JPH08201703A - 赤道儀式架台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より簡単に所望の天体を天体望遠鏡の視界に
導入する。 【構成】 第１モータは、極軸１２の回りに天体望遠鏡
２０を回転させる。第２モータは、赤緯軸１４の回りに
天体望遠鏡２０を回転させる。モータ制御装置２６は、
ＧＰＳ回路及び制御回路を有し、所望の天体を指定する
とＧＰＳ回路から経度データ信号並びに時刻データ信号
を受けて第１及び第２モータを制御し所望の天体を天体
望遠鏡２０の視界に自動的に導入する。第１及び第２モ
ータの代わりにエンコーダを設けて、天体望遠鏡２０を
回転させるべき角度差を表示器に表示し角度差零とする
ように手動で極軸及び赤緯軸を調整するようにしても良
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、天体望遠鏡を乗せる赤
道儀式架台に関し、特に、天体望遠鏡の視界に所望の天
体に容易に導入できる赤道儀式架台に関する。

【０００２】

【従来の技術】天体望遠鏡は、月、惑星、恒星、星雲等
の天体の観測に使用される。観測にあたっては、天体望
遠鏡の照準を所望の天体に合わせ、その視界に天体を導
入する必要がある。このとき、月や惑星等の一部の比較
的高い光度を有する天体は、肉眼でもその位置を確認可
能な場合があり、この場合には肉眼で確認したその天体
の天球上の位置に望遠鏡を向けてその視界に導入するこ
とも比較的容易に可能である。しかし、より一般的に
は、多くの天体が肉眼で確認するのは困難であり、ま
た、天体は季節及び時刻によってその多くが天球上での
位置を変えるため、天体望遠鏡の照準を所望の天体に合
わせるには、ある程度の技能が要求される。

【０００３】恒星の天球上の位置は、星図上で赤経赤緯
座標を用いて示すことができる。特に、星雲、星団のよ
うな光度の低いものを観測する場合には、星図でその天
球上の位置座標を確認し、その赤経赤緯座標を用いて天
体望遠鏡の照準を所望の天体に合わせることが行われ
る。また、惑星のように、天球上の位置が変化していく
ものについても、観測時点での位置を赤経赤緯座標で表
すことが可能であり、この座標を用いて同様に照準を合
わせることができる。

【０００４】天体望遠鏡を乗せるの架台の１つとして
は、赤道儀式架台が知られている。この架台は、極軸
（赤経軸）及び赤緯軸の２軸を有し、これら２軸の回り
に望遠鏡を回転させることが可能になっている。このと
き、極軸を地球の自転軸（地軸）と平行にした後、極軸
及び赤緯軸の回りに望遠鏡を回転させて所望の天体を視
界に導入する。赤緯軸は、極軸と垂直な軸であり、これ
を回転させると赤緯座標の異なる天体に照準を合わせる
ことができる。赤道儀式望遠鏡によると、一度所望の天
体を天体望遠鏡の視界に導入できれば、後は天体の日周
運動（地球の自転速度）に合わせて極軸の回りに天体望
遠鏡を回転させれば、赤緯軸については固定にしたまま
で所望の天体を追尾することができる。

【０００５】地軸の水平面（通常は地面）に対する傾き
は、その観測地点の緯度によって異なる。このため、上
述した赤道儀の極軸を地球の地軸と平行に設定する操作
は、天球の北極点ときわめて近い位置にある北極星を参
照して行うのが一般的である。ただし、北極星は天球の
真の北極点とは約０．５度の差がある。

【０００６】平行にする１つの方法としては、まず最初
に赤道儀の極軸と天体望遠鏡の光軸を平行にしてから、
天体望遠鏡の視界に北極星を入れる方法がある。赤道儀
の極軸と天体望遠鏡の光軸が平行になったことは、無限
遠のもの（例えば、星）を天体望遠鏡の視界に入れて極
軸を中心にして回転させたときに、視界が動かなければ
平行になったことを確認できる。これによれば、天体望
遠鏡の倍率を高くすることができるので、比較的良い精
度で赤道儀の極軸を地球の地軸と平行に設定することが
可能となるが、その前提である赤道儀の極軸と天体望遠
鏡の光軸を完全に平行にすることが難しい。

【０００７】そこで、極軸と同軸に専用の極軸望遠鏡を
設けたものがある。これによれば赤道儀の極軸と天体望
遠鏡の光軸を平行にする工程なしに、極軸望遠鏡の視界
の所定位置（十字の交点）に北極星を入れることで赤道
儀の極軸を地球の地軸と平行に設定することができる。
しかし、極軸望遠鏡は極軸に同軸に内蔵されるので、通
常高い倍率を得ることができず精度的には多少低くな
る。

【０００８】近年では、より簡単に所望の天体を天体望
遠鏡の視界に導入するために、上述のように緯度に応じ
て赤道儀の極軸を地軸と平行に設定した後、現在の時刻
及び観測地点の経度の２つのデータを入力すると、赤経
及び赤緯座標の差を表示するものがある。この差を零に
するように、赤道儀の極軸及び赤緯軸を回転させれば、
所望の天体を望遠鏡の視野に捕らえることができるもの
である。極軸及び赤緯軸の回転は手動で行ってもよい
が、現在ではこれらを回転させるモータを搭載したもの
も知られている。赤道儀の極軸を地軸に平行に設定した
後、現在の時刻及び観測地点の経度のデータをもとにこ
れらモータをコンピュータで制御すれば、自動的に所望
の天体を視界に導入し追尾することも可能である。

【０００９】天体望遠鏡を乗せる架台としては、経緯架
台もある。これは２軸を有し、この２軸によって天体望
遠鏡の照準を変更するものであるが、第１軸が観測地点
での水平面（通常は地面）に対して垂直な鉛直軸であ
り、他方の第２軸が第１軸に垂直な水平軸（水平面に平
行な軸）である。これは、一方の軸を地軸と平行にしな
いことが、赤道儀式と大きく異なる点である。天体望遠
鏡はモータによって２軸の回りに回転可能になってお
り、コンピュータ等の制御手段により２軸の回転を制御
する。天体の視界への導入や追尾は、２軸をともに回転
させることよって行う。

【００１０】経緯架台の進んだものとして、天球上の２
つの恒星を望遠鏡の視界に導入した後に、夫々の恒星の
名前を入力することにより、天体望遠鏡と天球との相対
的な位置関係を記憶し、この記憶したデータを元に所望
の任意の天体に照準を合わせることを可能にしたものも
知られている。例えば、白鳥座α星を望遠鏡の視界に導
入した時点で”白鳥座α星”であるというデータを入力
し、同様に、わし座α星を視界に導入した時点で”わし
座α星”であるというデータを入力する。指定する星に
は、明るい主要な星を用いるのが簡便である。後は、コ
ンピュータが２つのモータを制御し、２軸を時々刻々回
転させることにより、操作者が所望の天体を視界に導入
し追尾することができる。この方式によれば、赤道儀式
と異なり、現在の時刻及び観測地点の経度のデータを入
力する必要はない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】赤道儀式の天体望遠鏡
における上述したような赤道儀式架台では、次のような
問題がある。即ち、極軸を地軸と平行に設定すること
は、上述のようにある程度の技能を必要とし、北極星を
参照するにしても天球の真の北極点にないので正確な設
定が難しい。また、正確な現在の時刻データを得るため
には、その都度装置の操作者（天体観測者）が自分の時
計を正確に合わせておく必要がある。例えば、時計が２
分狂っていると、天球上で約０．５度の差が生じ、これ
は月の直径の視野角に相当する。さらに星の観測には、
いわゆる光害の少ない都市から離れた暗い場所を観測地
点として選ぶことが多い。よって車で移動したときなど
では、その観測地点の緯度及び経度をその都度求める必
要がある。さらには、航空機に天体望遠鏡を積んで地球
に対して常に移動しながら観測する場合においては、そ
の観測地点の緯度及び経度が常に変化するので、それに
合わせて常に赤道儀の極軸及び赤緯軸を調整しつづける
必要が生じる。

【００１２】経緯架台では、常に天体望遠鏡を２軸の回
りで回転させる２つのモータを制御するため、天体を追
尾するときには２軸の不等速制御が必要で複雑になって
しまう。さらには、この方式で制御された天体望遠鏡に
カメラを固定し、赤道儀式と同じようにある天体を追尾
しつつ長時間露出により星夜写真等を撮影しようとして
も、視界がカメラに対して回転してしまうので撮影には
適さない。撮影する場合には、視界を回転させる高価な
視界回転装置が必要となる。

【００１３】そこで本発明の目的は、より簡単に所望の
天体を天体望遠鏡の視界に導入できる赤道儀式架台を提
供することである。本発明の他の目的は、より効率的に
赤道儀式架台の極軸を地軸と平行にすることができる赤
道儀式架台を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の天体望遠鏡を乗
せる赤道儀式架台に関する。このとき、ＧＰＳ等の測位
手段が複数の人工衛星からの電波を受信して観測地点の
経度データ信号及び時刻データ信号を生成する。第１回
転角検出手段は、赤道儀式架台の極軸の回転角を検出す
る。第２回転角検出手段は、赤道儀式架台の赤緯軸の回
転角を検出する。表示器は、所望の天体を指定すると測
位手段から経度データ信号及び時刻データ信号並びに第
１及び第２転角検出手段からの信号を受けて所望の天体
を天体望遠鏡の視界に導入するのに必要な極軸及び赤緯
軸の角度差を夫々表示する。

【００１５】本発明の天体望遠鏡を乗せる赤道儀式架台
に関する。このとき、ＧＰＳ等の測位手段が複数の人工
衛星からの電波を受信して観測地点の経度データ信号及
び時刻データ信号を生成する。第１モータは、赤道儀式
架台の極軸の回りに天体望遠鏡を回転させる。第２モー
タは、赤道儀式架台の赤緯軸の回りに天体望遠鏡を回転
させる。制御回路は、所望の天体を指定すると測位手段
から経度データ信号並びに時刻データ信号を受けて第１
及び第２モータを制御し所望の天体を天体望遠鏡の視界
に導入する。

【００１６】

【作用】本発明の赤道儀式架台によれば、観測地点の緯
度及び経度が常に変化する場合であっても、表示器の表
示に従って極軸及び赤緯軸を調整するか又は制御回路に
よるモータの制御によって指定した所望の天体を天体望
遠鏡の視界に導入することができる。この天体導入操作
を応用すると、仮に天体導入できないときは、赤道儀式
架台の極軸が地軸と平行でないときであるから、所望の
天体を天体望遠鏡の視界に入るように、赤道儀式架台の
高度調整軸及び方位調整軸の両方について調整すれば、
極軸を地軸と平行することができる。これによって、以
後は指定した所望の天体をより精度良く天体望遠鏡の視
界に導入できる。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明の赤道儀式架台の好適実施例
を示す図である。また、図２は、本発明の赤道儀式架台
の第１又は第３実施例に好適な電気回路のブロック図で
ある。天体望遠鏡２０は赤道儀式架台１０に乗せる。破
線１８は天体望遠鏡２０の光軸を示し、この光軸１８を
所望の天体に向ければ、天体望遠鏡２０の視野に所望の
天体を導入できる。副望遠鏡２１は、天体望遠鏡２０よ
りも倍率が低くく視野が広いので、所望の天体が天体望
遠鏡２０の視野に入っていないときに参照のために補助
的に使用される。

【００１８】赤道儀式架台１０の極軸１２は、従来と同
様、極軸望遠鏡２４を用いる等によって地軸に平行に設
定しても良く、また、後述する本発明の第３実施例によ
って設定しても良い。赤道儀式架台１０の赤緯軸１４
は、極軸１２と垂直な軸である。極軸１２は観測地点の
緯度に応じて観測地点の水平面４０に対して傾斜させる
必要があり、黒丸で示した極軸高度調整軸１６の回りで
回転可能になっている。高度調整軸１６は、図１では図
面に対して垂直な軸である。さらに極軸１２は、架台の
水平面２３に垂直な方位調整軸１７の回りで回転可能で
あり、極軸１２の方位を調整可能にしている。

【００１９】架台１０の三脚２２は、架台１０の水平面
２３と観測地点の水平面（地面）４０とが平行になるよ
うに設置するのが好適なのは従来と同様であり、これに
よって方位調整軸１７を観測地点の水平面４０に対して
垂直に設定する。架台１０の水平面２３を水平にする
（観測地点の水平面４０に対して平行にする）ことは、
簡易な水準器でもかなり良い精度で設定可能であるた
め、技術的にはそれほど大きな問題ではない。

【００２０】本発明の好適な第１実施例では、天体望遠
鏡２０を極軸１２及び赤緯軸１４の回りで回転させる第
１及び第２モータを採用する。第１及び第２モータ５２
及び５４は、架台１０の筐体中の適切な場所に内蔵され
る。なお、第１実施例では、基本的には上述した従来の
方法により極軸１２を地軸と平行に設定してあるものと
する。載置棚３０上の置かれたモータ制御装置２６は、
ＧＰＳ回路２５及び制御回路２７を有し、第１及び第２
モータ５２及び５４の回転を制御する制御信号及びモー
タの電源をケーブル２８を介して供給する。制御信号
は、装置２６のＧＰＳ回路２５からの測位データ及び時
刻データや、操作者が入力装置（図示せず）により制御
回路２７に入力する所望の天体のデータ等をもとに生成
される。モータ制御装置２６の電源には、周知の外部電
源（図示せず）を使用すれば良い。

【００２１】ＧＰＳ（Global Positioning System）
は、全地球測位システムとも呼ばれ、米国国防省が打ち
上げた人工衛星からの電波を受信機で受信し、受信機の
現在位置及び高度を測位するものである。ＧＰＳは、他
の測位センサと比較して、安価、高精度、受信機を小型
化できるといった特徴があり、カーナビゲーション・シ
ステム、自動航法等に利用されている。

【００２２】ＧＰＳ衛星は地上から約２千Ｋｍ離れた円
軌道上にあり、約１２時間で地球を１週する。全部で６
つの軌道が使用され、１つの軌道には４個のＧＰＳ衛星
が配置される。ＧＰＳによる測位では、衛星から発射さ
れた電波が受信点に届くまでどのくらいの時間がかかっ
たかを測定し、軌道からの距離をもとに現在位置を求め
る。ＧＰＳ衛星には精密な原子時計が搭載され、地球に
向けて電波を発射したときの時刻信号を送信している。
この時刻信号からわかる電波の発射時刻と地上の受信機
が持つ時計の時刻との差を求めることにより、受信機に
電波が届くまでの所要時間を求める。この所用時間に電
波の速さ（約３０万Ｋｍ／ｓ）をかけると、衛星から受
信機までの距離を計算できる。１個の衛星との距離がわ
かれば、受信機の現在位置は衛星を中心に衛星からの距
離を半径とする球の表面上にあることになる。これにも
う１つの衛星との距離がわかれば、現在位置は２つの球
が重なり合う円周上にあることになる。さらに、３個目
の衛星との距離で得られる球との２つの交点のいずれか
に受信機があることになる。このとき、一方の交点は衛
星軌道の外側の点となるので、受信機の現在位置は地球
に近い方の交点ということになる。

【００２３】ところで、受信機に内蔵されている時計
は、通常、衛星に搭載する原子時計よりも精度の低いも
のが使用されることが多い。このとき、受信機に内蔵さ
れている時計と衛星の時計との間にわずかでもくるいが
あると、求めた距離には共通の誤差があるはずである。
そこで、さらにもう１つの衛星からの距離を加えて誤差
を補正する。このように４つの衛星からの電波を受信す
ることにより、より正確な測位を行うことができる。上
述した測位を３次元測位と呼び、受信機の現在位置の高
度、緯度及び経度を求めることができる。同時に、非常
に正確な時刻データを得ることができる。

【００２４】このようにしてＧＰＳ回路（測位手段）２
５は、緯度及び経度データ信号並びに時刻データ信号を
生成する。制御回路２７は、経度データ信号、時刻デー
タ信号及び操作者が指定する所望の天体データを元に、
第１及び第２モータ５２及び５４の回転を制御する制御
信号を生成し、天体望遠鏡２０の視界にその所望の天体
を導入する。なお、時刻データ信号には、日付の情報も
含んでおり、季節による天体の天球上の位置の違いにも
対応する。操作者が所望の天体を指定するには、その天
体の赤緯赤経座標データを入力すれば良い。しかし、著
名な天体の場合には、制御回路２７内にＲＯＭを設け、
その名前を入力すればＲＯＭに記憶された対応する赤緯
赤経座標データが呼び出され設定できるようにしても良
い。

【００２５】上述では第１及び第２モータにより天体望
遠鏡を極軸及び赤緯軸の回りに回転させたが、本発明の
第２実施例としては第１及び第２モータの代わりにエン
コーダ（回転角検出手段）を設け、極軸及び赤緯軸の調
整は手動で行ってもよい。つまり、第１及び第２エンコ
ーダは極軸及び赤緯軸の回転角度を夫々検出し、制御回
路にこれら回転角度のデータを供給する。図３は、この
場合の電気回路のブロック図である。このときには制御
回路２７は、天体を望遠鏡の視界に入れるには極軸及び
赤緯軸をどの程度調整すればよいのかを表示器２９に角
度差で表示させる。操作者は、この表示にしたがって天
体望遠鏡を極軸及び赤緯軸の回りに回転させる。エンコ
ーダは操作者による極軸及び赤緯軸の回転を検出し、必
要な角度だけ回転したら制御回路２７は表示装置２９に
角度差零と表示させる。

【００２６】ところで、上述のようにして天体望遠鏡２
０の視界にその所望の天体を導入する操作をしても、実
際には高度調整軸１６及び方位調整軸１７の調整が正確
でなく、よって極軸１２が正確には地軸と平行でない場
合には、操作者が指定した所望の天体が天体望遠鏡２０
の視界からずれる場合がある。この場合には、天体観測
を始める初期設定において、認識が容易な明るい天体
（恒星が良い）を指定して上述の天体導入操作をした
後、この指定した天体が天体望遠鏡２０の視界の中心に
くるように副望遠鏡２１を参照しながら、高度調整軸１
６及び方位調整軸１７の調整する。これによって、極軸
１２をより正確に地軸と平行にすることができ、その後
は、より暗い天体を指定したときにも精度良く天体望遠
鏡２０の視界に自動的に導入することができる。一旦視
界に導入した天体をその日周運動に合わせて追尾する方
法については、当業者に周知の通りである。

【００２７】本発明の好適な第３実施例によれば、極軸
１２を高度調整軸１６の回りで回転させる第３モータ５
６が架台１０の筐体内に内蔵される。ＧＰＳ回路２５
は、観測地点の緯度データ信号を生成するので、制御回
路２７はこの緯度データ信号に応じて極軸１２を高度調
整軸１６の回り回転させ、架台１０の水平面２３に対し
て極軸１２を緯度と同じ角度に傾斜させる。後は、第１
実施例と同様に操作者が所望の天体のデータを入力すれ
ば、その天体が天体望遠鏡２０の視界に自動的に導入さ
れる。

【００２８】ところで、第１又は第２実施例の場合と同
じく、所望の天体のデータを入力し所望の天体を導入す
る操作した後でも、天体望遠鏡２０の視界にその天体が
導入されない場合がある。これは、主に方位調整軸１７
の調整が正確でなく、よって地軸と極軸１２が平行でな
いことが大きな原因である。そこで、導入操作の後に方
位調整軸１７を調整して所望の天体を天体望遠鏡２０の
視界に導入すれば、地軸と極軸１２を平行にできる。第
３実施例では、調整するのは方位調整軸１７だけの１次
元の調整であるから、高度及び方位調整軸を相互に調整
する場合と比較しても、大幅に調整が簡単であるととも
に、地軸と極軸１２を平行にする精度も向上する。方位
調整軸１７に関する調整は、手動で行っても良いし、モ
ータ等により制御しても良い。

【００２９】

【発明の効果】本発明の赤道儀式架台は、正確な測位デ
ータ及び時刻データに基づき簡単に所望の天体を天体望
遠鏡の視界に導入できる。さらに、天体導入操作を応用
すれば、極軸と地軸をより正確且つ簡単に平行にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による赤道儀式架台の実施例を示す図で
ある。

【図２】本発明の赤道儀式架の第１又は第３実施例に好
適な電気回路のブロック図である。

【図３】本発明の赤道儀式架の第２実施例に好適な電気
回路のブロック図である。

【符号の説明】

１０ 赤道儀式架台 １２ 極軸 １４ 赤緯軸 １６ 極軸高度調整軸 １７ 方位調整軸 １８ 光軸 ２０ 天体望遠鏡 ２１ 副望遠鏡 ２２ 三脚 ２３ 架台の水平面 ２４ 極軸望遠鏡 ２５ ＧＰＳ回路 ２６ モータ制御装置 ２７ 制御回路 ２８ ケーブル ２９ 表示器 ３０ 載置棚 ４０ 観測地点の水平面（地面） ５２ 第１モータ ５４ 第２モータ ５６ 第３モータ ５８ 第１エンコーダ ６０ 第２エンコーダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天体望遠鏡を乗せる赤道儀式架台であっ
   て、 複数の人工衛星からの電波を受信して観測地点の経度デ
   ータ信号及び時刻データ信号を生成する測位手段と、 上記赤道儀式架台の極軸の回転角を検出する第１回転角
   検出手段と、 上記赤道儀式架台の赤緯軸の回転角を検出する第２回転
   角検出手段と、 所望の天体を指定すると上記測位手段から上記経度デー
   タ信号及び上記時刻データ信号並びに上記第１及び第２
   転角検出手段からの信号を受けて上記所望の天体を上記
   天体望遠鏡の視界に導入するのに必要な上記極軸及び上
   記赤緯軸の角度差を夫々表示する表示器とを具える赤道
   儀式架台。
2. 【請求項２】 天体望遠鏡を乗せる赤道儀式架台であっ
   て、 複数の人工衛星からの電波を受信して観測地点の経度デ
   ータ信号及び時刻データ信号を生成する測位手段と、 上記赤道儀式架台の極軸の回りに上記天体望遠鏡を回転
   させる第１モータと、 上記赤道儀式架台の赤緯軸の回りに上記天体望遠鏡を回
   転させる第２モータと、 所望の天体を指定すると上記測位手段から上記経度デー
   タ信号及び上記時刻データ信号を受けて上記第１及び第
   ２モータを制御し上記所望の天体を上記天体望遠鏡の視
   界に導入する制御回路とを具える赤道儀式架台。