用のランプを筆頭にいくつかモデルが存在します。気になる明るさですが、例えばモンベルの「コンパクトヘッドランプ」は5ルーメン、ビクセンの「天体観測用ライト SG-L01」は4~27ルーメンの可変といった感じで、おおむね5ルーメン前後が標準的なようです。これで1ルクスを実現しようとすると、2~2.5m四方を照らした時くらいの明るさになるでしょうか*4*5。足元などを見渡すにはちょうど良さそうですが、手元で星図などを見るには明るすぎる感じです。スモークフィルムやNDフィルターなどの減光手段が必要かもしれません。

【2018/11/30 追記】
参考までにですが、「手元で1ルクス」というのは、おそらく想像以上に暗いです。仮に手元で50cm四方(=0.25平方メートル)の範囲を1ルクスで照らすとすると、必要な光源の光束は0.25ルーメンになります。上記の市販のライトを使うなら、ND16くらいの濃さのフィルターを噛ませる必要が出てくる計算です。


ちなみに、あぷらなーとさんが最初に購入されたパナソニックの電球型LEDランタンBF-AL05P-Wは、弱点灯時に50cm前方で約0.3 ルクスということなので、十分に暗そうですね。眼からの距離にもよりますが、地面に置いて使う分には暗順応をほとんど妨げないと思います。

*1:星雲などを望遠鏡で見た時、写真のような色を感じられずモノクロに見るのはこのためです。逆に、強い光を見た直後など、杆体細胞が働かない状態で明るい星雲を見ると、錐体細胞が働くために色を感じられる場合があります。

*2:星雲のような淡い天体を望遠鏡で見る時、じっと対象を見つめるのではなく、「そらし目」にするといいと言われるのはこのためです。

*3:白熱電球+赤フィルター」の場合、波長域はここまで狭くないので、眼の反応は下記のアンバー色LEDと同じような挙動になります。

*4:「ルーメン」は「光源が放つ光の強さ」を示す単位で、「ルクス」は「光が照らす面の明るさ」を示す単位。1ルーメンの光源が1平方メートルの面を照らした明るさが1ルクスです。

*5:実際のところは、ライトの光の広がり方にもよるので何とも言えませんが。

現代ファインダー考

この三連休、晴れ間が広がったこともあって、惑星状星雲狙いで毎晩望遠鏡をスタンバイしていたのですが、結果的にはセッティング中に雲が全天に広がってしまい、一度も撮影にまで至ることが出来ませんでした。

しかしその過程で、先日購入したSkyWatcherの9×50 正立ファインダーを実戦投入できましたので、その感想などを。


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まず、EdgeHD800への正立ファインダーの取り付けですが、国際光器の「オリジナル・ファインダー・クランプ」を用いました。国際光器のオンラインストアでは4800円(税込5184円)で販売されていますが、協栄産業ではなぜか3519円(税込3800円)で販売されていたので、こちらで購入しました。

このクランプは底面にRがついていて、鏡筒の丸みにうまくフィットするようになっています。また、後縁にくぼみがあるのも重要な点。ビクセンやSkyWatcherのファインダー脚底部には位置決めのためにもれなく突起がついているのですが、これとくぼみがかみ合うようになっています。安価なクランプには後縁が直線状になっているものも少なくないので要注意です。

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EdheHD800にファインダーを取り付けた様子です。脚がやや長すぎるきらいはありますが、それほど大きな違和感はありません。基本的に、正立プリズム部分のみを回転させることはできず*1、回転が必要な場合にはファインダー本体を回転させる必要があります。しかし、初期状態で鏡筒本体の反対側を向くようになっているので、通常は回転させる必要はないでしょう。

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ファインダー内のパターンは上の写真の通り。十字線はやや太めです。とはいえ、EdgeHD800に元々ついていたファインダーと同程度……というか、全く同じと思われる*2ので、実用には十分です。

実際の使い勝手ですが、直視型のファインダーと比べると覗きやすさは段違いです。特に、天頂付近の天体を捉える場合には恩恵を強く感じます。

現代のファインダーに求められるもの

現在、望遠鏡に付属しているファインダーは直視型が大半です。屈折望遠鏡などでは天頂プリズムを使うのがほぼ当たり前になっているのに、ファインダーが直視型になっているのには理由があります。

ファインダーを使うときは、まず肉眼で目標を捉えてから、その方向に望遠鏡を向けてファインダー視野内に目標を捉えます。この操作が直視型だと圧倒的にやりやすいのです。ベテランになると、片眼で目標を直接見ながら、もう一方の眼でファインダー内を覗き、両眼視の要領で目標の像が一致するように望遠鏡を動かして目標を導入する、ということをします。こうしたことは、直視型でなければ不可能です。


しかし、これは天体を手動で導入するときの話です。現在の赤道儀は大半が自動導入機能付きで、ファインダーはアライメント時に目標の星を導入するくらいにしか使いません。今時の自動導入機は高性能で、極軸さえ合わせてあればアライメントの最初の段階から、アライメント対象の星はファインダー視野内にだいたい入ってくれます。この場合、上記のようなアナログ的手法は全く不要です。だとすれば、お世辞にも覗きやすいとは言えない直視型を採用する意味はあまりないように思います。

さらに言えば、アライメント対象になるような1~2等星が見えればいいだけなら、最近流行気味の大口径ファインダーすら不要ということになります。


自動導入機のファインダーであれば、口径を欲張らずに2~3cmにとどめ、天頂プリズム・ミラーや正立プリズムを用いた直角視型にした方が、より望ましいように思います。*3


部品が増える分高価になりそうですが、例えばジズコの以下のページにまとめられている米オライオン社のファインダーを見ると、8×40の直視型ファインダーが税込10044円、9×50の直視型ファインダーが税込11880円なのに対し、6×30 90度正立ファインダーは税込9720円でむしろ安くなっています。

www.zizco.jp


大きいファインダーがついているとハッタリが利く一面もある*4ので、メーカーとしては止めづらいのかもしれませんが、現在の自動導入機における実用性を考えたら、もっと積極的に直角視型を導入してほしいものです。もしハッタリ優先で使い勝手が犠牲になっているのだとしたら、本末転倒もいいところです。

*1:プリズムを含めた接眼部は鏡筒にねじ込まれているだけなので、これを丸ごと緩めることで回せないことはありません。しかし緩んだ接眼部を固定する方法がないですし、あまりお勧めできません。

*2:セレストロンの親会社はSYNTAなので、同じでも全く不思議はありません。

*3:もっとも、ZWOのASIAIRに代表されるようにPlate solvingも徐々に敷居が下がってきており、写真用途に限れば早晩ファインダー自体がいらなくなる未来が来そうな気もします。

*4:ハッタリがすべてとは言いませんが、例えばセレストロンのC8では6×30のファインダーが付属する一方、同口径の上位ラインであるEdgeHD800には9×50のファインダーが付属しています。鏡筒自体はほぼ同スペックなのにこうした差をつけているあたり、ハッタリの要素がないとは言い切れないように思います。