BORG 天体望遠鏡での野鳥撮影


現在のところ、BORG77ED2が、私の主力の撮影機材です。
ボーグHPや他の関連HPの写真は、非常に解像度が、優れていると思いますが、
なぜボーグが、優れているのか ボーグの説明を見ても、よくわかりません。
今、なぜ一眼デジボーグなのか?
ED(異常部分分散性)レンズを、使用していると言え、2群2枚
とてもシンプルな望遠鏡が、なぜ、多数のレンズを使用したカメラレンズを超えた解像度があるのか
最初は、とても、不思議でした。
また、解像度というメリットもあれば、何かを犠牲にしているデメリットもあるはずです。
ここでは、少し、技術的観点から、検討して見ました。
<メリット>

1.直焦点レンズ
直焦点レンズとは、レンズの焦点距離で、直接、イメージセンサーに結像させるレンズです。
アポクロマート光路図
アポクロマート光路図例
ボーグは、2群2枚 3波長色消しのEDアポクロマート、非常に、シンプルです。

普通の望遠系カメラレンズは、インナーフォーカスレンズ、手ブレ補正レンズ、
長さを短縮するための望遠系のレンズ、また、それらの副作用を打ち消す補正レンズと
多数のレンズが、入っています。

レンズ設計は、収差設計と言われていますが、一般的に、レンズの収差は、以下のようになります。

ザイデル5収差 ( )内にほぼ比例します。
1.球面収差  ∝ (h^3)
2.コマ収差  ∝ (h^2・ω)
3.非点収差  ∝ (h・ω^2)
4.像面の湾曲 ∝ (h・ω^2)
5.像の歪曲  ∝ (ω^3)

hは、入射高 光軸から、レンズの高さ 簡単に言えば、前玉レンズ口径の1/2です。
ωは、光軸の中心から、傾角 画角の1/2の角度です。

望遠レンズは、上図の光路図を見てもわかるように、ωが、非常に小さいので、
一般のレンズに比べて、非点収差、像面の湾曲、像の歪曲の、収差補正の必要性は、ほとんどありません。
問題は、hの2乗に比例するコマ収差、hの3乗に比例する球面収差になります。

球面収差、コマ収差、及び、望遠鏡で一番重要な色軸収差を、
2群2枚のアポクロマートで、補正します。


2.アポクロマート
アポクロマート球面収差
アポクロマート球面収差例

推定では、BORG 77ED2クラスでは、ED色軸収差補正後で、焦点面からの最大色軸収差が、±100u程度
F6.6とすると、入射角は、θ=2arctan((1/2*6.6))= 8.6 (deg)

最大の色軸収差部分の焦点面でのスポットは、1/6.6になりますので、±16u程度になります。
実際は、3波長色消しのアポクロマートなので、輝度集中では、1/4程度

これは、ピントを、最適に合わせた場合、
7DやG2のような最新のAPS-Cや、マイクロファーザーズの画素ピッチでは、充分解像します。

明るさを求めだすと、F値が小さく、口径が大きくなり、上式hが大きくなることで
レンズの収差が大きくなりますので、補正レンズが多数必要になります。
ピントを絞れば、h、ωともに、小さくなりますので、収差は、小さくなります。

また、色軸収差は、被写体深度が、絞り込むと大きくなるのと同じ原理で、
絞り込むと、小さくなります。

絞れば、各種収差は改善しますが、今度は、回折現象による理論ボケがありますので、
天体望遠鏡のF6.6前後は、最適のようです。


3.明るさが口径の割には、明るい
レンズの明るさは、通常、F値(焦点距離/実効口径)で、表現されますが
実際の明るさT値は、レンズの反射や透過のロスがありますので、F値より暗くなります。

コーティング技術が発達したと言え、レンズの枚数が多ければ
ロスが発生し、明るさのT値は、F値とかけ離れています。
例えば、透過率98% 20枚のレンズなら、(0.98)^20=0.66
2/3絞り分ぐらい、暗くなります。
ボーグは、レンズが、2枚しかありませんので、カメラレンズに比較して
同じF値でも、明るくなります。

これは、非常に重要で、野鳥撮影は、明るさを求めていますが
同じISO、シャタースピードなら、カメラレンズの一クラス上の明るさがあると言うことです
(F値を小さくすると、被写体深度も浅くなるので、レンズ損失が少ないほうが良い)


4.マイクロフォーカス接眼部
マイクロフォーカス接眼部
マイクロフォーカス接眼部
カメラレンズのMFフォーカスリングは、回転方向で、分解能が粗いです。
ピント中心、被写体深度を、合わせるためには、10u単位のピント調整が必要です。
ボーグは、望遠鏡なので、天体用の10u以下で、調整が可能なマイクロフォーカスが使用できます。
直進方向なので、ピントあわせ時のブレが少なく、高速にピントが合わせられます。
また、ピント合わせは、ブレていると、合わせられませんので、振動対策が、非常に重要です。


5.テレコンに強い
基本構成は、直焦点、望遠率ゼロの単焦点ですので、余裕があります。

純正のテレコンGR(×1.4)を使用していますが、これは、光路長で、60mm 全体で、120mmもあります。
レンズのパワーが、弱いですので、収差に対して、余裕があります。

さらに、ケンコー×2倍を、追加して、テレコン積み重ねでも、カメラレンズと異なり、それなりに解像してくれます。


カワセミ15m 77ED2+GR(×1.4)+テレプラスPRO300(×2)+50D トリミング 7,540mm相当


<デメリット>

1.とにかく長い
星や惑星のように、被写体距離が無限なら、長さは、焦点距離で収まりますが、
野鳥撮影は、基本的に、近距離撮影です。
長さを長くすれば、近距離でも、焦点は合いますが、近距離になるほど、長さが長くなります。
例えば、BORG 77ED2の場合、焦点距離510mm 
10mならば +20mm程度
5mならば +60mm程度
3mならば +110mm程度
BORGなら、いろいろパーツが揃っていますので、光路長の調整が、自由自在ですが
例えば、3mの距離で、撮影すると、510mm+110mm=620mmの光路長が必要になります。
(普通のレンズも、エクステンションチューブで、光路長を長くすることは可能)
レンズフードもありますので、とにかく長いです。
望遠鏡とカメラレンズの最大の違いは、長さ
カメラレンズは、無理をして、長さを短縮していますので、解像度が落ちてしまいます。


2.アウターフォーカス
望遠鏡は、ピント合わせは、物理長である光路長を合わせますので、
カメラの位置がピント合わせの度に、移動します。
これが最大の欠点です。
稼動部分や、カメラマウント部分も剛性が低く、これを解決するには、いろいろ工夫が必要です。
カメラ本体の重量が軽いkiss や、G1、G2のほうが、適しているかも知れません


3.ファインダー撮影時、自動露出に誤差が発生する
ファインダー撮影では、スクリーンマットに、映される画像を
ペンタプリズム部にある、露出用のセンサーで、検出しているようです。
スクリーンの明るさは、光の入射角により、影響されますので
純正レンズなら、レンズの情報を、入手して、明るさを補正しているようです。
BORGに限らず、他社マウント変換などでも、影響されるようです。
ライブビュー撮影なら、露出は、イメージセンサーをダイレクトで、検出していますので
適正露出になります。


4.カメラ内の空気の出し入れ
テレコン装着してれば、カメラ内と望遠鏡を分離できますが、
直焦点の場合は、ピントを調整すれば、エアピストンとなって、空気が出入りします。
レンズは、少しぐらい汚れたり、ホコリが付いても、あまり影響がありませんが、
イメージセンサーは、致命的です。、
私は、通常撮影では、引退した50Dを専用カメラにしています。


5.フラットナー
一般的に、望遠鏡は、周辺画質を、フラットナーというレンズで、改善します
野鳥撮影は、中心解像度優先で、日の丸構図、
また、被写体深度の関係で、野鳥以外は、ボケていますので、あまり必要性はありません。



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