バローレンズの色収差
2008/02/15、02/17、02/22、03/28、03/29、04/16、04/18、2009/01/13、01/19、04/16 追記

 銀塩の時代には惑星の拡大撮影にアイピースを使ってきました。もちろん拡大撮影専用のアイピースなどが登場して十分な結果が出ていただろうと思います。
 その当時は写すのが精一杯で、テストする余裕すらありませんでした。
 銀塩の時代には残念ながら高解像の惑星を撮影することは夢のまた夢でしたから、写りの悪さに原因を求める気持ちが埋もれてしまっていたようです。

 ウエブカムCCDを使ったLRGB法による撮影を始めると、拡大率やフリップミラーの光路長を考えて、バローレンズ系での撮影が主体になってきました。

 ↑現時点で持っているバロー形拡大レンズ。
 テレモア1.5X、テレプラス2Xは30数年前に買ったもので、コーティングも古くどれだけの能力を発しているか未知数です。
 テレプラス2Xは拡大率の関係で未だ使用していません。

 2008年の土星撮影も拡大率の関係で、ちょうどビクセンのショートバロー2×が、目的の拡大率合成F45に上手く適合したので、深く考えずに「これはちょうどいいな」と使用を始めました。

 眼視で拡大像を覗いても、とりわけ色がにじんでいるようには見えませんでした。
 しかし、しばらく撮影を繰り返していると、なんだか土星像の周りに青いハローが付いているなあーと気になってきました。

 そこで、RGB取得に使っているDFK21AF04の土星画像を、R・G・Bの各プレーンごとに調べてみると、B光プレーンが肥大し、カッシーニの隙間もぼやけていることがわかりました。
 やっぱり無理だったか・・・と、そこで以前使っていた一眼レフカメラ用のコンバーションレンズ、コムラーテレモア1.5×と比較してみました。
 テレモアの圧倒的勝利でした。
 結果は最終的な画像にも現れますが、比較テストとして、RプレーンとBプレーンを交互に表示するブリンク法?で肥大するB光画像を確認する方法をとってみました。
 シーイングの違いなどもあるので、解像度に注目するのではなく、像の大きさに注目してください。

 20cm Dall-Kirkham DFK21AF04  F12.5→F45に拡大
↓ビクセンショートバロー2×


 ↓コムラーテレモアに変更し、撮影した画像


 テレモアを使っても僅かに肥大していますが、ビクセンショートバロー2×に比べると、B光像がしまり小さくなっています。

↓火星撮影に使っているUNIVERSITY 2.8X KLEE BARLOW(笠井の惑星用ショートバロー2.8Xと同等)の像もチェックしてみました。
  20cm Dall-Kirkham DFK21AF04  F12.5→F70に拡大


 ほぼB光像の肥大はないように見えますが、火星は青色光が少ないので、このテスト方法には不向きかもしれません。

↓2007年に撮影した木星像でも確かめてみました。笠井のショートバロー1.5Xを使っています。
 20cm Dall-Kirkham ToUcam PRO F12.5→F50に拡大


 斜めノイズもあって見にくいですが、B光像がやや肥大しているのがわかります。

 惑星本体の周辺減光は波長によって変化しますので、厳密な比較はできないかもしれませんが、大まかな青色光収差を見てとることが可能だと思います。
 LRGB法でのRGBカラー撮影は、カラー情報だけを必要としますので、解像度をそれほど必要としませんが、L画像の方はCCDの全波長域を利用していますので、拡大系の色収差はボケにつながり解像度を落としてしまいます。
 安価で!無収差の拡大光学系が欲しいですね。

注:ビクセンのショートバローは、通常の眼視では、像に特段の破綻があるわけではありませんので、誤解のないようにお願いします。


2008/02/17追記
 ↓30数年前のケンコーテレプラス2×(トプコン用)をテストしてみました。


 あまり良くないですね。B光像は肥大しているし、R光像自身も解像できていないですね。
 最近のテレプラスだったらどうでしょうか?最近のテレコンバーター2×系は、レンズの曲率強度を増やさず、投影距離を伸ばすことによって拡大率を上げ、収差の増大を防いでいるようですね。
 どちらにしても、正規の設計位置で使っていないので、収差は増えるみたいです。

2008/02/22追記
 ↓シグマAPOテレコンバーター 1.4×EXの中古品を購入してテストしてみました。


 20cm Dall-Kirkham DFK21AF04 F12.5→F45に拡大


 B光像は大きく肥大していますね。”APO”と言う名前の響き(低分散ガラスを使用している)に釣られて期待していたのですが・・・。
 モニター上でも色が濁っているのがわかりましたので、残念ながら惑星撮影には使えませんね。
 ただ、L画像用に撮影しているDMK21AF04のモノクロ画像(赤外カットフィルターは使用せず)では大きな破綻はなく、テレモアの画像と遜色ない解像度を示しています。
 CCDの感度ピークが緑から赤にあるので、青色光がモノクロに与える影響が少ないのかも知れません。
 不思議です・・・波長別フィルターによる色分解撮影では解像度が高いかもしれません。
 ↓左画像がコムラーテレモア1.5×、右画像がシグマAPOテレコンバーター1.4×EX(α用)
   20cm Dall-Kirkham DMK21AF04 F12.5→F45に拡大


 簡易な光線追跡ソフトでアクローマートバローレンズを計算してみると、正規な位置で色収差を最小にしていても、惑星撮影のように投影距離を長くすると、色収差が増大しています。それが拡大率以上にです。
 バローレンズの光学データがあるといいのですが、略式設計では計算に自信がありません。


2008/03/28追記
 ビクセン2× DXバローをテストしてみました。

 左が VIXEN 2X DX BARLOW 右は比較のために カサイトレーディング ショートバロー 1.5×、レンズ部とスリーブに分解(右画像)
 ビクセン2× DXバローは3群3枚の分離型バローで、3枚目のレンズは20mmほど離れて凸メニスカスになっており、焦点面に向かって凸になっていることから、テレセントリック型と言って良い構造をしています。
 かなり前から販売されているのですが、惑星撮影に使ったと言うのがなかなかネットでも見つかりません。
 ランタン系高級ガラスを使っているとも言われているのですが、私は確かめていません。
 20cm Dall-Kirkham DFK21AF04 F12.5→F35に拡大


 拡大率4倍をめざしましたが、テレセントリック型のため投影距離を約30cmに伸ばしても、拡大率は約3倍程度にしかなりませんでした。
 残念ながら、青色像はやや肥大しており、現在使用しているテレモア1.5×テレコンバーターとあまり変わりませんでした。
 拡大率のこともあって使用することにはなりませんでした。
 凹度は弱く、カサイの1.5×ショ−トバローよりも弱く、私の持っているバロー系凹レンズの中でも一番弱い凹度でした。


2008/03/29追記
 バロー系のテストに疲れて?、リレーレンズ式(アイピースプロジェクション)も確かめてみました。
 以前に購入していた、カサイトレーディングのSV−40mm(φ31.7mm)です。
 拡大撮影用のカメラアダプター取り付け用T2リングがセットされていて、スライドできるので拡大率の変更も可能です。

20cm Dall-Kirkham DFK21AF04 F12.5→F50に拡大


 レンズは GSO SuperView 40mm(φ31.7mm) となっていますが、プルースルと説明しているサイトもあります。
  GSO SuperViewは広角視野系のアイピースですが、40mmはラインに無く、プルースルと考えた方が妥当でしょうか。
 カサイで販売している2インチサイズの方は GSO SuperViewのラインに同じと思えるものがあります。
 結果は、僅かに青色像の滲みはありますが、全体として良くまとまっているので、テレモア1.5×と交替してみようかと考えています。
 ただ、40mmの焦点距離は長く、私の使用目的になる4倍余りの拡大率を得るためには、投影距離を約25cmほど必要としますので、長い長い撮影アダプターが必要となります。

 色収差を判断しやすい撮影対象は土星の環で、ほぼ白色と考えられるのと、カッシーニの隙間の滲み具合で区別が付きやすいことから土星でテストを続けているのですが、衝から一月経ってベランダ天文台から見える時間帯が夕方に回り、後しばらくで撮影できなくなります。
 このテストもしばらくはできなくなります。
 だれかが、”一番はこれや!”と教えていただいたらいいのですが・・・


2008/04/16追記
 笠井トレーディングの、3枚玉 2×ショートバローレンズをテストしてみました(下左)。
 
 このバローレンズは価格のわりに評判が良いものですが、どうでしょうか?
 レンズは2群3枚構成で、1&2枚目は貼り合わせてあり、3枚目は2mmほどのスペーサーの後、焦点に向かって弱い凸メニスカスレンズになっており、ややテレセントリック系の設計でしょうか、このあたりが短焦点の望遠鏡にもマッチしていると言われるところかも知れません。
 土星や木星を覗いてみると、やや黄色に着色している気?がしました。自信はありませんが・・・
 20cm Dall-Kirkham DFK21AF04 F12.5→F45に拡大


 撮影結果は、B光像の肥大も少なく、私の持っているバロー系の中ではテレモア1.5×テレコンバーターよりも良いようです。
 ただ、笠井のSuperView40mmによる投影像と比べると若干落ちるような気がします。
 比較のために木星を撮影したもので見てください。条件をまったく同じにすることは難しい(できていない)ので、僅かの差が絶対的なものかどうかは、もう少しテストを繰り返さないといけないかもしれません。

↓笠井のSuperView40mmによる
 20cm Dall-Kirkham DMK21AF04 & DFK21AF04 F12.5→F45に拡大

↓笠井3枚玉 2×ショートバローによる
20cm Dall-Kirkham DMK21AF04 & DFK21AF04 F12.5→F47に拡大

 どちらもLRGB合成による全ての画像処理を行っていますので、写り具合は単純ではありません。

 我がベランダ天文台から土星のテスト撮影ができるのは、ほぼ終わりましたので(2008シーズン)、木星を撮影して写り具合から判断するしかないようです。
 土星がテスト撮影に適しているのは、カッシーニの隙間の写り具合が良く分かることに尽きます。
 青色光の滲みがあると、カッシーニの隙間が埋もれてしまうのが簡単に分かります。

 いろいろバロー系レンズをテストしてきましたが、定格の拡大率以上に使用すると、色収差が増えることが分かってきました。
 私のように、2×バローレンズを使って、投影距離を伸ばし、拡大率を4×〜5×にして使うと言うことは、バローレンズにとって厳しい使い方だと分かりました。
 失礼ながら、あまり期待していなかった笠井のSuperView40mmによるアイピースプロジェクション撮影が、私の持っているバローレンズ系を超えてしまう結果に驚きの学習をしました。
 完全な拡大光学系は無いのかも知れませんが、興味のまま、機会があれば、また、テストを続けてみたいと思っています。ただ、すべての光学系を自分で持つことは費用の点で無理なところですが・・・


2008/04/18追記
 惑星撮影によるバローレンズの色収差について実験撮影を繰り返してきたのですが、ちょっぴり確認のために光線追跡による色収差の変化を見てみました。
 光線追跡ソフトはフリーの POPS を利用させていただきました。ありがとうございます。
 設定として、私の 20cm Dall-Kirkham F12.5 に2倍のバローレンズを装着して、拡大率4倍になるように投影距離を伸ばしたものです。
 2倍バローレンズの具体的な数値は持っていないので、BK7とF2 と言う通常のアクロマートレンズに使われるガラス材を使用して、2倍の拡大率のときに軸上の色消しが最小になるように数値を設定したアクロマート凹レンズを作りました。
 このアクロマート凹レンズで、拡大率を4倍にしたときの収差を見て比較してみました。

 ↓まず最初は2倍拡大時の収差です。このレンズ設計値が妥当かどうかは分かりませんが、相対比較は可能だと思います。


 ↓次は4倍拡大時の収差です。

 軸上の色収差は約8倍にもなっています。
 スポットダイアグラムの収差の広がりは約6倍にもなっており、バローレンズとして2倍から4倍へと、僅か2倍の拡大率変更なのに、色収差は激しく増大していることが分かります。

 レンズ設計の適正化をすれば、もう少し変化量が変わるかもしれませんが、おおよその傾向は同じと考えられます。
 結論としては、バローレンズは設計値、つまり定格の拡大率で使用すべきであり、定格値以上での使用は保証外と考えるべきだと思います。
 ただ、バローレンズによって、定格値以上の使い方でも、大きく崩れないものがあることも事実なので、テスト撮影は必要と考えられます。
 なんとなく、バローレンズの傾向が分かって来たような気になってはいるのですが、やはりベストの拡大光学系を、誰かに教えてもらいたい気持ちが引き続きあるのですが・・・


2009/01/13追記
 久しぶりに新しいバローレンズを購入したのでチェックしてみました。
 接眼部のピニオンギアが壊れたのでしかたなく新しいクレイフォード型接眼部を購入しました。
 この接眼部は2インチサイズのアイピース類が使えるので、同時に笠井トレーディングの2インチ2Xマルチショートバローを購入しました。(下左)


2枚玉のレンズ部分だけ外れ、バレル先端にΦ48mmネジが切ってあれば装着することができます。


EDと言う文字に誘われて購入しましたが、笠井トレーディングのHPでは一言も触れていません。
供給元と思われる、GSOではEDガラスを使っていると言っていますがどうでしょうか。


2009/01/07に撮影した土星を、R(赤色)とB(青色)のブリンクで青色光の肥大を確かめてみました。
左が3枚玉2倍ショートバローで右が2インチ2倍マルチショートバローです。
どちらも僅かながらB光の肥大があって完璧ではありません。
撮影カメラはイメージングソース社のDFK21AF04の赤外カットフィルター付きで、合成F60程に拡大し、1/2秒露光で1000フレームほどをスタックし、Registax4でウエーブレットをかけ、フォトショップで色調整を行っています。
この画像はLRGB合成はしていなくて、DFKだけのカラー画像です。

 土星のカッシーニの隙間が写っていないので、いわゆる「切れ」などは分かりにくいのですが、R光の画像はけっこう良く写っていました。
 別のブリンク画像も載せておくことにしますが、B光の肥大はありますから、ちょっと残念です。

 この画像は今シーズン(2008-2009)で一番切れの良い土星です。

 後は高級バローレンズのテストでしょうか?資金がね・・・・


2009/01/19追記
 バローレンズのテストを繰り返しているのですが、基準になるものはないかと考えて、バローレンズではないのですが日本の惑星プロジェクションレンズの代表と言えばペンタックスのXPシリーズでしょう。
 そこで、ペンタックスのXP24mm(下右)による拡大撮影をテストしてみました。

 XPシリーズのレンズはΦ24.5mmのツアイスサイズだし、銀塩時代の設計だし、フリップミラーの光路長をふまえてのアダプターが確保できないこともあって、今までテストをしていませんでした。
 今回、アダプターの確保はできませんでしたが、電気絶縁用ビニールテープでXP24mmをぐるぐる巻きにして、現在のアダプターに押し込めて無理矢理撮影してみました。

 21cm Dall-Kirkham F12.5 合成F約60に拡大  DFK21AF04  1/2秒露光、約1000フレームスタック、Registax4によるウエーブレット処理、フォトショップCSによるカラー調整を行っています。

 例の如く、RプレーンとBプレーンのブリンク画像を作り青色光(B)の肥大を確かめてみました。

 XP24mmも、B光の肥大は少しあり、完璧ではありませんでした。
 本体に映っている環の影の黒みはXP24mmが良いように見えますが、このへんは同じ日とは言えシーイングの影響もあり、もう少しシーイングの良いときにテストしないといけないかもしれません。
 久しぶりにペンタックスのXP24mmをマジマジと見ると、ペンタックスのマルチコートの凄さに感心します。
 笠井トレーディングの2インチマルチショートバローの明るいマルチ反射光?に比べると、XP24mmは黒光りしている(けったいな表現ですが)マルチコートで惚れ惚れとします。
 とは言え、XP24mmが使えるアダプターを探さないといけません。


2009/04/16 追記
 ブログの方にTELESCOPPERさんからバローレンズをテストしてみませんか?とお声を掛けていただいて、Tele Vue 5x POWERMATE と MEADE 5x TeleXtenderのバローレンズをお借りしテストをしてみました。

 Tele Vue 5x POWERMATE は惑星撮影では定評のあるバローレンズで多くの方が使っておられます。 
 MEADE 5x TeleXtender は残念ながら使っている人は少ないようですが、その実力はいかがなものでしょうか。
 今、私が使っている笠井トレーディングの2インチ2倍マルチショートバローと合わせてテストをしてみました。

 拡大率が少し違いますので輝度レベルの違いは撮影後の画像処理でほぼ等しくなるようにしました。
 20cm Dall-Kirkham F12.5 を拡大して合成Fは60〜70ぐらいです。
 撮影カメラはイメージングソース社のDFK21AF04で露出は1/2秒500フレームスタック、ウエーブレット処理をしています。

 いつものようにカラー画像からR(赤)プレーンとB(青)プレーンを取りだし、ブリンクすることで色収差の量、B光の広がりを見ています。

 どのバローレンズも青色光の肥大が僅かにありますがその量は微妙です。もっと詳しく解像度を見るためにはもっと良いシーイングが必要ですが、それがなかなか難しいところです。


 テレビュー5xはレンズとカメラ位置によって拡大率が変化し易いようですが、ミード5xはテレセントリック系?が強いのか、拡大率も弱めで変化も少ないようです(拡大率については測定していません)。
 このテレビュー5xはJapanの刻印がありました。ミード5xはChinaの刻印がありました。
 眼視で覗いたときはミード5xがちょっと甘いかなと思ったのですが、撮影結果では全く問題はありませんでした。