大型望遠鏡の副鏡は光路を邪魔しないの？

質問

すばる望遠鏡などの大型望遠鏡において、例えば主焦点カメラの場合、
主鏡で反射して集光された光は、副鏡に集まり、そこで再び反射をして、
主鏡の穴を通って検出器にいきますよね？

そこで、副鏡のある場所は、光がさえぎられて主鏡に光が届かないと
思うのですが、その部分の光はないのに何故途切れない画像が取得
できるのでしょうか？

意味がわからない場合は補足要求してください。
よろしくお願いします。

回答No.1

meineko · ベストアンサー

主鏡より副鏡の方が小さいからです。
ただし、確かに、副鏡で遮られる分の光は損します。
焦点を外した象をみると、見事に、副鏡で遮られているのが分かります。

よく望遠鏡の光路を説明する図には、簡略化のために、2本くらいしか線が引いてありませんが、それと平行な線を何本も描いてみて、光路がどうなるか考えてみて下さい。

お礼

望遠鏡には平行光線として光は入射しますが、元々は天体（仮に点とします）
から放射状に出された光ですよね？　それを集光するので、光を取り込めない
場所があっても、光量として損はしても、画像が「途切れる」ことはない、
という理解であっていますか？

「焦点を外した象」というところが良くわからないのですが、もう少し詳しく
教えていただけますか？

回答No.6

tocoche

主鏡が同一の放物面（小型の望遠鏡では球面）であれば、鏡に穴があいていようが複数に分割されていようが、光路が同一の焦点をもっているので、ちゃんと結像します。
レンズで結像する実験ならやりやすいです。　光源は天井の蛍光灯でかまいません。（光線が平行かどうかには関係ない）　レンズの径より小さい黒い紙をレンズに貼って結像してみてください。　結像したとき黒い紙の影は見えなくなり、ピントをずらしたとき影が出てきます。（黒い紙をレンズの中心に貼った場合、ピントが合ったときには厳密には、空間フーリエフィルタ効果により像の辺縁が強調されます）

お礼

ありがとうございました。

回答No.5

meineko

>望遠鏡には平行光線として光は入射しますが、元々は>天体（仮に点とします）
>から放射状に出された光ですよね？　それを集光する>ので、光を取り込めない
>場所があっても、光量として損はしても、画像が「途>切れる」ことはない、
>という理解であっていますか？

その理解でいいと思います。焦点面ー副鏡の軸線上の天体の光は、副鏡からはずれたところにある主鏡面で反射して集光します。
＃もっとも、現実的には、焦点ー副鏡の軸上から直進してきた光も、地球の大気に散乱されて、届きそうですが。

>「焦点を外した象」というところが良くわからないの>ですが、もう少し詳しく
>教えていただけますか？

シュミットカセグレン式の望遠鏡をのぞく機会があったら、ピントをずらしてみて下さい。星がぼけて大きくなった真ん中に、黒く副鏡の影が見えます。

お礼

一点に集光すれば、少しくらいの不足はわからないということですね！

ありがとうございました。

回答No.4

noname#25358

他の方によって回答が出揃っているようですので、自分の補足だけ。

>画像が「途切れる」ことはない
　だいたいその通りだと思います。
　反射板は平らでははなく丸みを帯びているので、副鏡に遮られた向こう側も像として写すことができます。

>副鏡の柱の数だけ影が写ってしまいはします
　ちなみに、これは高性能な反射望遠鏡では認識できません(^_^;
　俺んちにあった奴は、副鏡の影が写ってしまっていたんです。

お礼

ありがとうございました。

回答No.3

Nostradamus

大型望遠鏡の主鏡を中心を通る線で4分割したとしましょう。その4分割したうちの一つから副鏡の陰になる部分を除いたとして、その、主鏡の4分の1弱の面積をもつ望遠鏡で対象を見た場合にどう見えるか？鏡の1/4弱の面積をもつ主鏡になりますから、暗くなりますが、焦点の位置にちゃんと像を結びます。この場合、主鏡の、使用しない部分に黒いボール紙などを貼り付けてお目当ての部分以外につかえないようにすると考えてください。

　そしてその像は、鏡の分割の仕方によって影響されません（鏡面精度がよければ、そして諸収差の影響を無視すれば）。したがって、4分割された鏡面を全て足し合わせた鏡面でも、画像が途切れたりはしません。

　参考までに、副鏡を支える支柱の回折による影響を避けるために、そう大型でない反射望遠鏡では、軸はずしというやり方があり、先に述べた、4分割された鏡を丸く磨いて、副鏡が主鏡を遮らないようにします。

お礼

よくわかりました！

回答No.2

noname#25358

焦点が望遠鏡の遥か彼方にあるからです。
　副鏡の位置には焦点が合ってないので、ボケて見えなくなってしまうわけです。

　しかしそれでも、宿命的に副鏡の柱の数だけ影が写ってしまいはします。

お礼

望遠鏡には平行光線として光は入射しますが、元々は天体（仮に点とします）
から放射状に出された光ですよね？　それを集光するので、光を取り込めない
場所があっても、光量として損はしても、画像が「途切れる」ことはない、
という理解であっていますか？

副鏡の柱の数だけ影が写ってしまいはします、というのはどういうことでしょうか？
画像に、例えば十字の線が入ってしまうという意味でしょうか・