天文教育 2014 年 9 月号（Vol . 26 No. 5）
あ な た の 望 遠 鏡 が 分 光 器 付 き に ! !
∼ 小 型 分 光 器
L HI RES L i t e 接 続 ア ダ プ タ の 製 作 ∼
竹 内 彰 継 、 山 脇 貴 士 （ 米 子 工 業 高 等 専 門 学 校 ）
1. は じ め に
LHIRES Liteと は フ ラ ン ス の Shelyak Instruments社 が 製 造 ・ 販 売 し て い る 安 価 な
太 陽 ス ペ ク ト ル 観 察 用 小 型 分 光 器 で あ る[1]。 こ れ は 、 太 陽 ス ペ ク ト ル を 眼 視 で 観 察 す る
だ け の 単 純 な 分 光 器 で あ る が 、格 子 定 数2400 本/mmの 回 折 格 子 を 使 用 し て お り 、NaD線 で 15.5 Å/mmと い う 比 較 的 高 い 波 長 分 解 能 を
実 現 し て い る 。 し た が っ て 、 も し こ の 分 光 器
が 望 遠 鏡 に と り つ け ら れ れ ば 、 手 持 ち の 望 遠
鏡 で も 分 光 観 測 が 可 能 と な る 。
そ こ で 、 株 式 会 社 ビ ク セ ン の フ リ ッ プ ミ ラ
ー を 改 造 し て 、LHIRES Liteを 市 販 の 天 体 望 遠 鏡 に 接 続 す る ア ダ プ タ を 製 作 し た 。 こ の と
き 、 天 体 の 導 入 を 容 易 に す る た め 、 ス リ ッ ト
ビ ュ ア ー も 設 け た 。
本 稿 で は 、 ア ダ プ タ 製 作 の た め の フ リ ッ プ
ミ ラ ー の 改 造 仕 方 に つ い て 、 ま た テ ス ト 観 測
の 結 果 に つ い て 報 告 す る 。
2. LHIRES Liteと は ？
LHIRES Lite と は フ ラ ン ス の Shelyak Instruments社 が 製 造 ・ 販 売 し て い る 小 型 で
安 価 な リ ト ロ ー 型 分 光 器 （Littrow HIgh REsolution Spectrographの 略 ） の こ と で あ
る 。
こ れ は 単 に 太 陽 ス ペ ク ト ル を 眺 め る だ け の
分 光 器 で あ り（ 図1）、そ の 構 造 は い た っ て 単 純 で 、 ス リ ッ ト 付 近 に あ る ノ ー モ ン の 影 を な
く し 、 ス リ ッ ト 面 に 垂 直 に 太 陽 光 を 入 射 さ せ
（ 図2）、側 面 の 波 長 選 択 バ ー を 動 か し て 希 望 の 吸 収 線 を 選 択 す る 構 造 に な っ て い る（ 図3）。
図 1 小 型 分 光 器 LHI RES Li t e
図 2 LHI RES の ス リ ッ ト 入 射 部 分
右 側 の ノ ー モ ン の 影 を な く し 、左 側 の ス リ ッ ト に 垂 直 に 太 陽 光 を 入 射 さ せ る 。
LHIRES Liteは 、こ の よ う に 単 純 な 構 造 を
し て い る が 格 子 定 数2400 本/mmの 回 折 格 子 を 使 用 し て お り 、NaD線 で15.5 Å/mmと い う 比 較 的 高 い 波 長 分 解 能 を 実 現 し て い る 。 こ
れ を 、 ビ ッ ト ラ ン 株 式 会 社 の CCD カ メ ラ BJ40Lで 撮 像 し た 場 合 に 置 き 換 え る と0.129
Å/ピ ク セ ル と な り （ 速 度 分 解 能 に 換 算 し て 6.6 km/s/ピ ク セ ル!!）、天 文 学 の 研 究 に 十 分 耐
え る 性 能 を 有 し て い る こ と が わ か る 。
そ こ で 、 ビ ク セ ン の フ リ ッ プ ミ ラ ー を 改 造
し て こ の 分 光 器 を 市 販 の 天 体 望 遠 鏡 に 接 続 す
る ア ダ プ タ を 製 作 し た 。
3. 望 遠 鏡 へ の 接 続
図 4 に 今 回 製 作 し た ア ダ プ タ で LHIRES Liteを 望 遠 鏡 に 接 続 し た 写 真 を 示 す 。本 ア ダ
プ タ に は ペ ン タ ッ ク ス の カ メ ラ レ ン ズ を 利 用
し た ス リ ッ ト ビ ュ ワ ー が 設 け て あ り 、 天 体 の
導 入 が 容 易 に な る よ う に 工 夫 し て あ る 。
図 4 フ リ ッ プ ミ ラ ー を 改 造 し た ア ダ プ タ で
LHI RES L i t e を 望 遠 鏡 に 接 続 し た 様 子
図5の よ う に 、ビ ク セ ン の フ リ ッ プ ミ ラ ー は 光 路 切 り か え 板 に ミ ラ ー が 取 り 付 け て あ り 、
板 の 角 度 を 変 え る こ と に よ り 光 路 を 切 り か え
る 構 造 に な っ て い る 。 そ こ で 、 光 路 切 り か え
板 に 穴 を あ け 、 ミ ラ ー の か わ り に 、 同 じ サ イ
ズ の 透 明 ガ ラ ス 板 を 接 着 し た 。
す る と 、 望 遠 鏡 か ら 入 射 し た 天 体 の 光 は ガ
ラ ス 板 を 透 過 し LHIRES Liteの ス リ ッ ト 上 に 結 像 す る 。 一 方 、 ス リ ッ ト 面 は 鏡 の よ う に
な っ て い る た め（ 図6）結 像 し た 光 は 反 射 し 、 再 び ガ ラ ス 板 を 透 過 す る 。 こ の と き 、 光 の 一
部 が ガ ラ ス 板 で 反 射 し て 光 路 が 90° 曲 が り 、 ス リ ッ ト ビ ュ ワ ー の レ ン ズ に 入 射 す る 。 そ し
て 、CCD上 に ス リ ッ ト 面 の 像 が 結 ば れ る 。
図 5 株 式 会 社 ビ ク セ ン の フ リ ッ プ ミ ラ ー
つ ま み の 部 分 を 回 転 さ せ て 、切 り か え 板 の 角 度 を 変 え る 。
図 6 LHI RES Li t e の ス リ ッ ト 面 （ 矢 印 ）
ス リ ッ ト 面 は 鏡 の よ う に な っ て い る 。
こ の よ う に す る と 、 透 明 ガ ラ ス 板 で の 反 射
率 は 非 常 に 低 い の で 、 ス リ ッ ト ビ ュ ワ ー に 入
る 光 量 は 少 な く な る 。 し か し 、 本 分 光 器 の 観
測 対 象 は 、 太 陽 、 恒 星 、 惑 星 と い っ た 明 る い
天 体 ば か り な の で 実 害 は な い 。
以 下 ビ ク セ ン の フ リ ッ プ ミ ラ ー の 改 造 に つ
天文教育 2014 年 9 月号（Vol . 26 No. 5） 3. 1 ビ ク セ ン の フ リ ッ プ ミ ラ ー の 改 造
前 述 の よ う に 、 フ リ ッ プ ミ ラ ー の 光 路 切 り
か え 板 上 の ミ ラ ー を と り は ず し 、 光 路 切 り か
え 板 に 穴 を あ け 、 そ の 上 に 適 当 な 長 さ に 切 断
し た 透 明 ガ ラ ス 板 （ 顕 微 鏡 の ス ラ イ ド ガ ラ ス
を 流 用 ）を 接 着 し た（ 図7）。こ れ に よ っ て 、 ス リ ッ ト 面 で 反 射 し た 光 の 一 部 を ス リ ッ ト ビ
ュ ワ ー に 導 く こ と が で き る 。
図 7 フ リ ッ プ ミ ラ ー の 光 路 切 り か え 板 に 穴
を あ け 、そ の 上 に 透 明 ガ ラ ス 板 を 接 着 し た
3. 2 フ リ ッ プ ミ ラ ー と 分 光 器 の 接 続
続 い て 、フ リ ッ プ ミ ラ ー の2イ ン チ 取 付 け 口（ 図5の 左 側 ）を は ず し 、図8の よ う に 分 光 器 と の 接 続 板 を 取 付 け た 。 こ れ は ア ル ミ 板
を 加 工 し て 製 作 し た も の で 、 中 央 に 分 光 器 の
ス リ ッ ト 面 と 同 じ サ イ ズ の 穴 が 開 い て お り 、
分 光 器 に 光 が 入 射 で き る よ う に な っ て い る 。
な お 、 フ リ ッ プ ミ ラ ー と 分 光 器 は 、 分 光 器 の
ノ ー モ ン の ね じ 穴 を 利 用 し て 接 続 す る（ 図9）。
図 8 フ リ ッ プ ミ ラ ー に 分 光 器 と の 接 続 板 を
取 付 け る
図 9 フ リ ッ プ ミ ラ ー と 分 光 器 の 接 続
両 者 は 分 光 器 の ノ ー モ ン の ね じ 穴（ 矢 印 ）を 流 用 し て 接 続 す る 。
3. 3 ス リ ッ ト ビ ュ ワ ー に つ い て
本 ア ダ プ タ に は ペ ン タ ッ ク ス の 古 い カ メ ラ
レ ン ズ を 利 用 し た ス リ ッ ト ビ ュ ワ ー を 設 け た 。
こ の レ ン ズ の フ ィ ル タ ー 径 は49 mmで あ る 。 一 方 、 ビ ク セ ン の フ リ ッ プ ミ ラ ー に は 接 眼 方
向 に42 mmの ネ ジ が 切 っ て あ る 。 そ こ で 、 42 mmの 雌 ネ ジ 、49 mmの 雄 ネ ジ の ア ダ プ
タ リ ン グ を 自 作 し 、 フ リ ッ プ ミ ラ ー と レ ン ズ
を 接 続 し た 。 こ う す る と 、 レ ン ズ と ア ダ プ タ
リ ン グ の 間 に フ ィ ル タ ー を 挟 み 減 光 で き る 。
ま た 、 ペ ン タ ッ ク ス の 古 い カ メ ラ レ ン ズ は 42mmの ス ク リ ュ ー マ ウ ン ト と な っ て い る た
め 、 ピ ッ チ は 多 少 異 な る が 、 も と か ら つ い て
い る31.7mm接 眼 ア ダ プ タ を ね じ 込 ん で 使 用 す る こ と が で き る （ 図10）。
な お 、 こ の 接 眼 ア ダ プ タ に ビ ッ ト ラ ン の CCDカ メ ラBJ40Lを 取 付 け る と 、 カ メ ラ レ
ン ズ の 合 焦 範 囲 内 で ピ ン ト を 合 わ せ る こ と が
で き る 。
4. テ ス ト 観 測
4. 1 Hα 線 や Ca HK 線 の ス ペ ク ト ル
先 ず 、 太 陽 のHα線 な ど の 強 い 吸 収 線 の ス ペ ク ト ル を 撮 像 し た 。 図11にHα線 、 図12 に Ca HK線 の ス ペ ク ト ル を 示 す 。 両 者 と も 非 常 に シ ャ ー プ で あ り 、特 にHK線 で は 線 中 心 に プ ラ ー ジ ュ に よ る 輝 線 ま で 見 え て お り 、 LHIRES Lite の 波 長 分 解 能 の 高 さ が う か が
え る 。
図 11 太 陽 の Hα 線 の ス ペ ク ト ル
図 12 太 陽 の HK 線 の ス ペ ク ト ル
プ ラ ー ジ ュ に よ る 輝 線 ( 丸 印 ) ま で 見 え る 。
4. 2 Hα 線 の ス ペ ク ト ロ ヘ リ オ グ ラ ム
次 に ス リ ッ ト を 赤 緯 方 向 に 固 定 し 、望 遠 鏡
の ガ イ ド を 止 め て 、ス リ ッ ト で 太 陽 像 を ス キ
ャ ン し 、強 い 吸 収 線 の 底 の 光 だ け を 取 出 し て
並 べ て ス ペ ク ト ロ ヘ リ オ グ ラ ム を 作 成 し た 。
図13にHα線 の ス ペ ク ト ロ ヘ リ オ グ ラ ム を 、 図14に ソ ー ラ ー ス ペ ク ト ラ ム 社 のHαフ ィ ル タ ー （ 半 値 幅 0.3Å ） で 同 時 刻 に 撮 像 し た 単 色 画 像 を 示 す 。両 者 の 画 質 は ほ ぼ 同 等 で あ り 、 LHIRES Lite で 波 長 純 度 が 十 分 高 い 単 色 画
像 が 得 ら れ る こ と が わ か っ た 。
図 13 Hα 線 の ス ペ ク ト ロ ヘ リ オ グ ラ ム
図 14 Hα フ ィ ル タ ー に よ る Hα 線 単 色 画 像 。
図 13の ス ペ ク ト ロ ヘ リ オ グ ラ ム が 同 等 画 質 で あ る こ と が わ か る 。
4. 3 土 星 の 速 度 の 測 定
最 後 に 、 土 星 の ス ペ ク ト ル 撮 像 を 行 っ た 。
天文教育 2014 年 9 月号（Vol . 26 No. 5） 土 星 を ス リ ッ ト 上 に 導 く こ と が で き た 。ま た 、
ス ペ ク ト ル 撮 像 に 20 分 か か っ た が 、 土 星 が ス リ ッ ト か ら ず れ な い よ う に 半 自 動 ガ イ ド す
る こ と も で き た 。
図 15 に 土 星 の 自 転 軸 と 垂 直 に ス リ ッ ト を あ て た 場 合 の 速 度 分 布 を 示 す 。 土 星 本 体 部 分
で は 自 転 の た め 速 度 変 化 は 直 線 的 と な る が 、
輪 の 部 分 で は ケ プ ラ ー の 法 則 に よ り 中 心 に 近
い ほ ど 速 く 回 転 し て い る の で 、 本 体 部 分 と は
傾 き が 逆 に な る 。
図16に 今 回 撮 像 し た 土 星 のHα線 ス ペ ク ト ル を 示 す 。Hα線 の 形 が 図15の よ う に な っ て お り 、 土 星 の 自 転 や 環 の 回 転 が 検 出 で き て い
る こ と が わ か る 。 そ こ で 、Hα 線 の す ぐ 横 の H2Oの 吸 収 線 ( 波 長6564.2 Å 、地 球 大 気 由 来
の た め 、 土 星 の 自 転 に よ る 吸 収 線 の 移 動 は 生
じ な い ) を 利 用 し て 、ド ッ プ ラ ー 効 果 か ら 土 星
の 自 転 速 度 を 求 め た と こ ろ 10 km/sと な り 、 真 値 に 近 い 値 が 得 ら れ た 。
図 15 土 星 の 自 転 軸 と 垂 直 に ス リ ッ ト を あ
て た 場 合 の 速 度 分 布
図 16 土 星 の Hα 線 付 近 の ス ペ ク ト ル
図 15 の よ う な 形 状 に な っ て い る 。
5. お わ り に
本 ア ダ プ タ を 利 用 す る とLHIRES Liteが あ ら ゆ る 望 遠 鏡 に 接 続 可 能 と な る 。 こ の 分 光
器 は 比 較 的 安 価 な の で 、 地 方 大 学 で の 天 体 観
測 実 習 や 公 共 天 文 台 で の 天 体 観 測 会 に 分 光 観
測 を 採 り 入 れ る こ と が で き る よ う に な る 。 ま
た 、 ハ イ エ ン ド ア マ チ ュ ア に 分 光 観 測 へ の 道
を 開 く 道 具 に も な る と 期 待 さ れ る 。
文 献
