ゴーストの話(1)

ゴーストの光度と色


ゴーストは、レンズ表面で反射した光が像面にまで達し、にせものの像 を作る現象です。レンズの枚数に応じて、像面には多数のゴーストが生じますが その多くは像面上で大きく広がるため写りませんので、その場合には実害はあり ません。しかし中には像面上で集光するゴーストが発生する光学系もあります。
ここではゴーストの明るさ(全光度)と色について述べます。


《ゴーストの光度》

CCDやフィルムで撮影したときに発生するゴーストは、主に

(1)星からの光→レンズ面で反射→レンズ面で反射→像面
(2)星からの光→像面で反射→レンズ面で反射→像面

の2種類が考えられますが、(2)の方が明るいゴーストになります。

レンズの1つの表面での反射率は(屈折率を1.5程度として)、 コーティングなしの場合:約4%、 単層コートの場合:1%強、 多層コート(マルチコート)の場合:0.2〜0.3%程度だと思います。

例えば、(1)のタイプのゴーストは、レンズ面がマルチコートされていると仮定 して(反射率を0.3%として)、もとの星の光の、0.003*0.003=0.000009 倍の光量となって 像面に到達します。これは等級差に直すと12.6等の差になります。 (2.5*LOG(0.000009)=−12.6)

つまり、この場合、視野内の最も明るい星よりも12.6等級(全光度)だけ暗いゴーストが 発生することになります。

このようにして、種々の場合に対して、ゴーストの等級(もとの星との等級差) を求めると、次の表のようになります。

(1)のタイプのゴースト
反射率 ゴーストの光量 ゴーストの等級差
コートなしレンズ 4%x4% 0.0016 7.0等
単層コートレンズ 1%x1% 0.0001 10.0等
マルチコートレンズ 0.3%x0.3% 0.000009 12.6等

(2)のタイプのゴースト
反射率ゴーストの光量ゴーストの等級差
CCD+コートなしレンズ 10%x4% 0.004 6.0等
CCD+単層コートレンズ 10%x1% 0.001 7.5等
CCD+マルチコートレンズ 10%x0.3% 0.0003 8.8等
フィルム+コートなしレンズ 20%x4% 0.008 5.2等
フィルム+単層コートレンズ 20%x1% 0.002 6.7等
フィルム+マルチコートレンズ 20%x0.3% 0.0006 8.1等
※ゴーストの光量は元の星の光量を1とした値
※ゴーストの等級差は元の星との等級差(全光度)
※CCDの反射率は10%、フィルムの反射率は20%と仮定して計算

たとえば、マルチコートのレンズを用い、CCDで撮影した場合には、 表より(2)のタイプのゴーストの等級差は8.8等ということになります。 もし、視野内の明るい星の光度が1.0等だとすると、この星によるこのタイプの ゴーストの等級(全光度)は1.0+8.8=9.8等ということになります。

なお、実際にはゴーストの光量の一部が絞りや鏡筒などでケラレて像面まで 到達しないと思われるので、ゴーストの等級は上の表よりも若干暗いと思います。

こういうゴーストも像面上では大きく広がって問題にならないものが大半 だと思いますが、中には像面付近で集光し、彗星・新星・小惑星などと 見間違われる可能性のあるものもあると思います。


《ゴーストの色》

レンズ面による反射光と同様な色になるはずです。
例えば、マルチコートのレンズの場合には、反射光は 緑色の場合が多く、その場合にはゴーストも緑色がかったものになるはずです。


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