ゴーストの話(2)

恒星(彗星)状のゴーストの発生条件と位置


ゴーストの大半は像面上では大きく広がって問題にならないもの だと思いますが、光学系によっては像面付近で小さく集光し、 恒星状や彗星状に写るゴーストもあると思います。

ここではより明るい(2)のタイプ:即ち、

(2)星からの光→像面で反射→レンズ面で反射→像面

のタイプのゴーストが小さく集光する場合を述べてみます。


《恒星(彗星)状ゴーストの発生条件》

このタイプのゴーストが発生する条件ですが、 光軸に平行に多数の光線が入射しそれらが焦点に集光する場合を考えたとき、 光学系の途中でそれらの光線全てが面に垂直に入射しているようなレンズ面 がある場合、このレンズ面で発生するゴーストは像面上で小さく集光します。

一般に、レンズの形が上の条件を満たしているかどうかを計算で判断するには レンズ(望遠鏡)の設計値が必要になるため通常は計算での確認は困難であり、 実際に輝星などを撮影してゴーストを検査することによる確認をとらざるを 得ないと思います。

しかし、つぎのような特別な場合には、レンズ(望遠鏡)の設計値がなくても 上の条件が成り立つことがわかるので、(2)のタイプの集光したゴーストが 出る(または、その可能性がある)ことがわかります。

  1. 写真レンズの場合によくありますが、光学系の前に フィルターを付けた場合(または、先頭に平面ガラス のついたレンズ)

  2. シュミットカメラやシュミット・カセグレンなど補正板を 用いるタイプで、補正板の外側の面が平面の場合

  3. 望遠鏡(または写真レンズ)の最も後ろのレンズ面の 曲率中心が焦点の位置と一致する場合
以上の場合には、CCD面(フィルム面)で反射した輝星の光が、 各々1~3で指摘した部分の面によって更に反射され、CCD面 (フィルム面)に恒星状(又は彗星状)のゴースト像を形成すると思います。

但し、レンズ(フィルター)面や像面に傾きがある場合や、輝星が写野の周辺部 にある場合には、ゴーストが鏡筒や絞りでケラレたり、ゴーストが写野の外に出たりして 、ゴーストが写らないかもしれません。

また、輝星が写野の中心からある程度以上ずれた位置にある場合には、 (特にF数が小さい、又は広角のレンズでは)ゴーストは 収差による変形を受けると思います。


《恒星(彗星)状のゴーストの位置》

以上の恒星状ゴーストは光軸(画面中心)に対して、輝星と点対称 の位置に現われると思います。
つまり、

というような位置にこのタイプのゴーストが出ると思われます。 (尚、光学系の光軸ずれや像面(CCD面やフィルム面)の傾きがあるとこの位置はずれると思います。)

尚、前半の、ゴーストと画面中心と輝星とは同一直線上にあるという性質は、恒星状 のゴーストに限らず、レンズ面で発生する一般のゴーストにも共通に成り立つ性質です。



写真やCCDによる新天体発見報告の誤報の何%かは、ここで述べたタイプのゴースト ではないかと思います。新天体の位置が上に述べたゴーストの位置に当たらないか どうかのチェックが必要だと思います。

補正レンズなしのミラーだけから構成される反射望遠鏡+CCD(又は フィルム)の場合には、ここで述べたようなタイプのゴーストは無いで しょうから、その点ではメリットがありそうですね。

しかし、ゴーストが出る光学系でも、どういうゴーストが出るのかを 把握した上で使うのならば、デメリットにはならないと思います。

例えば、検査の結果、使用している望遠鏡が、輝星よりも9等級暗いゴーストが 出ることが判明したとしますと、1等級の恒星には10等級のゴーストが出て、 7等級の恒星には16等級のゴーストが出る、というようにゴーストの等級を 予測できるようになります。例えば、7等級の明るい恒星が写野に写っている画像に 12等級の怪しい天体が写っていた場合には、ゴーストの予測値(16等)よりも かなり明るいので、ゴーストではないらしいと見当をつけることができます。

また、輝星よりも9等級暗いゴーストであれば、輝星とゴーストの光量比が4000:1 のため、16ビットのCCDでは(ABG無しと仮定して、カウント値が4000:1になるので) 実際にはゴーストを識別できる程度に露出をかけると輝星は飽和すると思われます。従って、 飽和した(又は飽和に近い)輝星が写っている場合にのみ、ゴーストに注意すればよいと いうような判別方法を採用できるかもしれません。


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