ハーシェル式望遠鏡とは｜18世紀の単鏡反射望遠鏡

設計と光学特性

ハーシェル式の配置では、主鏡は入射光に対してわずかに角度をつけて据えられる。その傾きによって、収束する光束は光軸の中心から外れ、観察しやすい位置へ導かれる。主な特徴は次のとおりである。

• 光路中の鏡は1枚だけで、副鏡による二度目の反射がない。
• 接眼部が前方にあるため、架台によっては観察しやすい姿勢を取りやすい。
• 光束が光軸から外れるため、軸上反射器と比べてコマ収差や非点収差などの収差が生じやすい。

歴史的背景と発展

ハーシェルがこの方式を採用した当時、鏡は磨かれた金属合金で作られており、反射率は比較的低く、しかも変色によって劣化しやすかった。副反射面をなくすことで反射回数を減らし、像の明るさを保とうとしたのである。ハーシェルは自作の大型金属鏡反射望遠鏡を用い、深宇宙観測や天体調査を行ったが、これは観測天文学が急速に発展していた時期にあたる。

用途、利点、限界

ハーシェル式の主な利点は、当時入手できた反射率の低い鏡でも光の損失を抑えられること、そして光学系が単純であることであった。一方で、主鏡を傾けるために軸外収差が増えやすく、実用上の扱いにも難点があった。接眼部が開口部の一部をふさぐことがあり、また傾きの調整は製作と整合を難しくする。鏡面コーティング技術が向上し、まず銀メッキ、のちに耐久性のあるアルミニウムコーティングが使われるようになると、副鏡を加えることによる光量損失はほとんど問題にならなくなり、ニュートン式、カセグレン式、グレゴリー式などの代替設計が再び支持を集めた。

遺産と区別点

今日、ハーシェル式望遠鏡は、当時の材料的制約に対する適応的な解決策として、またウィリアム・ハーシェルの観測天文学への広い貢献の一部として、歴史的に重要とみなされている。現代では、歴史的な実演や一部の趣味的な再現を除けば、実用例はまれである。他の反射望遠鏡との比較についてはニュートン式望遠鏡や他の古典的な配置を参照するとよい。また、この設計の背景となった鏡材料についてはスペキュラム金属を参照。主鏡を傾けて副鏡を避けるという基本概念は、利用可能な技術に合わせて形が決まるという機器設計の好例であり、望遠鏡発達史の概説や光学工学に関する文献でも論じられている。