ドブソニアン望遠鏡

ドブソニアン望遠鏡は、ジョン・ドブソンによって1965年に普及した経緯台に取り付けられたニュートン式 望遠鏡の設計であり、アマチュア天文学者が利用できる望遠鏡のサイズを大幅に拡大したとされています。ドブソンの望遠鏡は、すぐに入手できる部品から簡単に製造できる簡素化された機械設計を特徴としており、大型で持ち運び可能な低コストの望遠鏡を作成することができました。この設計は、星雲や銀河などの暗い深宇宙の天体を観測するために最適化されています。このタイプの観測には、比較的短い焦点距離と、光害の少ない場所に移動するための携帯性を備えた大きな対物レンズ径（つまり集光力）が必要です。^{[1] [2]}

ドブソニアン望遠鏡は、一般に「ライトバケット」と呼ばれるものを目的としています。^{[3] [a]}低倍率で動作するため、設計では赤道儀追跡などの他のアマチュア望遠鏡に見られる機能が省略されています。ドブソニアンは、設計が開拓され、進化し続けているアマチュア望遠鏡製作コミュニティで人気があります。 ^{[1]多くの商用望遠鏡メーカーも、この設計に基づいた望遠鏡を販売しています。}ドブソニアンという用語は現在、ドブソニアンの基本設計特性の一部を使用する大口径ニュートン反射望遠鏡の範囲に使用されています。その構成材料は問いません。^[4]

ドブソニアン望遠鏡を単一の発明として分類するのは難しい。アマチュア望遠鏡の分野では、その設計上の特徴のほとんど、あるいはすべてが以前に使用されていた。^[要出典] 1965年にこの設計を発明したとされるジョン・ドブソン^[5]は、次のように指摘した。

「何百年もの間、戦争は『ドブソニアン』架台に大砲を載せて戦われてきた」

ドブソンは、この設計の特徴として、舷窓ガラスで作られた軽量の対物鏡と、合板、テフロンストリップ、その他の安価な材料で作られた架台を挙げた。^{[4]彼はこれらの望遠鏡を、趣味である}歩道天文学の指導の補助として製作したため、この設計を「歩道望遠鏡」と呼ぶことを好んだ。^[6]ドブソンは、これらすべての革新を、非常に大きく、安価で、使いやすく、持ち運び可能な^{[7]望遠鏡を製作し、}深宇宙天文学を大衆に届けるという、1つの目標に焦点を絞った設計に統合した。 ^[8]

ドブソンの設計により、最低限の技術しか持たない製作者でも、ありふれたアイテムから非常に大きな望遠鏡を作ることができます。ドブソンは、星団、星雲、銀河などの暗い天体 (アマチュア天文学者が深空天体と呼ぶもの) の観測にこの設計を最適化しました。これらの暗い天体には、大量の光を集めることができる大きな対物鏡が必要です。「深空」の観測には、街の明かりから離れた暗い場所まで行かなければならないことが多いため、この設計は、昔の標準的な大型ニュートン望遠鏡 (通常は巨大なドイツ式赤道儀を使用) よりもコンパクトで持ち運びやすく、頑丈であるという利点があります。ジョン・ドブソンの望遠鏡は、これらの基準を満たすために、次のようないくつかの革新を組み合わせています。

• 非伝統的な経緯台: 軸ベアリングを使用した標準的なマウントの代わりに、ドブソンは、構築が簡単で、大きくて重い望遠鏡に使用するときに機械的な制限が少ない、非常に安定した設計を選択しました。彼は、従来のフォークマウントを、独立した 3 ピース構造に改造しました。これにより、望遠鏡は 7 つの個別のサポート ポイントで安定して保持され、大きくて重い望遠鏡の位置を簡単かつ安全に変更できます。
  • 古典的なドブソニアン マウント (図 1 を参照) は、平らな水平の「グラウンド ボード」プラットフォーム (図 1、黒) で構成され、その上に 7 つのサポートのうち 3 つ (図 1、下部の黄色) が取り付けられています。これらの 3 つのサポートの上に、「ロッカー ボックス」と呼ばれるボックス構造が置かれています (図 1、濃い青)。緩いセンター ボルト (図 1、濃い緑) によってロッカー ボックスが中央に保たれ、グラウンド ボード上で回転できます。ロッカー ボックスの反対側には、各壁の上端から半円形のくぼみが切り取られています (ロッカー ボックスは上部と背面が開いています)。各くぼみには、切り込みに 1 組のサポートが広く間隔を置いて取り付けられています (図 1、上部の黄色)。望遠鏡の光学チューブ アセンブリ (OTA、図 1、明るい青) には、左側と右側に固定された 2 つの大きな丸いトラニオン(または大型望遠鏡用の円弧状のレール) があります (図 1、赤)。それらの共通軸は、望遠鏡 OTA の重心と交差します。トラニオン (一般に高度ベアリングと呼ばれる) は、ロッカー ボックスの上部の切り欠きにある前述の 4 つのサポートの上にあります。望遠鏡 (高度) を上げるには、チューブを持ち上げるだけで、トラニオンが 4 つのサポート上をスライドします。望遠鏡を左または右 (方位角) に移動するには、OTA の上部の縁を押したり引いたりして (専用のハンドルが付いているものもあります)、回転するロッカー ボックスが地上ボードの 3 つのサポート上をスライドするようにします。

    

  • 古典的なドブソニアン架台の部品は、通常、合板やその他の安価な材料で作られており、接着、ネジ止め、さらには釘付けで接合されています。他のタイプの望遠鏡架台とは対照的に、精密機械加工された機械部品は必要ありません。滑らかなスライド動作のために、7 つのサポートには小さなテフロン(PTFE) ブロックが使用されています。それらの表面サイズは、特定の OTA 重量に合わせて正確に計算できます。滑らかさと安定した位置保持を改善するために、ロッカー ボックスの底部は通常、マイクロテクスチャのフォーマイカで覆われています。高度トラニオンは直径が大きいことが多く、テクスチャ素材で覆うこともできます。大型の望遠鏡の場合は、丸いトラニオンの代わりに半円形の木片や円弧状のレールを使用できます。
  • テクスチャー加工された素材の上にテフロンを使用することで、重力によって生じるくさび力と相まって、岩のように安定した状態から滑らかな状態へ、そしてまたその逆へと移行する、独特の滑らかな動作が生まれます。そのため、他のほとんどの望遠鏡マウントとは異なり、望遠鏡の意図しない動きを防ぐためのクランプ機構は必要ありません。古典的なドブソニアンの安定性は他に類を見ません。望遠鏡は実際には他のマウントのように 2 つの軸で回転するのではなく、7 つの固体ブロックの上に静的に立っています (新しい位置に押し込まれるまで)。ドブソニアンの安定した滑らかさに匹敵できるのは、後に発明されたボール スコープ マウントだけです。

• 薄い鏡:自重で曲がったりたわんだりしないよう、標準的な厚さ比 1:6 ^{[1] (直径 6 cm ごとに厚さ 1 cm) の高価な}パイレックス製鏡の代わりに、ドブソンは余剰の船の舷窓カバーからガラスで作った鏡を使用しました。通常、厚さ比は 1:16 です。 ^[9]望遠鏡の設計には高度方位マウントが採用されているため、はるかに薄い鏡の重量を均等に支えるために、屋内/屋外用カーペットを裏張りしたシンプルなセルで鏡を支えるだけで済みます。

• 建設用チューブ: ドブソンは、従来のアルミニウムまたはグラスファイバー製の望遠鏡チューブを、コンクリート柱を流し込む建設現場で使用されている厚い圧縮紙チューブに置き換えました。ドブソンが採用している主要ブランドである「ソノチューブ」は、市販の望遠鏡チューブよりも安価で、さまざまなサイズが用意されています。湿気から保護するため、チューブは通常、塗装またはプラスチックでコーティングされています。ソノチューブは、輸送中の衝撃でへこんだり砕けたりする可能性のあるアルミニウム製またはグラスファイバー製のチューブよりも頑丈であるとされています。また、熱的に安定していて非伝導性であるという利点もあり、チューブアセンブリの取り扱いによって光路に生じる不要な対流を最小限に抑えます。

• 四角い「ミラーボックス」 : ドブソンは、ソノチューブを挿入するチューブベースとミラーハウジングに合板の箱をよく使用しました。これにより、ミラーサポートを取り付けるための堅固な平らな表面が得られ、トラニオンの取り付けが容易になりました。

ドブソニアン望遠鏡の設計は長年にわたって進化してきました (§ 派生設計を参照) が、市販またはアマチュアが製作した「ドブソニアン」望遠鏡のほとんどは、上記に挙げた設計コンセプトと機能の多くまたはほとんどに従っています。

ドブソニアン設計には次の特徴があります。

• 経緯台:時計駆動の赤道儀は設計から除外されました。赤道儀は大きく(携帯性が低い)、高価で、複雑になる傾向があり、ニュートン式望遠鏡の接眼レンズを非常にアクセスしにくい位置に置くという特徴があります。^[10]経緯台は望遠鏡全体のサイズ、重量、コストを削減し、接眼レンズを望遠鏡の側面の比較的アクセスしやすい位置に保ちます。ドブソニアン設計で使用される経緯台の設計も、単純さと携帯性を高めています。重量が追加されず、カウンターウェイト、駆動部品、三脚/台座を運ぶ必要がありません。ハードチューブドブソニアン用のセットアップは、マウントを地面に置き、その上にチューブを設置するだけです。ドブソニアンスタイルの経緯台マウントの重量は、大きな単純なベアリング面に分散されるため、望遠鏡は指の圧力で最小限のバックラッシュでスムーズに動きます。

経緯台には独自の制限がある。駆動のない経緯台に取り付けられた望遠鏡は、地球の自転を補正して物体を視界内に収めるために、数分ごとに両軸に沿って「微調整」する必要がある（駆動のない赤道儀の場合は片軸のみ）。この作業は、倍率が高くなるほど難しくなる。^[11]経緯台では、既知の物体の座標に望遠鏡を向けるのに役立つ従来の設定円を使用することができない。経緯台は、望遠鏡をほんの少しでも向けるには方位軸を大きく動かす必要があるため、天頂近くの物体に向けるのが難しいことで知られている。経緯台は天体写真撮影にもあまり適していない。

• 質量/コストに比べて対物レンズの直径が大きい
  • 質量と対物レンズの大きさの比が低い: ドブソニアン設計の構造は、体積と重量で測定すると、他の設計と比較すると、対物レンズの直径に対して比較的小さくなります。^[b]
  • 対物レンズサイズに対するコストの比率が低い：コストの観点から見ると、ドブソニアン設計では、通常、コスト単位あたりの対物レンズ直径が大きくなります。^[12]
• 優れた「深宇宙」望遠鏡: 対物レンズの直径を最大化し、携帯性に優れたドブソニアン設計は、暗い星団、星雲、銀河 (深宇宙天体) の観測に最適です。この観測には、大きな対物レンズと暗い空への移動が必要です。これらの天体は比較的大きいため、低倍率で観測され、時計駆動のマウントは必要ありません。
• バランスの問題: 望遠鏡の筒が高度ベアリングに対して固定されている設計では、カメラ、ファインダースコープ、あるいは異常に重い接眼レンズなどの機器の追加や削除によってバランスが崩れることがあります。ほとんどのドブソニアン望遠鏡では、適度なアンバランスに耐えるだけの摩擦がベアリングに備わっていますが、この摩擦によって望遠鏡を正確に配置することが難しくなることもあります。このようなアンバランスを修正するために、ミラー ボックスの背面にカウンターウェイトを引っ掛けたりボルトで固定したりすることがあります。

当初から、望遠鏡メーカーはドブソニアンの設計をニーズに合わせて変更してきました。元の設計は、ジョン・ドブソンという 1 人のニーズと入手可能な資材に適合していました。他の人々は、自分のニーズ、能力、部品の入手性に合わせてさまざまなバリエーションを考案しました。これにより、「ドブソニアン」の設計は大きく多様化しました。

「クラシック」なデザインのチューブアセンブリは、輸送に大型バンを必要とします。設計者は、小型SUV、ハッチバック、またはセダンで現場に持ち込める、分解可能または折りたたみ可能なバリエーションを考案し始めました。この革新により、アマチュア天文学コミュニティはさらに大きな口径にアクセスできるようになりました。

多くの設計では、軽量トラスチューブと折りたたみ式設計の利点が組み合わされています。折りたたみ式の「トラス チューブ」ドブソニアン望遠鏡は、アマチュア望遠鏡製作コミュニティで 1982 年にはすでに登場しており^{[13] [14]}、最大のコンポーネントである光学チューブ アセンブリを分解できます。名前が示すように、この設計の「チューブ」は実際には、対物ミラーを含むミラー ボックスの上にある複数の剛性ポールで固定された、副鏡とフォーカサーを含む上部ケージ アセンブリで構成されています。ポールは、クイック ディスコネクト クランプで固定されており、これにより望遠鏡全体を小さなコンポーネントに簡単に分解して、車両やその他の手段で観測場所まで簡単に輸送できます。これらのトラス チューブ設計は、誤ってセルリエ トラスと呼ばれることがありますが、メイン トラスが対向ミラー セル トラスで構築されていないため、その設計の 1 つの機能、つまり光学系を平行に保つことしか実行しません。

ドブソニアン望遠鏡の主な特徴は、水平方向のトラニオン型高度軸と広く支持された方位軸からなる「ロッカーボックス」を備えた「ガンキャリッジ」構成に似ていることです。両方とも、プラスチック、フォルミカ、テフロンなどの材料を使用して、スムーズな操作を実現します。^[15]多くの派生的なマウント設計では、この基本形状を維持しながら、材料と構成を大幅に変更しています。

多くの設計では、経緯台 (ロッカー ボックス) を小さな回転台に縮小することで携帯性を高めています。これらの設計の高度トラニオン スタイルのベアリングは、対物鏡の半径とほぼ同等かそれ以上の大きな半径になり、チューブ アセンブリに取り付けられるか統合されるため、マウントの全体的なプロファイルが低くなります。この利点は、望遠鏡の総重量が軽減され、より重い接眼レンズの使用やカメラの追加などによる望遠鏡チューブの重量負荷の変化に対して望遠鏡のバランスがそれほど影響を受けなくなることです。

1990 年代後半以降、アマチュア望遠鏡メーカーや商業メーカーによるマウントの設計と電子機器の多くの革新により、ユーザーはドブソニアン スタイルの経緯台マウントの制限の一部を克服できるようになりました。

• デジタル設定円:マイクロプロセッサベースのデジタル設定円の発明により、経緯台に取り付けられた望遠鏡に望遠鏡の方向の座標を正確に表示する機能を取り付けたり、後付けしたりすることが可能になった。これらのシステムは、ユーザーに赤経(RA) と赤緯(dec.) のデジタル表示を提供するだけでなく、ラップトップコンピューター、タブレット コンピューター、 スマートフォンなどのデジタル デバイスとインターフェイスし、ライブ エフェメリス計算/チャート作成プラネタリウム ソフトウェアを使用して、望遠鏡が向いている場所の現在のグラフィック表示を提供し、ユーザーがオブジェクトをすばやく見つけられるようにする。^{[16] [17]}
• 赤道儀プラットフォーム: 赤道儀プラットフォーム ( Poncet プラットフォームなど) を経緯台の下に取り付けると、視覚および天体写真撮影作業で限定的に赤道儀を追跡できるようになります。このようなプラットフォームには追跡を容易にするためのクロック ドライブを組み込むことができ、慎重に極を合わせれば、1 秒未満の精度の CCD イメージングも完全に可能です。ルクセンブルクの Roeser 天文台 (MPC 天文台コード 163) は、赤道儀プラットフォームに自作の 20 インチ ドブソニアンを使用して、小惑星センターに数百の天体測定結果を提供してきました

ドブソニアン設計の本来の目的は、安価で、シンプルで頑丈な大口径の機器を提供することだった。^[18]これらの特性は、大量生産にも役立つ。ドブソニアン望遠鏡を最初に商業的に提供した企業の一つは、今は廃業したコールター・オプティカル社（現在はマーナガン・インストゥルメンツ社の一部）である。1980年代、同社はソノチューブ製のチューブとドブソンの当初のシンプルさというコンセプトに従った様々なサイズの「オデッセイ」モデルで、この設計の普及に貢献した。^{[19] [20]} 1990年代までには、ミード・インストゥルメンツ社、オリオン・テレスコープ社、その他のメーカーが、アップグレードされたドブソニアンモデルを発表し始めた。これらの輸入された大量生産された望遠鏡には、金属チューブやより洗練されたハードウェアなどの優れた機能が搭載されており、今でも非常に手頃な価格である。^[19]

1990年代以降、トラス管設計を採用した製造ドブソニアンの人気が高まっている。最初の商用トラスドブソニアンは、1989年にオブセッションテレスコープスによって市場に投入された。 ^[21]その後のアメリカの製造業者には、スターストラクチャー、^[22]ウェブスターテレスコープス、 [ ²³ ]アストロシステムズ、^[24]ティーターズテレスコープス、^[25]ハッブルオプティクス、^[26]ウェイトリサーチ、^[27]ニュームーンテレスコープスなどがある。^[28]これらの少量生産業者は、高級な対物鏡、高級素材、特注の職人技、オプションのコンピューター制御のGoToシステムを提供している。携帯性に優れた「超軽量」モデルを製造しているところもある。^[29]

21世紀には、トラスドブソニアンモデルもミード、オリオン、エクスプロアサイエンティフィックなどによって大量生産されています。主に中国で製造されており、上記の高級望遠鏡よりもかなり安価でありながら、優れた品質と価値を提供しています。^[19] 2017年に、スカイウォッチャーは大型のスターゲイトモデルのラインを発表しました。^[30]

市販のソリッドチューブドブソニアン望遠鏡は、チューブのサイズの関係で、通常最大口径は12インチ（305 mm）である。12～18インチ（305～457 mm）のトラスドブソニアンは、口径が大きくても1人で簡単に設置できるため、最も人気のあるサイズである。いくつかのメーカーは、口径24インチ（610 mm）以上のモデルを提供している。トラスドブソニアンは、現在市販されている最大の望遠鏡である。ニュームーンテレスコープスの巨大な36インチ（914 mm）口径のハイブリッドモデルが、2018年の北東天文学フォーラムで展示された。^[31] 2019年には、カナダに拠点を置くOptiques Fullumの巨大な50インチ（1270 mm）口径の折畳みニュートン望遠鏡がニュージャージー州に設置された。^[32]

ドブソニアン望遠鏡の設計は、アマチュア天文家に提供できる望遠鏡の大きさから革命的であると考えられています。^{[33] [34] [35]}設計の本質的なシンプルさと大口径は、小型車の後部座席に積んで 暗い空や星空観察会に持ち込み、数分で設置できる安価な大型機器という利点があったため、1970年代を通じて注目を集め始めました。

その結果、従来の建設方法では製造や購入に費用がかかり、操作も扱いにくい大型の望遠鏡が急増した。1970年代には8インチのニュートン式望遠鏡は大型と考えられていたが、今日では16インチのシステムが一般的であり、巨大な32インチのシステムもそれほど珍しくない。^[36]

ナローパス光学フィルター、改良された接眼レンズ、デジタル可視・赤外線写真などの観測機器のその他の改良と相まって、ドブソニアンの大口径により、観測される天体の数と各観測天体の詳細の量が劇的に増加しました。1970 年代と 1980 年代のアマチュア天文学者は、ドブソニアンのおかげで、メシエ天体やより明るいNGC天体以外はあまり探索しませんでしたが、現代のアマチュア天文学者は、 IC、アベル、コホーテック、ミンコフスキーなど、かつてはプロの天文学者だけが参照できると考えられていた無名のカタログに掲載されている暗い天体を日常的に観測しています。

赤道儀に取り付けると、ドブソニアン望遠鏡を短時間露出（≲ 1 時間）の天体写真撮影に使用する際の困難が解消されます。これにより、小惑星の位置を小惑星センターに提供したいアマチュアに、高精度の小惑星天体測定（および発見）の分野が開かれました。また、近隣の銀河の新星/超新星や彗星（天文電報中央局への報告用）など、新しくて暗い天体の探索も可能になります。

• 望遠鏡の種類一覧

• モーザー、ドン (2005 年 11 月 1 日) 35 変化をもたらした人物: ジョン・ドブソン – Smithsonianmag.com
• モーザー、ドン (1989 年 4 月)「天国のセールスマンがあなたを誘い込もうとしている」、スミソニアン マガジン。
• モバリー、マーティン (2004)。『The New Amateur Astronomer』。Springer Science & Business Media。p. 21。ISBN 978-1-85233-663-9。
• アルバート、デイビッド H. (1999)。『ひばりは私とともに歌う: ホームスクールとコミュニティベースの教育の冒険』。ニュー ソサエティ パブリッシャーズ。p. 92。ISBN 978-0-86571-401-4。
• ウッドラフ、ジョン (2003)。「ドブソニアン」。Firefly 天文学辞典。Firefly Books。p. 60。ISBN 9781552978375。
• フェリス、ティモシー (2003)。暗闇で見る: アマチュア天文学者はいかにして宇宙の驚異を発見しているか。サイモン&シュスター。37 ページ。ISBN 978-0-684-86580-5。
• クリーゲ、デイビッド、ベリー、リチャード (1997)。『ドブソニアン望遠鏡：大口径望遠鏡の製作のための実用マニュアル』。ウィルマン・ベル。ISBN 0-943396-55-7。

ウィキメディア・コモンズには、ドブソニアン望遠鏡に関連するメディアがあります。

• 歩道天文学者協会
• サンフランシスコ サイドウォーク天文学者の望遠鏡製作ページ
• ドブソニアン望遠鏡の製作計画
• 世界最大のポータブルドブソニアン望遠鏡（42インチ - 107 cm）
• 世界最大の裏庭の望遠鏡