ほしぞloveログ

天体観測始めました。

あぷらなーとさんはじめ何人かの方がMatlabを購入し画像処理に活用し始めましたようです。



私もMatlabは学生の頃から使っていて、今調べてみたら一番古いファイルは1998年でした。なので20年以上使っていることになりますが、 これまで画像処理に使ったことはありませんでした。

あぷらなーとさんが指摘しているように、確かにMatlabは行列を容易に扱えるので、2次元が基本の画像処理は向いているはずです。最近過去のコードをpython化したりしてるのですが、pythonは2次元だと必ず繰り返し処理が入るので、コードが冗長になりがちです。私も少し試してみたのですが、どうやら画像処理に関してはMatlabの方がコードがかなりシンプルになり見通しが良くなるので、有利というのは正しそうです。とうわけで、遅ればせながら私もMatlab画像処理に参画します。

Matlabを使ってまず手始めに試したのが、昨年3月依頼謎が解けなくて止まってしまっているASI294MC Proのノイズ解析の続きです。

 


最初にごめんなさいと謝っておきます。今回の記事はかなり細かくてめんどくさい話で、ほとんどの人には役に立たないです。しかもうまくいかなかったという結果なので、ほんとに興味のある方だけ読んでみてください。

Matlabで画像処理を始めてみたいという人がいたら、もしかしたらコードが参考になるかもしれません。


以前のおさらい 

ざっとおさらいしてみます。ZWO社のASIシリーズは性能を示すデータを公開してくれています。例えば広いセンサー面積を利用した電視観望や、撮影にも十分に使うことができるASI294MC Proのページを見ていくと、下の方にいくつかグラフが出てきます。このグラフ、一見分かりそうで分かりにくいところもあるので、以前その読み方を解説しました。



上のページでも解説している通り、SharpCapを使うとZWOのページにあるようなデータを測定することができます。冷却バージョンのProも



で実際に測定した記事を書いています。特にGain[e/ADU]の値はコンバージョンファクターとも呼ばれて、設定gainが0の時のコンバージョンファクターはユニティーゲインなどにも直結するような非常に重要な値になります。少しコツは必要ですが、SharpCapのスクリプトでCMOSカメラの特性を実測すると、ZWOにあるような値に非常に近いものを測定することができます。2つのツールで同様のデータが取れているということはかなり信頼が置けるはずです。さらにもう一歩進めて、このようなツールでのスクリプトでなく、実際に自分でノイズを撮影して解析してみようと試したのが、昨年3月までの一連の記事になります。

ところが、実際に撮影して解析してみるとどうしてもZWOのデータやSharpCapでの解析結果と合いません。

SharpCapで撮影した時の撮影条件は限りなく再現させたと思っています。具体的には撮影対象の明るさ、カメラのゲイン、露光時間です。明るさは同等のものが撮れているので、撮影に関しては問題ないと思います。問題はノイズです。明るさとノイズの関係からコンバージョンファクターを求めるのですが、撮影された画像の明るさのばらつきが、想定していたものよりかなり大きいと出てしまいます。具体的には標準偏差を用いるとノイズが大きすぎると出てしまい、苦肉の策で(ノイズが小さいとでる)平均偏差を使うと、大体ZWOとSharpCapの測定と一致するという結果でした。

ヒントになるかと思いモノクロのASI290MMで測定したら、標準偏差で計算してもZWOやSharpCapと一致した結果を得ることができました。ということはやはりカラーの場合も平均偏差などを使わずに標準偏差を用いるのが正しいのではと推測することができます。

そんな折、あぷらなーとさんがRGGBを一素子づつ解析したCFA(Color Filtr Array)で評価した場合と、RGBにdebayerした場合では、debayerの方が標準偏差で考えて0.75倍とか0.79倍程度に小さくなることを示してくれました。



それでもdebayerで計算してもまだZWOやSharpCapでのノイズの少なさには辿りつきません。

いろいろやっていて結局行き着いたところはこの画面で、

IMG_6436

小さいと思われるRGBの標準偏差よりも、Lの標準偏差の方がなぜかさらに小さいことがSharpCapの一枚の撮影で出てしまっていることです。いまだにSharpCapが内部でどうやって計算しているのかよくわかりません。このLの標準偏差を仮定するとノイズはかなりZWOもしくはSharpCapのスクリプトで測定した結果に一致します。言い換えると、これくらい小さい標準偏差くらいのばらつきになっていないと結果は一致しないということです。


Matlabでの画像処理の実際

やっと前振りが終わりましたが、今回Matlabで以前のpythonコードを書き直すかたらわら、どうしたら一致した結果を出せるか、なぜSharpCapのLがノイズが小さく出ているかを念頭に置きながらいろいろ試してみました。

Matlabを初めて使う人が一番面食らうのは、配列の表記法かと思います。これが独特なのですが、この独特な表記によりコードがシンプルになるので避けるわけにもいきません。私が書くよりももっといい説明がたくさんあるかと思いますが、今回の画像処理に必要な最低限だけ書いておきます。

まず2次元の配列、Matlabだと行列といっていますが、例えば2行x3列の配列Aを

>> A=[1 2 3;4 5 6;]

A =
     1     2     3
     4     5     6

と作ります。例えば第2行,第1列成分を見たい場合には

>>A(2,1)

と打つだけです。答えは

ans = 4

と出ます。これは至って普通です。独特なのは:(コロン)の使い方で、例えばAの1行目すべてを見たい場合は

>>A(1,:)

と打ちます。答えは 1 2 3となります。:はどこからどこまでを意味し、

>>A(1,1:2)

だと

ans =     1     2

となります。:(コロン)だけだとその次元の最初から最後まで全部という意味です。これがMatlabで絶対理解しておかなければならない表記法の一つです。

今回は画像を扱うのに4次元の配列を使っています。1、2次にy座標とx座標。左上からyは向かって下に、xは右に移動していきます。3次目はRGBやCFAのインデックス。RGBなら3つ、CFAなら4つとっています。 4次目は何枚目の画像かを表しています。今回8枚の画像を使っていますが、その何枚目かを表します。あと成分を表す数字は1から始まることにも注意です。0からではありません。 

例えば、AにRGBで別れた画像が8枚入っているとすると、5枚目のG画像を表す時は

A(:, :, 2, 5)

と表します。:が2つあるのはy、x座標それぞれ全部を表しています。"2"はRGBの2番目と言う意味です。Bなら3ですね。"5"は5枚目と言うことです。

例えばサンプルコードの最初の方にある

 Raw(:, :, i) = fitsread(ファイル名);

はi番目の画像にfitsファイルを読み込んで、1次目にy座標のデータ、2次目にx座標のデータを全部入れていきなさいと言うのをわずか1行で表記したものです。

これらの表式は慣れるしかないのですが、ここらへんを感覚的に理解できるとコードもすらすら読めて、シンプルなコードを書くことができるようになるのかと思います。


モノクロセンサーASI290MMの場合

とりあえずMatlabでやってみた画像処理を説明していきます。まずはモノクロのASI290MMの結果です。

ASI290MM
このグラフを出したMatlabのソースコードをアップロードしておきます。使用した画像も(サイズを切り詰めるために中心部のみ切り取ったものですが)一緒に入れておきましたので、すぐに走らせることができると思います。もしMatlabを持っていて興味があったら走らせてみてください。

ASI290MM.zip 

メーカー値はコンバージョンファクターが3.6程度、ユニティーゲインが110程度ですので、グラフ内の数値と比較してみるとそこそこ一致していることがわかります。

また、以前pythonで書いたコードと比較して同等の結果を出すことできています。

Conversion_Factor_ASI290MM_std

Maltabでもこれまでと同様のことができることがわかり、かつ遥かにシンプルに書けることがわかりました。


カラー版ASI294MC Proの場合: CFAで解析 

さて、Matlabでの画像処理にも慣れたところで問題のカラーのASI294MC Proの解析です。

結論から言うと、結局今回も謎は解けずじまいでした。

まずはシンプルなCFAの方から。RAW画像からCFAへ分離するところはビルトインの関数とかはないようなので自分で書いてみました。以前は平均偏差(mad)で無理やり答えを合わせましたが、今回ASI290MMの結果なども含めていろいろ考えた末に、結局諦めて標準偏差(std)を使うことにしました。

ASI294MCPro_CFA

各測定点はそのまま解析した結果を表示していますが、フィッティングは無理やり合うように補正してます。考え方としては、謎な部分をunknown factorとしてフィッティングするところで無理やり補正するというやりかたです。今回のCFAの場合、unknown factorはノイズ(標準偏差の2乗)を2分の1とすることでZWO、SharpCapの結果と一致することがわかりました。

ちなみにメーカー値はコンバージョンファクターが3.9程度、ユニティーゲインが117程度です。繰り返しますが、CFAで測定されたノイズを無理やり半分にすることでメーカー値に近くなります。

先に説明したように、SharpCapでLのノイズが小さく出ている理由がわからなかったので、もうこのように無理やり合わせてしまうしかなかったという苦肉の策です。これはあぷらなーとさんが示してくれた、CFAとRGBで標準偏差で0.75倍違うというのを考慮してもまだ少し足りません。

まあ、このやり方に言いたいことはたくさんあるかと思いますが、とりあえず先に進むことにします。


カラー版ASI294MC Proの場合: RGBで解析

次はRGBでの解析です。

最初はMatabビルトインのdemozaicという関数を使ったのですが、これだと中で何か変に処理しているのかノイズが話にならないくらい大きくなりすぎました。仕方ないので自分でRGBに落とすコードを書いています。そこそこまともそうな値は出たのですが、ただしこのコードまだ未完成です。なぜかというと、センサーアレイはRGGBなのでG(グリーン)が二つあるのですが、その応答が少し違うことに起因します。Gを2つ使って求めると強度の山が2つでできてしまい、ばらつきが大きくなりすぎるからです。そのため今回は2つあるG素子のうち1つだけを使うことにしました。

ASI294MCPro_RGB

RGBになりあぷらなーとさんが示してくれた通り、CFAの時よりもばらつきは少なくなることがわかりました。それでもまだノイズが大きすぎるのでCFAの時と同様にunknown factorとしてフィッティングするところに無理やり入れました。RGBの場合、unknown factorはノイズ(標準偏差の2乗)をルート2で割ってやることでZWO、SharpCapの結果とかなり一致することがわかりました。


考察

ASI294MC Proで使ったファイルもアップロードしておきます。よかったら参考にしてください。

ASI294MCPro.zip 

今回はまだ苦肉の策で、無理やり答えを合わせるように測定結果を割っているだけなので、考察と呼べるようなものにはなりません。CFAの場合出てきたノイズを半分に、RGBの場合ルート2でわってやるとSharpCapやZWOの結果とかなり近い結果になりましたが、その理由は全然わかっていません。

前回のpythonコードを使った時はCFAやRGBの変換はPixInsightを使いました。でも今回はRAWファイルから直接計算してCFAもRGBも取り出しています。ここら辺はMatlabに移ったことでやりやすくなったところだと思います。このように今回はかなり噛み砕いてブラックボックスがないように進めてきたつもりです。撮影した画像はSharpCapのスクリプトで撮影したものと同等と仮定していいかと思います。これでも結果が一致しないということは、
  • ZWOもSharpCapも何か特殊なことをやっているか
  • もしくはまだ私が馬鹿なミスを犯しているか
です。とにかく怪しいのがZWOのLのノイズが小さく出過ぎていること。この謎が解けない限り進展がない気がします。


まとめ

週末を結構な時間費やしましたが、コンバージョンファクターに関しては結局昨年から進展がなかったので疲れてしまいました。それでも得られた成果としては、
  • Matlabでの画像解析の手法に慣れることができた。
  • あぷらなーとさんが出してくれた、debayerの方がCFAよりもノイズが0.8倍程度と小さくなることを確かめることができた。
ことくらいでしょうか。でも全然だめですね。これ以上は時間の無駄になりそうなので、一旦ここで打ち切ることにします。

それでもMatlabが使いやすいことは分かったので、今後の画像解析はMatlabで進められそうな目処はついたと思います。

元々この解析はダークノイズ解析につなげたいとか、EOS 6Dのユニティーゲインを測定したいとかで始めたのですが、なかなか進みません。いつ実現できるのかまだまだ未定ですが、諦めることはしたくないのでまたいつか再開する予定です。

私は物理屋さんで、化学と生物はど素人です。しかも物理といっても物性屋さんでもないのでこれまで顕微鏡をまともに使ったことはほとんどありませんでした。前回CMOSセンサー面を生物顕微鏡で見て興味が出たので調べてみたのですが、顕微鏡の世界も面白いです。今回はそんなお話です。

あ、普段から顕微鏡を触っている人にとっては、なんでこんな当たり前のことをと思われるかもしれませんが、どうかご容赦ください。私にとっては新しいことだらけで、間違ったことを書いているかもしれません。何か気づいたらご指摘願います。


手持ちの顕微鏡は?

望遠鏡マニアの数はまだたくさんいると思うのですが、顕微鏡マニアというのはそれよりもかなり数が少ないのではと思いました。そもそも店があまり無い。天文ショップの数も少ないですが、顕微鏡ショップの数はさらに少ないみたいです。多分顕微鏡は、教育用と研究用の別れ方が顕著なせいなのかと思いました。

IMG_9095


まず、手持ちの顕微鏡がどの程度のものなのか調べてみました。MIZARと書いてますが、星まつりのいつものあのショップで購入したものなので、メーカー名はあまり意味がないのかと思います。Googleの画像検索で調べてみると、形状からヤガミというところのYMシリーズ YM-400というのが同等品の様です。



学校で使われているとか書いてあるので、せいぜい小中学校の理科教材クラスのものと思われます。実売3万円程度です。私は1万円くらいで購入したので、市価の3分の1程度だったことがわかります。でも付属のレンズが通常は4倍、10倍、40倍の様なのですが、手持ちのものは40倍の代わりに100倍のものがついていました。

機能を見てみます。
  • 上部が360度回転し、どの方向からでもみることができます。接眼レンズは10倍と15倍のものが付いていました。
  • 対物レンズを3本取り付けることができます。レンズは上で書いたように4倍、10倍、100倍が付属してました。
  • ステージは粗動と微動の2段回で動かすことができます。
  • プレパラートを照らすライトは無く、反射鏡が下についています。これはLED灯などに取り替えることができそうです。
  • ステージは下に絞りがついていて、光量を調整することができます。

光学性能は別にして、値段は機能の多さに比例する様なので、最低限の機能がついたシンプルな分安価なのかと思われます。


対物レンズ

IMG_9102


対物レンズを少し詳しくみます。3本のレンズにはそれぞれ
  • 4/0.1 160/0.17
  • 10/0.25 160/0.17
  • 100/1.25 OIL 160/0.17
と書いてあります。最初意味がわからなかったのですが、調べてみるとアクロマートとかアポクロマートではない普通のレンズで、最初の数字が倍率、次の数字が開口数NA(Numerical Aparture)、160は鏡筒長160mm用、0.17が0.17mmの厚さのカバーガラスに対応という意味のようです。

ここで重要なのは最初の倍率と、次の開口数です。顕微鏡の原理的な分解能を表す式は何種類かあるのですが、天文関係の人にも馴染みが深いレイリーの式だと

δ=0.61 x λ / NA

となります。分解能はざっくりと波長λのオーダー、これは光を使ってみるのでまあ当たり前です。NAは開口数といいます。開口数は見たい試料までの距離とレンズ径で決まるような数で、鏡筒で言うF値の逆数のような数です。開口数が小さいと分解能は悪くなり、開口数が大きいと分解能は良くなります。開口数はレンズと試料までの間の屈折率にも依存するため、大きな開口率をとるために空気よりも屈折率の高いオイルをレンズと試料の間に満たす場合もあるとのことです。

というわけで、手持ちの100倍のところにある「OIL」というのは開口数を上げるために対物レンズ筒がオイルで満たされているイマージョンオイルと呼ばれる専用のオイルを試料に垂らして(点着すると言うそうです)レンズをそこに浸して使うための表記ということがわかります。詳しくはオリンパスのこちらのページ参照。さらに、100倍のものはスプリングと呼ばれる機構がついていることがわかりました。これはレンズの先が試料に当たると、試料を破壊することがないようにレンズ先がバネで凹むようになっています。

他に重要なパラメータとして、収差をどう補正しているかがあるようです。屈折鏡筒で言うアクロマートとか、アポクロマートとかのことです。それとは別に「プラン」と呼ぶのがあるらしくて、像面湾曲収差を補正してあることを意味するらしいです。手持ちのものはこれらは何も書いていないので、安価なノーマルなものということが分かります。

それでも、一応性能を辿るくらいの事はできるので、対物レンズもおもちゃクラスではないようです。やはり教育用の最低限の入門レベルといったところでしょうか。

対物レンズについてはオリンパスのこのページが詳しいです。


実際のレンズ探し

今回の目的ですが、CMOSセンセー面を見るのに手持ちの対物レンズの100倍だと倍率が高過ぎ、10倍は低過ぎというので、

40倍程度の対物レンズがあればいい

というところからいろいろ調べています。40倍で対物レンズを探すと、新品やヤフオクの中古品、格安から研究用の超ハイエンドまで、値段で言うと数百円からはては百万超えまであります。怖い世界の一端を見た気がします。

ここで豪華コースに行くのか、格安コースに行くのかで別れます。

少なくとも今回分かったのは、そもそもCMOSセンサー面のような基板とかを見るのは生物顕微鏡の目的からは外れているということ。だって、対物レンズの最後の0.17という数字はプレパラートにかぶせるカバーガラスの厚みに応じて球面収差を補正していると言う意味で、CMOSセンサーにカバーグラスは関係ないのです。さらにカバーガラスの厚みも実際にはばらつきがあるので、高価な対物レンズにはそれを補正する機能もついているようです。こういった機能も今回の目的では無駄になってしまいます。

ちなみに、対物レンズの取り付けネジの径ですが、生物用では20.32mm、ネジピッチ36山/インチが昔から一般的のようで、手持ちのものもこの径でした。これはRMS(Royal Microscopical Society, 英国王立顕微鏡協会)ねじとよばれるもので、この径にあっているものであれば取り付けることはできるようです。ですが、正しい倍率や性能が出ないこともあるので、注意が必要とのことです。

アクロとかアポとかプランとかの収差補正は、天文マニアにはどうしても魅力的に聞こえてしまいます。実際、センサーを見た時も中心に像を合わせると周辺の歪みが確かに気になりました。そうは言っても、まあ今のところ顕微鏡にはそこまでこだわってはいないので、実用上は問題なさそうです。

というのも、今議論している対物レンズは全て生物顕微鏡用で、そもそも基板とかをみる場合には、金属顕微鏡とかいう類の上から光を当てる顕微鏡を使うそうです。生物顕微鏡は下から光を当ててみるものですが、CMOSセンサーは基板にくっついていて当然光を通さないので、上から光を落とす反射型とか落射型とかいう範疇の顕微鏡を使うのだと、やっと分かってきました。実体顕微鏡もその仲間になるのかもしれません。でも実体顕微鏡に高倍率のものはあまり無く、そもそも金属顕微鏡自体の種類が生物顕微鏡に比べると圧倒的に少ないので、手に入れようとしても割高になってしまいそうです。

というわけで、実はもう少しいい顕微鏡を中古ででも手に入れることも考えていましたが、生物顕微鏡くらいで無いと手が出ないこともわかってきました。なので今回は諦めて格安の対物レンズだけを手に入れる方向でいくことにします。

今回の勝因は、SVBONYの顕微鏡ポートに差し込めるT2アダプターを買っておいたことです。高価な研究レベルの顕微鏡は撮影用の専用ポートがあり、そこにカメラを固定できるようなのです。でもSVBONYのアダプターさえあれば、手持ちの顕微鏡でもASI178MCを接眼部に取り付けることもできるので、少なくとも今の目的にはとりあえず十分です。研究のように毎日使うものでも無ければ、撮影のセットアップに手間は少しかかりますが全く問題ないでしょう。

で、ヤフオクとかも考えましたが、結局アマゾンで安い対物レンズを注文してみました。到着したら今一度、今度はできればASI294MCのセンサー面をもう少し拡大してみたいと思います。

こんな安いのを買うまでにどれだけ時間をかけているのか。 でもやっと納得して買うことができました。もしこれで不満だったら顕微鏡本体も含めて一から考え直します。

 

連休ですが、富山は相変わらず天気はよくありません。こんな時はたまっていた課題を片付けます。


CMOSセンサーを顕微鏡で見るとどうなる?


事の発端は、小海の星と自然のフェスタでスタベのアルバイトのK君がASI294のセンサー面を実体顕微鏡で見てみたいと言った事です。ASI294は電視観望用に持っていますが、うちにはたまたま実体顕微鏡もあります。下の子Sukeの自由研究のために2017年の原村星まつりで買ったものです。これならなんとかなりそうです。

ところがシベットさんからコメントで実体顕微鏡では倍率が低すぎるのではという指摘がありました。なぜかうちには倍率の高い生物顕微鏡もあります。これも同じく下のSukeの自由研究のために2016年の原村星まつりで購入しています。というわけで、必要なものはそろっているので実際に見ることにしました。果たして何が見えるのか?

IMG_9068


まずは実体顕微鏡

手持ちの実体顕微鏡は対物レンズが4倍、接眼レンズが10倍で、40倍のものです。ここにASI294を置いてやればいいのですが、カメラ本体が大きすぎでレンズに近づき過ぎてしまいピントが出ません。仕方ないので、今回はもっと奥行きの短いASI224MCで試すことにします。K君、ごめんなさい。

ASI224MCのセンサーサイズは4.8×3.6mm、解像度は1304×976で一素子のサイズは3.75×3.75ミクロンとのことです。

IMG_9091

センサーは思ったより小さく、周りに金色の線がたくさんつながっています。これを40倍の実体顕微鏡で見てみました。とりあえずiPhoneのカメラで撮ってみます。

IMG_9036

よく見えていますが、センサー面はのっぺりしているだけでやはり全然倍率が足りないことがわかります。

でも実体顕微鏡は簡単には倍率を変えることができません。いろいろ考えて、手持ちのアイピースを利用することにしてみました。接眼レンズを片方外します。31.7mmのアメリカンサイズは径が大き過ぎたので、昔の1インチタイプのものを使いました。手持ちは20mmと12.5mmと9mmの3つ。

IMG_9071

最初に20mmのもので見てみます。1インチサイズだと今度は径が小さすぎるので、とりあえず固定せずに穴に入れるだけです。

IMG_9039

もともとついていた10倍のレンズより少しだけ大きく見えます。

IMG_9037

10倍レンズは焦点距離25mmとか30mmくらいなのかと思います。この時点で50倍とか60倍相当かと思います。当然これだけだとまだ倍率は不十分なので、さらに倍率を上げるために12.5mmレンズを取り付けます。

IMG_9041

これも穴に入れただけで固定していませんが、まあとりあえずそこそこ安定して見えるものです。像はというと、

IMG_9029

接続線は大きく見えてきましたが、センサー面はほとんど変化なしです。最後9mmを試します。

IMG_9043

IMG_9061

ここでiPadのLEDで光を当てたこともあり、基板のパターンが見えてきました。しかもピントを調整してセンサーの端をよく見ると目盛りのようなものが見えます。

IMG_9064

小さな目盛り10個につき大きな目盛りがあり、大きな目盛りを数えると長辺で14個、短辺で10個程度あります。センサーサイズが4.8×3.6mmなので、大きな目盛り2個で1mmはないくらいということがわかります。上2枚の写真のセンサーの枠の太さは同じなので、遡っていくと全体サイズまで直接比較することができると思います。

これで倍率は手持ちの1インチアイピースでは限界です。最終倍率は120倍程度かと思われますが、それでもセンサー面の構造は全く見えてきません。やはりもっと倍率の高い生物顕微鏡が必要なようです。


生物顕微鏡なら見えるか?

IMG_9094


さて、生物顕微鏡に移ったのですが、ここで問題が発生しました。ASI224MCでも奥行きがあり過ぎて、ステージを一番下に下げても対物レンズの間に入らないのです。

IMG_9093


最初はセンサーがついている基板を外そうかと思いました。

IMG_9092

ですが、基板の右側についているコネクタをうまく外すことがどうしてもできなくて、泣く泣く諦めることにしました。ちなみに左上についている赤い検品シールは触るとすぐに崩れるタイプで、ネジを緩めるとシールが簡単にとれてしまいます。改造したかどうかのチェックを兼ねている様です。なのでこのカメラはもうメーカーのサポートは受けることができないと思っておいたほうがよさそうです。もし個人で分解する際は気をつけてください。

結局今回は仕方ないので、下の写真の様に顕微鏡のステージを取り外すことにしました。

IMG_9076

ステージに置くことができないので、CMOSカメラを手で持ちながら見ることになります。バランスが悪いのですが、何度か撮影すればいい位置とピントで写ることもあり、何とかなりそうです。

倍率は対物レンズが4倍、10倍、100倍。接眼レンズが10倍と15倍のものがあります。

とりあえず対物4倍と接眼15倍で目で見てみます。明かりがもっと欲しかったので、先日中身を取り替えたパワータンクの強力LEDで照らすことにしました。この状態で目で見てみると、手でカメラを押さえながらですが、何とか見ることができます。

ここで秘密兵登場。今回の撮影のために、SVBONYの顕微鏡の差込口に挿すことができるアダプターを買っておきました。

IMG_9089

これはT2ネジが切ってあるので直接ZWOのASIカメラに取り付けることができます。

IMG_9084

これを生物顕微鏡の接眼レンズの代わりに取り付け、直焦点撮影をします。

最初はASI294MC Proを撮影用のカメラとして使いました。まずは最低倍率の4倍の対物レンズで撮影します。撮影はMacのASICAPを使いました。

2020-01-12-0626_0-CapObj_0001

すでに先ほどより大きく写り、遥かに精細に写っています。だんだん楽しくなってきました。

対物レンズの倍率を4倍のものから10倍のものに上げます。

2020-01-12-0607_4-CapObj_0000

おお!とうとうセンサー面の構造が見えてきました。

もっと倍率をあげたいのですが、100倍の対物レンズはセンサー面に相当近づけなければならなく、保護カバーを外さなければピントが合わなさそうです。さらに、かなり暗くなることがわかっているのであまりやりたくありません。いろいろ考えて、ASI294MCよりも一素子のサイズが小さくて分解能の高いASI178MCを使ってみることにしました。その結果がこちらです。

もうセンサー面の構造もはっきりと見えます。

2020-01-12-0634_3-CapObj_0000

でも構造は見えますが、RGBフィルターとかの影響がわかりません。目盛りがついているところから少し中に進むと紫のエリアがなくなる境目があるのですが、わかるのはこれくらいです。この頃になるとカメラの固定方法の工夫でかなりピントも合わせやすくなってきました。下はピントや撮影カメラのゲインを相当合わせ込んだ場合です。

2020-01-12-0636_7-CapObj_0000

かなりはっきり見えて、センサー10素子で目盛りが一つ進むこともわかります。なので目盛りはセンサーの数を表していたんですね。でも、これでも全部同じ素子のように見えてしまっています。

どうやっても進展がないので、ここでかなり悩みました。最後にとった方法が、わざとカメラを回転させて素子を45度傾けてみること。理由ははっきりとわかりませんが、これでやっとうまく見ることができました。最終結果です。

2020-01-12-0702_0-CapObj_0000

見事にRGGBフィルターの配列を見ることができます。これを見て改めて思うのですが、これだけの微細構造を作る技術は見事なものです。これが民生レベルで安価に購入できるというのはなんと幸せな世の中なのでしょう。

最後に、その時の撮影風景です。

IMG_9083


考察

とりあえずセンサー面の構造とRGGBフィルターの存在を確認することができました。対物レンズの倍率を上げ、十分な灯りを用意することができれば、もっと微細な構造を見ることができるかもしれません。

RGGBフィルターがかかっている部分と、かかっていない部分の境目もはっきりとわかります。RGGBフィルターは全面にかかっているわけではなく、センサーの端の方はフィルターはないことがわかります。


問題はここから何を引き出すかです。K君と話した時、サッポロポテト現象を解明したというようなことを言っていた気がします。サッポロポテト現象はあぷらなーとさんも困っているようです



サッポロポテト現象は各素子についているマイクロレンズ効果が原因のようですが、はっきりとした解決策はあまりないようです。今回はやっとCMOSセンサーの素子の構造が見えたくらいなので、まだゴールまでは程遠いと思います。

今回の結果をどう活かすのかが今後の課題でしょう。


まとめ

こんなふうに工夫でどんどん見えてくるような実験は超面白くて大好きです。

とりあえず今回分かったことは、
  • 実体顕微鏡ではCMOSセンサーの構造を見るには倍率が低すぎる。
  • 生物顕微鏡を使うことでCMOSセンサー面の構造、RGBフィルターの様子を見ることができる。
  • センサー1素子そのものを十分な解像度で見るには至らなかったが、まだ拡大率を上げる手は残されているので、1素子をもう少しはっきり見ることもできるかもしれない。

課題としては
  • センサーを置く架台をしっかりしたほうがいい。
  • センサー面についている保護ガラスを外して、高倍率で撮影してみる。
  • 動画撮影でスタックするとさらに解像度が上がるかもしれない。
  • ASI294MCのセンサー面を見てみる。
ことくらいでしょうか。あー、今回も面白かった。


K君、遅くなってすみませんでした。やっとなんか見えるくらいにはなってきました。

K君、次は何を見てみたいですか?



帰省で生えたレンズ2本

年末年始に実家の名古屋に行った際、PENTAX 6x7レンズが2本生えてきました。帰省生えの一種ですね。

IMG_9028

今回見つけたのは
  • ASAHI OPT Super-Multi-Coated MACRO-TAKUMAR/6x7 135mm F4
  • ASAHI OPT Super-Multi-Coated TAKUMAR/6x7 300mm F4
です。購入先はトップカメラ。名古屋では昔からある大型カメラ店で中古品もたくさん扱っています。135mmはアメ横の中のトップカメラで、300mmは栄本店での購入です。栄の本店は中部地区では最大級の中古在庫があると店員さんがいっていました。

PENTAX 6x7レンズも選ぶのに困るほどたくさんあって、中でも300mmは大きくて場所をとるせいかかなり割安な値段のものが多かったです。その中でもなぜか一本だけ1980円とホントかと思うような値段のものがあったので、店員さんになんでこんなに安いんか聞いてみました。やはりあまり出ないらしく、特に問題があるわけではないが、安くでも売ってしまいたいとのことでした。レンズを覗いてみましたが、問題もなさそうです。FS-60CBが焦点距離355mmでレデューサーをつけたら255mmになるので被ってしまいます。さらに前回の同じく格安の200mmは赤ハロで使い物にならなかったので、若干というか、かなり心配なのですが、まあこの値段なら多少被っても失敗してもいいやと思い購入です。


これまでのPENTAX 6x7レンズ

これまで75mm/f4.5、200mm/f4、105mm/f2.4と3本のPENTAXの6x7レンズを試してみましたが、





戦績は1勝(75mm)、1敗(200mm)、1分け(105mm)と言ったところでしょうか。今回の2本も星像を比較してみます。


期待の135mm

まずは135mmです。前回買った105mmからFS-60CB+レデューサーの255mmまで2.5倍の開きがあるので、そこを埋める意味でも欲しかった焦点距離の一つです。f4で暗いのは仕方ないですが、期待しながらのテストです。

たまたま途中から晴れた週末の金曜日、満月の夜なので撮影も気乗りしないので、絶好のテスト日和です。オリオン座付近で撮影してみました。条件は以下の様になります。
  • EOS 6Dに6x7からCANON EFようの変換マウントを取り付け
  • ISO1600
  • 露光時間5秒
  • f4
カメラのモニターで10倍に拡大してピントを合わせます。星像が最小になる点を超えるのでピント合わせをきちんとすることはできます。最小点を超えると盛大に赤ハロが出ます。赤ハロが出る直前が再焦点と判断し、そこに合わせました。

全景と、中心/周辺像です。
IMG_5378

IMG_5378_16

あれあれ?という感じです。これだとさすがにコマ収差が大きくて使い物になりそうにないです。何とかならないかと絞ってみました。
  • ISO3200
  • 露光時間5秒
  • f5.6
IMG_5380_16

同じく
  • ISO3200
  • 露光時間10秒
  • f6.8
IMG_5382_16

絞れば多少はマシになりますが、やはり厳しそうです。ちょっと期待していたのに、残念ですがお蔵入り決定のようです。


ついでの300mm

こちらは正月で半分浮かれたかったレンズなので、あまり期待していません。全くだめだった200mmより安かったくらいです。あと、重い。条件は以下の様です。
  • EOS 6Dに6x7からCANON EFようの変換マウントを取り付け
  • ISO1600
  • 露光時間5秒
  • f4
こちらもピント合わせは問題なく、同様に最小点を超えると赤ハロが出ます。こちらも赤ハロが出る直前に合わせました。


IMG_5377

IMG_5377_16

おおっ!135mmより遥かにマシです。周辺減光も流石に中判なのでかなり良好。ただ、星像のキレがあまりないか。というか、青ハロみたいなのが出ていますね。撮影に使うにはどうでしょう?ちょっと厳しいでしょうか。でもこのレベルならなんか使い道はありそうです。


次回テスト

本当はもう少しテストを続けたかったのですが、ここらへんで曇ってきておしまいです。例えば105mm/f2.4を絞ってf4くらいで撮ってみるとか、NIKONの135mm/f2.8もまだテストしていないので試してみたいです。曇ったついでに月に少し傘が出ていたので撮影してみました。こちらはSamyangの14mmです。右下にオリオン座が入っています。

IMG_5397_2_cut

この日は半影月食でしたが、曇ってきたので諦めて寝てしまいました。でもどうやらその後晴れたみたいです。残念。



まとめ

一枚画像ですが、とりあえず星像を見てみました。結果は1敗(135mm)、1分け(300mm)と言ったところでしょうか。PENTAXレンズトータルでは1勝、2敗、2分け(自己評価)となります。

まだ懲りていないです。Wikipediaによると6x7レンズ21種類あるとのこと。あまり必要ない300mm以上やズームを除いても14種類あります。その中で持っているのはまだわずか4つ。最初に当たってしまうとダメですね。75mm位の使えるレンズに当たるをの追い求めてもう少し集めることになりそうです。



 

いまの若い人には全く通じないタイトルですが、気分はホントにこんな感じです。

あっかさんのブログ
で、笠井から3倍の星座ビノCS-BINO 3x50が発売されていたことを知って、私も年末に早速注文しました。年越し観望には間に合いませんでしたが、年明けに実家の名古屋から富山に帰ってすぐに届きました。それでも富山は全然晴れなくてなかなか試せません。この日もずっと曇りで、夜もダメかと思ったのですが、22時頃外に出てみたら、少し薄い雲があるところもありますが、結構晴れています。月齢11日の明るい中ですが、早速3倍ビノの見え味を試してみました。

ちなみに、以前7種類の星座ビノの見比べの記事を書いたことがあります。よかったらご覧ください。




笠井の星座ビノたち

笠井からは3 種類、単眼を合わせたら4種類の星座ビノが販売されていることになります。
  • 古くから販売されているWideBino28
  • WideBino28の廉価版と言ってもいいCS-BINO 2x40。2019年春の発売。これはSIGHTRONのStella Scanと色違いの同等品とのことです。
  • 単眼バージョンのCS-MONO 2x40というのもあるので、これも入れたら笠井から販売されている星座ビノ(単眼にビノはおかしい?)は4種になります。
  • そして今回発売されたCS-BINO 3x50です。
前回のまとめ記事ではまだCS-BINO 2x40を手に入れてなかったのですが、5月の連休の時に名古屋のSCOPIOで手に入れ、その後見え味などのレポートも書いています。今回はまとめて3種レビューしてみようと思います。


CS-BINO 3x50と、CS-BINO 2x40のレビュー

CS-BINO 3x50と、よく考えたら前回のまとめ記事以降CS-BINO 2x40はきちんとレビューしていないので、ついでにこちらもまとめて書いておきます。

CS-BINO 3x50、2x40ともにはケース付きの星座ビノで、落下防止の首からかけるヒモがついています。2x40の時には付いてこなかったレンズキャップも、対物側だけですが付属されるようになりました。

品名: CS-BINO 3x50
販売: 笠井トレーディング
倍率: 3倍
口径: 公称48mm (対物側が実測で47.5mm、接眼側が実測で18.5mm)

長所: 倍率が高いので、暗い星までよく見える。CS-BINO 2x40よりは高いが、それでもまだ安価。
短所: 周辺の歪みが多少ある。倍率が高すぎるので、星座ビノというには星座の全景が見えにくい。

IMG_9011

IMG_9022


品名: CS-BINO 2x40
販売: 笠井トレーディング
倍率: 2倍
口径: 公称40mm (対物側が実測で40.5mm、接眼側が実測で17.5mm)

長所: 安価。星座ビノの中では最安。星座ビノとしては一般的で十分。 
短所: 周辺の歪みが多少ある。

IMG_9023

IMG_9024



では3種を比べてみましょう。上からCS-BINO 3x50、CS-BINO 2x40、WideBino28です。

IMG_9025

IMG_9026


付属品なども含めてです。あ、どれもレンズ拭き取り布が付属していますが、今回はケースの中に入れっぱなしです。

IMG_9019


外観を見るとCS-BINOは2x40とCS-BINO 3x50は作りがよく似ています。同じメーカーなのでしょうが、倍率の違いを除けば歪みも含めて見え味もよく似ているので、設計思想がやはり同じなのかと思われます。接眼レンズの大きさはWideBino28がかなり小さいのに比べて、CS-BINOは2x40, 3x50はともに同じ大きさに見えます。ですが実測すると少し違いがある様です。3x50はその名の通り対物レンズが50mmと一番大きいのですが、前後の長さが意外に長いので、比べると大きい印象を持ちます。それでも普通の双眼鏡に比べたら遥かにコンパクトで軽いので、ずっと首からぶら下げていてもそれほど気にならないでしょう。ただし紐が細いので、できればもう少し太い紐だと首に食い込まなくていいかもしれません。


明るいところでの見え味

まずは昼間の明るいとことで覗いてみます。
  • 視野ですが、CS-BINO 2x40が倍率2倍、WideBino28が2.3倍、CS-BINO 3x50が3倍なので、当然倍率が高くなるほど見える範囲も狭くなってきます。
  • 明るさの違いは昼間ではほとんど分かりません。
  • 中心像は3機種ともどれもそれほど大差ないように見えます。分解能も特に不満はありません。低倍率なので手持ちで使う分には十分な性能だと思います。
  • WideBino28は光軸中心から目がずれるとボケるのですが、CS-BINOは2x40、 3x50も同様にボケます。さらに周辺の歪みがWideBino28より大きいと感じます。ですが以前のレビューでも書いたように、昼間では気になる周辺の歪みも夜に星を見ている限りは、(少なくとも私は)ほとんど気になりません。
まあ、昼間に見てもただの倍率の低い双眼鏡にしか見えないので、その魅力は全くわかりません。夜の評価に移りましょう。


実際の星を見て

夜の星を見てみました。見比べたのは月齢11日の上弦の月を越えて満月に近づきつつある、かなり月明かりのある日です。ここでもWideBino28が基準になります。

一般的に星座ビノを使うと、この日の月の明るさや自分の目の悪さもあり、肉眼で見るより遥かに見える星の数が増えます。星座早見番をみながら、一つ一つの星が十分にトレースすることができるくらいです。WideBino28は基本性能もしっかりしていて星座を見るという目的は十分に達成することができます。星座早見盤に載っていない様な小さな星も見ることができるので、そこら辺がさらなる星座ビノの面白さと行ったところでしょうか。

それに比べてCS-BINO 2x40は倍率が少し低いため、見える範囲が広がって星座の全景が見やすくなる反面、逆に暗い星が見えにくくなるので見える星の数が減ります。ですが印象としては両方共ほとんど変わらないと言っていいかと思います。歪みも共に昼間に見るときほど気になりません。あえていうなら、CS-BINO 2x40のほうが星を見た時のインパクトが少し小さいかということくらいでしょうか。倍率が少し低いということとほぼ同義なのですが、見える範囲が広くて星座の形がわかりやすい代わりに、細かい所が少し見えないということです。でも繰り返しますが大した差ではないです。むしろWideBino28のバランスの良さを褒めるべきでしょう。

さて、肝心のCS-BINO 3x50です。一言で言うとものすごくよく見えます。いや、はっきり言って想像以上の見え方です。あっかさんがブログで言っていたことがよく理解できます。

まず星の数が圧倒的に増えます。ある明るさの空でどこまで暗い星が見えるかは(口径に依らずに)倍率のみで決まる(理由は以前の評価記事、もしくは望遠鏡で見える星の数の記事参照)ので、2倍と3倍の比較なら単純に3/2=1.5の2乗で、2.25倍暗い星、大雑把にいうと1等分位暗い星まで見ることができます。2等星と3等星の星の数の違い、3等星と4等星の星の数の違いを考えてもわかるように、数で考えると1等暗い星が見えると飛躍的に星の数が増えて見えます。

星座を見ていても細かいところの星までよくわかるようになります。例えばオリオンの小三つ星ですが、CS-BINO 2x40だと「あ、星が縦に並んでいる」というくらいです。これがCS-BINO 3x50だとはっきりと「星が3つある」という感想に変わります。月のすぐ横にあったM45プレアデス星団すばるも、CS-BINO 2x40だと「あ、すばるだ」とひとまとめの感想ですが、CS-BINO 3x50だといくつ星があるか数えたくなってきます。明るい環境でも暗い環境でも単純に見える星の数が増えるので、この日も月明かりに負けることなく十分に楽しむことができました。


星の色がよくわかる

星の数の違いはある程度予測できていて期待通りだったのですが、期待していなかった違いは星の色でした。そこに気づいたのはしし座の首の根本の星Algiebaを見た時でした。Algiebaは赤い星で目立つのですぐにわかるのですが、そのすぐ横にある小さな星が青く綺麗に対比して見えるのです。この対比はCS-BINO 2x40で見ても、WideBino28で見ても、まあ頑張れば見えることは見えるのですが、気付くことはありませんでした。あと、北極星ポラリスはこんなにオレンジなんだとか、すばるって他と比べるとやっぱり青いんだとか、ほかの星と広範囲で見比べることができるので、倍率の高い双眼鏡でその星だけ見ていてもなかなか気づけないことに気づくことができます。星座の形と対比して一つ一つの恒星の特徴が分かるので、例えば牡牛座の角のところのアルデバランもすごく目立ちます。これは今までの星座ビノにない面白さです。


欠点

一方、拡大率が大きいので、これまでの2倍程度のビノで楽しめた星座の全景が入らなくなりがちで、どの星座を見ているのか分かりにくくなることがあります。オリオン座とか、あからさまに星座の形がはっきりわかっているもはいいのですが、星座自身は知っていてもその形まで覚えていないものは、途中で迷ってしまうことがありました。加えて星の数も増えるので、特に初心者だと少し混乱してしまうかもしれません。


CS-BINO 3x50は買いか?

では、はじめての星座ビノとしてCS-BINO 3x50は買いかどうかということですが、これが最初だとしても間違いなく面白いと思います。でも、できるなら通常の2倍程度の星座ビノを一度見てから、もしくは併用しながら見ると、その違いや星座の全景と細かいところが交互に見えるなど、より「星座」というものを認識できると思います。私個人の意見としては、3x50は2台目の星座ビノとしてが一番のお勧めでしょうか。

こうやって考えるとWideBino28のバランスの良さがよくわかります。倍率2.3倍というのは星座全景も多く楽しめて、細かいところまで見える、絶妙なバランスなのかもしれません。

実は星座ビノではないのですが、MIZARの倍率4倍という双眼鏡を持っています。普通の双眼鏡としてはかなり低倍率の部類です。星座用にと2017年の原村星まつりでたまたま見つけたものです。これ確かに星の数が増えるのですが、4倍だともう拡大しすぎで星座の形を捉えること自体が困難になってきます。なので、結局あまり使っていなくてお蔵入りになってしまっています。4倍は星座全景を見ようとすると倍率が高すぎることは確かで、そういった意味では3倍という倍率はギリギリの線なのかもしれません。

値段的にはCS-BINOシリーズは星座ビノとしては最安の部類に入ります。最初から2x40と3x50をまとめて買ってしまっても、得られる感動と実用度から考えたら相当パフォーマンスがいいのかもしれません。


まとめ

結論ですが、星座ビノを既に持っていてその性能を実感できる人にはCS-BINO 3x50は絶対お勧めです。見え方の違いを存分に楽しめるでしょう。初めての星座ビノとしてCS-BINO 3x50を使う場合、星座の全景を見るのに少し慣れは必要ですが、夜空にはこんなに星があるのかと実感できることでしょう。特に都会や、月夜の明るいときに見ると劇的な星の数の増加にびっくりするはずです。CS-BINO 3x50で天の川はまだ見ていませんが、これも夏になった時の楽しみの一つです。

レビューを兼ねたCS-BINO 3x50のファーストライトでしたが、感想はとにかく「あー面白かった」です。この値段なら間違いなく「買ってよかった」です。常時車の中に入れておいて末長く使うこととなりそうです。 

先日の年越し電視観望で、智さんのレデューサーがうまく働かなかった件の追記です。

これは鏡筒とレデューサーという2つのレンズを使うと合成焦点距離はどうなるのかという極々一般的な問題です。基本となる合成焦点距離の式については以前の記事



をご覧ください。今回の記事に合わせて、式を見やすい様にTeX化しておきました。


0.5倍レデューサーの計算例

例えば焦点距離800mmの鏡筒に、焦点距離が50mmのレデューサーを取り付けてみましょう。レデューサーをCMOSカメラに取り付けるためのアダプターの長さによって、センサー面からレデューサーまでの距離はほぼ一意に決まってしまいます。

センサー面からレデューサーまでの距離が決まると、拡大率も一意に決まってしまい、以下のグラフのような関係で表されます。

adapter_mag

しかもこのセンサー面からレデューサーまでの距離に応じて、フォーカサーで対物レンズまでの距離を調節してやる必要があり、以下のグラフで表される距離おいてのみ焦点を合わせることができます。

adapter_dis

逆にたどると、フォーカサーでの調整距離がせいぜい10cmくらいあったとしても、センサー面からレデューサーまでの距離が取れる範囲は高々10mmちょっとです。なのでアダプターをきちんと選ばないと範囲から外れてしまい、焦点を結ばなくなるというわけです。


サンプルファイのアップロード

Livedoorブログではファイルのアップロードもできるようなので、上のグラフを書くために作ったファイルを添付しておきます。Excelで作ったものなので多くの人が読めると思います。

Sample file (Excel形式)


アダプターについて

安価なレデューサーの焦点距離ですが、例えばレデューサーで指などをみてみると分かります。せいぜい50mmくらい離れたところでピントが合うくらいなので、焦点距離は50mm程度ということがわかります。これに相当するセンサー面からレデューサーまでの距離は25mm程度です。そうやってみるとASIカメラに付属のアダプターにレデューサーを取り付けると40-50mm程度にはなってしまうので、はやはりこのアダプターは長すぎます。

IMG_0148

ではどんなアダプターがいいかというと、ZWOからロープロファイルカバーとかいう名前で出ていて、国内だとKYOEI星見屋などから購入することができます。これはカメラの赤いカバー部分を取り外して、その代わりに取り付けるタイプです。

でも実は私が持っているのは全く別のもので、言うなればC(S)マウントから31.7mmへの変換アダプターです。

IMG_9008
この写真では上がカメラ側について、したがレデューサーを取り付ける側。

これにASIカメラ付属のCSマウント変換アダプターを取り付ければ、うまく赤い部分を外すことなく取り付けることができます。

IMG_9009

IMG_0147

いうなればこれ



とかこれ



の短いバージョンなのですが、探したけど見つかりません。どなたか知りませんでしょうか?

じゃあ私はどこで手に入れたかというと、多分昔Revolution Imagerを買った時についてきたのをそのまま使ったのかと思います。


本ブログとTwitterで宣伝しておいた名古屋の名城公園での電視観望ですが、大晦日という忙しい時間にもかかわらず一般の人、地元の同級生、天文マニアと何人もの人が集まってくれました。天リフさんでも告知して頂いたおかげです。


いざ実家の名古屋へ

天気予報によると、天気は問題なさそうでしたが、風が強いという予報が出ていたが少し心配でした。当日、車で名古屋に移動する際はずっと曇りで、小雨もぱらついていたので少し心配でした。

私自身は12月31日の午後に名古屋入り。実家に少し寄って用事を済ませてから16時半前くらいに現場に到着しました。ホントは暗くなる前くらいでいいかなと思っていたのですが、Twitter上で午後かなり早いうちから、5月に観望会で一緒だった高校生の智志君が既に現場についたと連絡があったので、急いで用事を済ませて名城公園に向かいました。まだ少し雲は残っていますが、夜半にかけて晴れていくでしょう。風もたいしたことはありません。なんとかなりそうです。


現場到着、早速高校生の智志君が

現場に着くと既にスターバックスの横に智志君が機材を展開してました。でもここだと建物があって少し視野が悪いので、いつものように階段デッキ上に移りました。

255C954F-E81F-4D69-99C4-07504031DD44

この日の名古屋、とにかく寒い。風があるせいもあって夕方でもすでにかなり体感で寒いです。しかも智志君、てんこ盛りの機材を自転車と電車で持ってきたとのことで、上の写真の通りなんと上着なしです。「自転車で暑くなるから」とのことですが、流石に寒そうです。ちょうどコートとスキーウェアが車に入っていたので、コートを貸して、さらに自分もですがカイロを智志君にも渡し、やっと少しマシになりました。


セットアップ開始

階段デッキの上のほうで機材をセットします。

A3FC18CA-718E-4DD2-8660-335C34CA6217

機材を設置している途中から、周りにいた人たちに声をかけて、まだ明るいうちの月を見てもらいました。今回は入門用のSCOPETECHも持ってきているので、興味がある人には自分でマニュアル追尾や、最初から導入までしてもらいます。子供たちも何人かきてくれました。子供は暗くなってからだとなかなか来れないので、明るいうちに月を見てもらうことができてラッキーでした。これは早く来てくれた智志君に感謝ですね。


月の電視観望開始

暗くなり始めるくらいから、早速月の電視観望も始まります。

426188D2-6FF2-4C40-9781-8926A4337960

月齢5日なのでまだそこまで明るくなく、CMOSカメラのゲインを上げると地球照もよく見ることができます。やはり一般の方だと望遠鏡を覗く機会もあまりないようで、クレーター初めて見たという方もたくさんいました。

81A7D231-1564-4A9B-A6AB-D3AA413E4A5C

智志君も最近手に入れたというASI183MCで、同様に電視観望しているのが写真の奥に写ってます。


たくさんの人が

名城公園に来る前に、うちの子に頼まれて、二人を栄近くの東急ハンズに送っていきました。ハンズの帰り17時過ぎに名城公園に寄ってくれたのですが、ちらっとだけ顔を出して、後はスターバックスに直行。18時の閉店近くまでいて、寒いからといって今度は電話だけで顔も出さずにバスに乗って帰ってしまいました。上のNatsuは最近はギター、それに今回名古屋で買ったベースに夢中な中3の受験生、大丈夫か?下のSukeは中1で卓球部に入り最近は卓球しかしてません。二人ともあまり星に興味は示してくれなくて、成長の過程なのですがまあ寂しいものです。


何人か、天文好きな方も来てくれました。最初に来てくれたのは、名前を失念してしまいましたが60歳位の方で、直接告知を見たのではなく、知り合いに今日こんなのがあるよと教えてもらったそうです。聞いてみると東亜天文学会のメンバーの方で、相当経歴は長いようです。

程なくして、まささんが参入。最初わからなかったのですが、どこかで見た顔。よくよく聞いてみると名古屋のドブソニアン勢力の中の一人で、これまでも星まつりで何度かすれちがっているそうです。それどころか、3年半前の一番最初に行った原村の星まつりで息子のSukeと一緒にドブの人たちに「星雲に色がつきますか?」と一番最初に聞いた人らしいということが判明しました。あの頃は訳もわからず尋ねまくっていましたが、結局それが今の電視観望につながっています。そう思うと感慨深いです。この日も大口径で星雲に色がつくかどうかの議論に移ったことは、ごくごく自然な流れです。

このころ、Facebookで繋がっていた高校の同級生が息子さん二人を連れてわざわざ来てくれました。高3と中3の男の子で素直そうな子でした。旦那さんの実家に行く途中に寄ってくれたのとことです。子供二人も理系に興味があるようで、ノーベル賞を取った梶田さんの講演を聞いた話とかしてくれました。聞いたところ今年また同窓会とかもあるようです。たまに地元でこういったイベントをやって昔の知り合いが来てくれるのはとてもうれしいです。
 
同じ頃にTwitterで参戦を予告してくれていた智さんが到着。 結局電視観望機材を持ちこんでわざわざ恵那から電車で移動してきてくれたとのことです。 折角なので智さんの機材で電視観望はじめますが、早速問題が発覚です。

65002F5B-582C-4DEE-A2DB-110A044EC653


智さんの電視観望でのトラブルシューティング

まず簡単に月を入れたのですが、何故かきれいに見えません。ピントが合わないようにも見えますが、どうも月の周りの光芒が明るすぎて恐ろしくコントラストが悪いみたいです。少なくとも私はこれまで電視観望でこんなのはみたことがないです。

5F57D795-813A-4B66-BF0D-37865A54328A

面白くなってきました。さて、何が悪いのか一つづつチェックしていきます。鏡筒は笠井の8cmクラスだったでしょうか、そこにASI385MCを付けています。

最初はレンズの曇りを疑いました。でも鏡筒をざっと見てみますが、まだ機材を出したばっかりで冬場で空気も乾燥していて、曇りのようなものは確認できません。ほかに何が問題があるのか?こんな時、トラブルシューティングで一番大事なのは問題の切り分けです。

まず、今のこの場で私の方で使っていてとりあえず問題のないASI294MCを、智さんの鏡筒につけてみることにしました。これで光芒が改善されなければ鏡筒側が悪く、改善されればカメラ側が悪かったことになります。結果は光芒がなくなり、月も全く問題なくきれいに見えるようになりました。ということは問題はカメラ側にあることになります。

ではカメラの何が悪いのでしょうか?曇っている?ホコリがついている?よくよく聞くとレデューサーを付けてあるとのこと。でもレデューサーなら私もASI224MCでセンサー面積が小さい場合は普通に使ってましたし、レデューサーが悪さをすることは基本的にないはずです。それでも智さんがレデューサーをはずしてみると、なんと変な光芒は見事に消えて無くなりました。レデューサーそのものが悪いのか?聞いてみるとSVBONY製とのことです。でもSVBONYって安いけど決して品質が悪いわけではありません。私も双眼鏡ひとつ持っていますが、全然不満ないです。というか、よくこの値段でこの品質が出せると思うくらい素晴らしいです。

それならと思い、私がこれまで使っていた手持ちのレデューサーをたまたま持ってきていたので、こちらに交換してみます。これで光芒が消えるなら本当にSVBONYのレデューサーが悪いということになります。結果は、同じように光芒が出てしまいます。この時点でSVBONYのレデューサーに問題があるわけでなく、何かレデューサーそのものに一般的に問題があることが分かりました。SVBONYのレデューサーAmazonでも最安で性能も十分でいいと思いますよ。

でもまだ納得がいきません。次に、智さんのカメラに私の手持ちレデューサーを付けたまま、私のFS-60CBに取り付けます。これは予想通り光芒が見えます。ここで、最後に智さんのカメラだけを私のASI224MCに取り替えます。以前はASI224MCで普通に見えていました。結果はこれでもまだ光芒が残っています。確認のため、月だけでなく明るい星でもやってみます。M42です。

CF86E12C-22FC-429E-AAFD-F807B62F63B6

やはり同じように光芒が出ていてボヤボヤです。これまでこんなことはなかったので、何か違いがあるはずです。ここで心当たりのある唯一の違いが、レデューサーをCMOSカメラに取り付けるためのアダプターだと気づきます。今回使っていたのがZWOのカメラに標準でついてくる少し長めのもので、

IMG_0148

これだと長すぎるので私は普段短かめのアダプターを使っていたことです。

IMG_0147

残念ながら短いアダプターはこの日は持っていなくて直接試すことができなかったのですが、もうこの違いでしか説明できません。ずっと昔に、レデューサーがなぜ0.5倍に自動でなるのか考えてみたことがあります。今回きちんと検証できていませんが、やはりセンサー面とレデューサーの位置が離れすぎているのが問題なのかと思われます。短いアダプター持っていなかったのが悔やまれます。


やっと星雲電視観望

21時前くらいでしょうか、ここらへんで智さんの帰宅時間が迫ります。オリオンがビルの上にやっと上がってくることでしょうか。せめてと思い、ギリギリ見えるようになったM42だけは電視で見てもらい、ここで智さん退散です。東亜天文学会の方もここで帰宅なさるとのことで、智さんをJR駅まで送っていってくれることになりました。折角機材を持ってきていただいたのに、あまり時間をかけることができず残念でした。でも智さんがあとでTwitterで一人だと解決できなかったと書いてくれていました。来て頂いた甲斐はあったのかなと思い少し嬉しくなりました。

A24B8E51-D3F1-46CF-BCDC-3304015FD205



その後気を取り直して、本日のメインの電視観望を再開です。といっても、寒いのと天文談義の方が盛り上がり、肝心のメインはなんかまったりモードです。とりあえずは馬頭星雲と燃える木。

18587C9C-6CC7-40DF-8386-7378B92B8B21

燃える木はまだ分かりますが、馬頭さんが厳しいです。かろうじて形が分かるくらいでしょうか。

次はバラ星雲。

CBB2F3F7-956F-4066-8899-09D63FDD069C

うーん、本当に厳しいです。ギリギリまで炙り出してこれです。かなりキワをついているので周辺減光も相当目立ってしまうレベルです。一応フラットを撮影して、SharpCapの機能にあるリアルタイムでのフラット補正をかけてみました。

D3F06C8F-129D-4DDC-88EF-18C491335192

周辺減光は少しマシですが、以前厳しいことには変わりありません。あ、光害防止としてQBPを入れてもこれくらいです。名古屋ど真ん中の電視観望だとここらへんが限界でしょうか。

23時頃でしょうか、年越し直前に最後のゲストのkima_Aquariusさんが到着です。オリオンとか一通り見せて、次のモンキー星雲です。

7F944841-0B79-4B6B-97D4-22E8C472CB98

バラ星雲よりはすこしマシで、形もなんとかわかります。

ここらへんでだんだん雲が出てきました。雲間のクラゲ星雲を何度か入れているところで。0時ちょうど、年越しです。今年も充実した星ライフを送りたいのですが、仕事も忙しくどうなることやら。

肝心のクラゲですが、年が明けてやっと雲まで見ることができました。それでも流石にこの光害地では淡過ぎで、傘のところがかろうじて分かるくらいです。

B1295034-084D-4B21-A408-CF72FF89E69A

とにかく寒い。とても寒いです。しかも雲が広がってきて空を見ることもできなくて、むしろ話の方が盛り上がります。


智志君

あ、そうそう、智志君ですがこんな中でも電視観望とか撮影とか色々やっていたようです。

智志君の機材はSCOPETECHの80mm鏡筒。焦点距離が1000mmなので多少大きめになります。そこにASI183MCを取り付けて、AZ-GTiで自動導入までしています。鏡筒のF値が10を超えているので多少暗いのですが、月とかは明るいので電視観望でも問題ないはずです。M42とかは暗いことよりも、視野が多少狭くなるので中心部を見ることになります。SharpCapもまだ慣れていないようで、ヒストグラムでM42も十分明るく見えるようになることを伝えたら喜んでくれているようでした。

その状態で撮影を始めていました。ガイドとかはないので露光時間を伸ばすことはあまりできませんが、それでも何十秒かで露光していて、数十枚とか撮影できたようです。途中、SharpCapのLive Stackでアラインメントを試してたようで、1枚目以降うまくアラインメントできないというので少しみてみると、揺れが大きくて星を星と認識できていないようでした。揺れの原因は何かと思って探ってみました。最初は階段デッキがやわいのでそのせいかとも思いましたが、それよりもはるかに顕著だったのが風です。やはり鏡筒が大きいせいもあり、AZ-GTiだと少し強度不足で、風が吹くと途端に星像がものすごい数の線を描き出します。しかもよくみるとAZ-GTiと鏡筒の間に自作のL字のアダプターを入れているようで、ここも揺れを増幅させているようです。今回はこれを外すと、鏡筒が縦に90度回転してしまうので一から初期アラインメントし直しのため、直すのは諦めていたようですが、次回はここら辺が課題になると思います。

それでも撮った画像をその場で処理するなど、相変わらず高校生とは思えないくらいものすごい熱心です。それもそのはず、今高3なのですが、大学に推薦で既に合格して進路が決まっていること。しかも天文系の学科とのことです。大学生になったらアルバイトなどでお金を貯めて、もうごくごく自然にいい機材につぎ込むことになるのでしょう。若いというのは開けていく道しかないので羨ましいものです。

そんな智志君も、午前1時前くらいでしょうかお母様が現地まで車で迎えにきてくれました。少しだけお話ししましたが、高校生でこれだけのめり込むと親としても大変なのかと思います。でもこの興味を摘むことなく見守っているご両親の寛大さには敬服します。無事に大学が決まってほっとしたとおっしゃっていました。これも好きなものがあったからならではなのかとも思います。

帰るときの機材を見て、お母様も呆れていましたし、我々も呆れていました。ものすごい量の機材を自転車と電車で持ってきたというのです。完全に車で運ぶような量です。しかも上着は無し(笑)。あ、そういえばノートPCのバッテリーが持たないというので、手持ちのものを貸していたのですが、荷物の量を考えたら追加バッテリーを持ってくるのも無理だったと思います。

IMG_8974

京都の「星を求めて」での再開を約束して、この日は帰っていきました。将来アマチュアとして続けるのか、天文関連の仕事につくのか、はたまた研究者にでもなるのか、楽しみです。期待してしまいます。


そろそろ後片付け

さて、若い智志君が帰った後はおじさん組で、ほんとにまったりモード突入です。寒いのと曇っているのと話しているばかりで、もうグデグデ。とうとうAZ-GTiの赤いLEDが2回点滅する様になってきて、こちらももうバッテリー切れが近いみたいです。最後の最後で三つ子銀河だけ入れました。

D310DB1C-1CEE-4F1A-A5A4-29FD3CD00FF5

QBPを入れたまま見ているので、少し淡くなってしまっているかもしれません。光害の緩和とどちらが得かってとこですかね。

1時過ぎだったでしょうか、まだ予定の2時までには少し時間がありましたが、ここでギブアップ。とにかく寒いです。最後まで残ってくれたまささんとkima_Aquariusさんには片付けまで手伝ってもらいました。ありがとうございました。そのまま現地解散で、私も名古屋市内の実家に帰りました。

実家に着くとさすがにみんなもう寝ています。よく考えたらファミマで買ったサンドイッチ(3切れ入りを三人で分けたもの)しか食べていないことを思い出し、実家で大晦日のご馳走だった豪華焼肉の残りを一人で寂しく焼いて食べてました。


まとめ

今回は年越しを電視観望で過ごすことになりました。昨年は小海の星フェスで電視観望で講演することもできました。電視観望も、もう普通の技術として広まってきているのかと思います。今年もまた心機一転頑張ろうと思います。

かなり寒い中、突然思いついたように呼びかけた形になってしまいましたが、今回の名古屋電視観望オフに参加してくださって皆さま、本当にありがとうございました。ものすごく楽しかったです。また機会がありましたら呼びかけたいと思います。できれば今度は名古屋以外で。でも人が集まるかなあ?


年末の土曜日、次の日もまだ仕事があったのですが、夜から晴れてきたので撮影開始です。ターゲットはバラ星雲。過去に何度か挑戦していますが、いまだに満足したのは撮れていなくて再チャレンジです。


天気は微妙

この日は天気予報では午後蔵から晴れる予定でした。でもずっと曇り空が続いていて、1時間天気予報も時間と共に曇りの時間が後ろに下がっていって、なかなか晴れません。夕方もダメ、夕食前にいったん晴れてご飯食べてから外に出るとまた一面曇り。のんびりして夜21時頃に出ると星は見えるけど薄曇り。22時過ぎにもう寝ようかと思って最後外に出ると、やっと晴れてました。すぐに準備を始めます。

機材

バラ星雲だと画角的に600mmとフルサイズでぴったりくらいなので、この日はいつものFS-60Qではなく、同じ600mmのFC-76を持ち出すことにしました。あの白濁レンズのFC-76です。

  • 鏡筒: タカハシ FC-76 (口径76mm, 焦点距離600mm、対物レンズが白濁) + FC/FSマルチフラットナー(x1.04)
  • 赤道儀: Celestron CGEMII
  • センサー: Canon EOS 6D HKIR改造
  • フィルター: サイトロン QBP(Quad Band Pass) filter
  • 日時: 2019年12月29日0時52分-44時17分
  • 場所: 富山市下大久保
  • 月齢: 22.1、ほぼ下弦の月
  • 撮影対象: バラ星雲 (The Rosette Nebula 、NGC 2237-9, 2246、Caldwell 49)
  • 露光時間: 300秒 x 32枚 = 2時間40分

いつも通りSharpCapとASI178MCで赤道儀の極軸を合わせて、その後はコンパクトなStickPC上のBack Yard EOSで撮影、その画像をAll Sky Plate Solverで位置特定して、赤道儀の向きとの誤差をCarte du Cielにフィードバックして位置合わせをします。

でもここでトラブル。この状態でプレビューをすると何故か画面が流れています。PHD2で見ていてもターゲット性自身がどんどんずれていく始末。極軸の精度がものすごく悪いのか、赤道儀のトラッキングレートが恒星時以外になっていないか、ケーブルとか変なテンションはかかっていないかなど、いろいろチェックしましたがラチがあきません。諦めて最初からやろうと赤道儀をホームポジションにしようとしたのですが、何故か少しだけ動いてすぐに止まってしまいます。これは先日交換したバッテリーが悪いのかと一瞬疑いましたが、それも大丈夫そう。さらにCarte du Cielで自動導入しようとしても同じ様に少しだけ動いてすぐに止まってしまって、全然目的の天体まで行きません。何かおかしいです。

この時点でやっと、CMOSカメラからのガイドケーブルと、赤道儀のハントコントローラーにPCからつないであるケーブルを引き抜くと、きちんとホームポジションまで動くことが判明しました。どうも機械系のトラブルとかいうよりは、ソフト系のトラブルのようです。そもそもASCOMドライバーにBack Yard EOS、All Sky Plate Solver、Carte du Ciel、PHD2と合計4つのソフトがアクセスしています。一度全部落として、Back Yard EOSは立ち上げてもASCOMに接続させず、All Sky Plate Solver、Carte du CielだけASCOMに接続して位置特定と赤道美の位置合わせ、その後All Sky Plate Solver、Carte du Cielを落としてからPHD2でASCOMにつないでガイドとしたら、無事に動き出しました。やはり全部をASCOMに繋いでしまうと赤道儀の制御の取り合いになってしまう様です。

あ、あと位置合わせで少しトラブルがありました。All Sky Plate Solver、Carte du Cielどうしても位置のズレが出てしまいます。画角の横幅の5分の1くらいでしょうか、今回バラ星雲の中心がどうしてもずれてしまいます。何度やっても同じようになります。こちらは仕方ないので、マニュアルで少し動かして最終位置調整をしました。以前はこんなことはなかった気がしますが、また時間のある時にテストし直してみます。

トラブルで撮影開始個を遅くなってしまいましたが、その後の撮影は順調そのもの。QBPのおかげもあり、自宅でもISO3200で5分まで露光させられます。後は放っておいて寝るだけです。

あさ8時ころに片付けたのですが、赤道儀用のパワータンクは中のバッテリーを交換したこともあり、全く問題なく朝でも稼働していました。その一方、デジカメのバッテリーが朝の5時半頃に切れてしまっていました。でも朝方少し雲が出たようで、実際に使えたのは4時半頃の画像まで。2時間半以上撮影できたので十分な時間です。


画像処理

まずはJPG撮って出し一枚画像です。苦労した魔女の横顔と違い、一枚だけでも十分に見えています。

ROSE_LIGHT_6D_300s_3200_+5cc_20191229-02h10m36s201ms

今回は期待できそうなので、最初からフラットもダークも撮影しました。フラットはiPadのColor Screenというアプリで白色最大輝度にして、ISO100、露光時間100mm秒で100枚ほど撮っています。周辺減光とセンサーのゴミはほとんど回避できました。当然空から来る緩やかな被りは少し残るので、PixInsightのDBEで大まかに取り除きます。

ダークも温度をできるだけ合わせる様にしました。昼までのダーク撮影で、いつもは冷蔵庫や冷凍庫に入れたりするのですが、あまり冷えなかったり冷えすぎたりするので、今回はクーラーボックスに冷凍した補正剤を入れてカメラとStick PCごと突っ込みました。機材が濡れない様に注意が必要ですが、温度はそこそこ安定していたのでこれはいい方法ではないかと思いました。保冷剤の位置を調整することで温度もある程度調整することができます。Stick PCごと入れる理由は、BackYardEOSを走らせることができて、センサーの温度をファイル名に書き込むことができて、後から温度管理が楽になるからです。温度がばらつくこともあるので、今回5分のダークファイルを100枚以上撮影し、その中で適した温度のものを37枚選びました。

画像処理も順調そのもの。QBPのせいもあり、青色が出にくいのですが、バラ星雲の中心は青色が綺麗です。少し青色を強めに強調していますが、おそらくこれまででは最も満足のいくバラ星雲になったかと思います。魔女の横顔で苦労したときのテクニックも随所に生きています。


綺麗に出た!

結果を見てください。自宅撮影でこれです。バラの細かい構造も結構出ています。私的にはかなり満足です。やはり光害地だとQBPの効果絶大です。

masterLight_integration_DBE1_PCC_AS_all2c

あえて不満を言うと、QBPのせいか恒星のオレンジ色が出にくいこと。もう少し恒星をうまく際出させることが次の課題でしょうか。

ちなみに、かなり昔に同じ6Dで自宅撮影で撮ったのがこれです。

light_BINNING_1_integration_DBE_PCC_AS1acut

2018年の3月なので1年半以上前です。違いはQBPだけのはずなのですが、本当に雲泥の差です。6Dもまだ使い始め、PixInsightも使い始めなので、もちろん慣れや画像処理の腕も違うと思いますが、こうやってみるとなんとか進化していますね。


まとめ

QBPって得意不得意があると思います。Hα領域は自然な色に近くなるので威力が発揮できるのかと思います。反面、青やオレンジは苦手な様で、自然な色に見せるためには画像処理でうまく補填してやる必要がありそうです。

魔女の横顔に引き続き、自宅で色々撮影ができる目処がついてきました。これくらい写るのなら、私的には今のところ満足です。もちろんうまく写るのは限定された天体だとは思いますが、できれば系外銀河まで自宅でうまく撮影できるようになればというのを目標にしたいと思います。


実は魔女の横顔が西の木の枝に隠れてしまった後、薄明まで少し時間があったので春の銀河を短時間ですが撮影しました。時間がそれほどあったわけでもないので、設定は全てそのまま。画角もできるだけたくさんの銀河が入るというだけの超適当です。フラットもダークも魔女さんの時と同じものが使えるので、処理は楽です。

機材、条件など

魔女の時の繰り返しになりそうですが、一応機材関連もフルで情報書いておきます。
  • 富山県富山市自宅, 2019年12月1日4時33分-5時35分
  • FS-60CB + FC/FSマルチフラットナー (口径6cm、合成焦点距離370mm)+ CGEM II赤道儀
  • EOS 6D(HKIR改造, ISO3200, RAW), 露出90秒x36枚 総露出54分
  • f50mm+ASI178MC +PHD2による自動ガイド
  • PixInsight、StarNet++、Photoshop CC + Nik collectionで画像処理

画像処理と撮影結果

画像処理も魔女さんの時とほぼ同じです。同じ様に縦縞が見えるのも変わりません。StarNet++で恒星を除去して強調した画像です。

integration_DBE_AS_SNP


フラット補正が周辺で合っていないとか、ゴミの黒いのがたくさんありすぎるとは愛嬌として、縦縞がやはり確認できます。真ん中右がマルカリアンの鎖ですが、一つ一つの銀河の情報が結構範囲にわたって広がっているのもわかります。ノイズを目立たせずに、いかにこの銀河の情報を引き出すかが画像処理の腕の見せ所というわけです。

今回もこの画像からマスク画像を生成しました。これを使うと強調すべきところと目立たせないところの差がはっきりと区別できるので、なかなかいいやり方なのかと思っています。

さて、結果です。

masterLight_integration_DBE_AS_all2

背景がやはり少し暗いと思いますが、これ以上明るくするとノイズが目立ってしまうので押さえています。上の強調したのに比べると、まだまだ情報を引き出せたとは言い難いですが、1時間を切る露光時間なのでまあこれくらいでしょうか。


ここに文章を入力

はあ、やっと1ヶ月前の画像処理が全て終わりました。なかなか進まなかったこともあり、ブログも書けなくてストレスがたまる一方でした。その間あまり晴れなかったので、大したことはしなかったのですが、実は一昨日久しぶりに晴れてQBPをつかってバラ星雲を撮影しました。明るいQBPとか使える天体はいいですね。撮って出しでも十分見えるので、画像処理も楽そうです。


 

最近仕事の方が忙しく、全然時間が取れなくてブログ更新がかなり停滞してしまっています。年末になってやっと少し時間が取れたので、溜まっていた画像処理を進めます。

今回の記事はもう記憶の彼方で、一ヶ月前のことです。珍しく晴れていたこの週は機材調整とかいろいろやっていたのですが、撮影もしていました。でも画像処理が途中で壁にあたってから全く進まなくなり、今に至ります。撮影条件も既に忘れかけています。やっぱりすぐに書いておかないとダメですね。

この時の撮影の目的はちょっと前の自宅でのバーナードループ撮影で、思ったより魔女の横顔も出ていたので、単体で写したくなったからです。さて、どこまで出てくることやら。


機材

撮影条件はこんなところでした。
  • 富山県富山市自宅, 2019年12月1日0時27分-4時13分
  • FS-60CB + FC/FSマルチフラットナー (口径6cm、合成焦点距離370mm)+ CGEM II赤道儀
  • EOS 6D(HKIR改造, ISO3200, RAW), 露出90秒x58枚 総露出1時間27分
  • f50mm+ASI178MC +PHD2による自動ガイド
  • PixInsight、StarNet++、Photoshop CC + Nik collectionで画像処理

一応ガイドもしましたが、赤道儀がCGEM IIと大きめなのと、FS-60CBで350mmかつ90秒と短い焦点距離と短い露光時間だったので、もしかしたらガイドは必要なかったかもしれません。途中、南天を超えてしまい、反転するのに手間取って1時40分くらいから2時半くらいまで撮影できませんでした。


淡い、かなり淡い

とりあえずJPG撮って出しの一枚画像です。
LIGHT_6D_90s_3200_+7cc_20191201-00h55m27s497ms

はい、魔女さん全く出ていません。いくら自宅撮影といえ、こんなんでうまく出るのでしょうか?

あと、左にたくさん線が見えていますが、多分これSpaceX社のStarlinkです。他の画像も見てみると次々来ています。


画像処理開始

画像処理の時間があまり取れなさそうなのと、一枚画像からあまり見込みがないと思って、最初はバイアスだけ以前撮ったまともなやつで、ダークフファイルは温度も露光時間も違うものを使い回し、フラット補正は無しで処理しました。でも処理してみたら意外に魔女さん出てくるので、もう少しまともに処理してみようと思い、ダークを取り直し、フラットもその時の状況を再現し(回転装置を回していなかったのでなんとかなりました)新たに撮影してきちんと補正することにしました。

画像処理はいつも通りPixInsightです。フラット補正でも処理しきれないところもあったので今回もDBEに頼ります。

今回、少しだけいつもと違う処理を試してみました。nabeさんのブログで紹介されていたように、ArcsinhStretchを再び使ってみることにしました。以前は赤ハロがどうしても出てしまって使うのを諦めたのですが、nabeさんによるとサチっている恒星でハロが出るのは仕様らしいので、今回はサチっていないことを期待してやってみたら、ここは大きな違いが出ました。下はストレッチまでした段階での比較です。ArcsinhStretchを使っていない場合(上)とArcsinhStretchを使った場合(下)になります。

light_BINNING_1_integration_DBE3_cc
ArcsinhStretchを使わず、ScreenTransferFunctionと
HistogramTransformation だけで仕上げた場合。 

integration_DBE_DBE1_PCC_AS
ArcsinhStretchでストレッチした場合。

出だしの彩度に雲泥の差があります。当然下のほうがその後の処理もはるかに楽になります。このことは下にもある、StarNet++を使った時の恒星の不自然な繋ぎの解決にもつながりました。


壁にぶち当たる

その後は、最近味をしめてしまったStarNet++で背景と恒星を分離し、最後はPhotoshop CCで仕上げています。ここで2つの壁に当たりました。一つは斜めに走る縞ノイズです。撮影した画像を連続で見てみると、これはすぐに原因がわかりました。SpaceX社のStarlinkです。処理の時に弾いた画像を見せます。

light-BINNING_1_rejected

すごい人口衛星の数です。オリオン座付近なので人工衛星が入るのは仕方ないのですが、この数は流石に閉口してしまいます。今回撮影した全ての枚数に衛星の軌跡が入っていました。一本、二本ならいいのですが、3ー4本同時に固まって次々とくると流石に辛いものがあり、処理でもどうこうなるレベルを超えてきます。

もう一つは、画像全面を覆う縦に走る縞ノイズです。これは最初どこで入ったかわからなかったのですが、いろいろ見ていくとバイアスフレームに全く同じような模様が入っていました。もちろんバイアス補正はしていますし、そもそもバイアスに入っていると言っても、加算したマスターバイアスをものすごく炙り出した状態でやっと見えてくるようなノイズです。うまく補正されていないのかと思い、バイアス補正をなくして処理してみましたがかえって悪化するので、なんらかの補正処理はとりあえずされているようです。ということは、補正した後にも残ってしまった縞があぶり出しの過程で出てきてしまったのかと思われます。あ、もちろん、バイアス補正がダークフレームやフラットフレームも含めてまだうまくできていない可能性も捨て切れません。ここらへんはもう少し検証の余地がありそうです。

この縞ノイズ、これまでほとんど気にしたことがなかったのですが、そもそもなんでこんなことになったかというと、一つの原因がStarNet++で恒星と、その他星雲などをうまく切り分けられて、相当強引な炙り出しが可能になったからです。恒星以外の画像がこちらです。

integration_DBE_DBE1_PCC_AS_SNP_org

その他の部分には系外銀河がチラッと写っているのさえもうまくとりだしていることがわかります。これをわかりやすいようにあえて無理やり限界近くまで炙り出してみます。

integration_DBE_DBE1_PCC_AS_SNP_shima

この画像を見ていると、全体に縦の線がかなり気になります。ゴミ起因の黒丸は無視してください。撮影中ゴミが移動していたみたいで、全然補正し切れていません。左の方の太い少し斜めに走る線がStarLinkの影響です。全体に覆う縦線が、バイアスにも入っているノイズです。バイアスをあえて強調してみましょう。

20190316_bias_6D_ISO3200_s4000x100

Lightフレームにも同様の縦縞が入ってしまっているがわかると思います。これらの縞ノイズが、画像処理の過程で星雲とか背景の淡い部分を炙り出していくと目立ってきてしまいます。

この縞ノイズは結局センサー自身が持っているもので、昔のデジカメではこれが相当大きかったそうです。今使っているEOS 6Dなどの天体撮影に適したカメラではかなり目立たなくなったとのことなので、普通にあぶり出すレベルでは、あまり問題にならないのでしょう。私もこれまでほとんど気にしたことはありませんでした。

今回は自宅での庭撮りで、フィルターも何も無しのわずか90秒露光というかなり厳しい条件なので、最初の撮って出し画像でも分かる通りものすごく淡い像しか写っていません。StarNet++を使って強度の炙り出しをする様になると、結構この縞ノイズが気になるようになってきました。

何か解決策はないかと思っていたら、PixInsightからのメールでちょうど似た様なテーマを扱っていました。今回はこの手法は用いていませんが、結構大変そうなので余裕のあるときにきちんと検証してみたいと思います。

あと最近ずっと不満だったのが、StarNet++の弊害なのでしょうが、とにかく明るい恒星がうまく背景とつながらなかったことです。どうしても恒星がサチってしまうか、不自然につながってしまいます。でも今回怪我の功名でしょうか、StarNet++が出した恒星以外をもとに、さらにそこからマスク画像を作り、恒星の周りの光芒を強調しすぎないように、マスクを何段階かに分けて処理する手段をある程度確立することができました。

同時に、これまであまり理解できていなかったPhoshopのアルファチャンネルを利用して、複数のマスクを入れ替えながら処理する方法もやっとわかりました。

マスク処理に関してはまだ未熟な点はありますが、以前よりはだいぶんマシになったかと思います。


処理結果、ここまで長かった

さて、そんなこんなで紆余曲折して長い時間かかってしまった結果ですが、以下のようになりました。

integration_DBE_DBE1_PCC_AS_SNP_mask_all2a_cut


センサー面のゴミが目立っていたのは手で補正しています。また縦縞ノイズを目立たせない様に、背景を少し暗くしてあります。恒星の一部中心はまだ飛んでいますが、一番懸案だった繋ぎの部分はあまりに不自然なことはなくなりました。


今回のまとめ

いろいろ問題があってえらい時間がかかってしまいましたが、自宅での撮影で1時間半露光でこれだけ魔女さんがでるのなら、まあ満足といっていいかと思います。

実は合計5回画像処理をフルでやって、やっとここまでたどり着きました。結果は画像処理にものすごく依存することがわかりました。最初のなんて今見るとノイジーで、階調不足で、かつ光芒部分が全部サチっていてひどいもんです。

その過程で
  • ArcsinhStretchが改めて有用であることがわかった。
  • StarNet++での恒星の自然なつなぎ方の手法が確立できた。
  • Photoshopのマスクの使い方に慣れた。
  • バイアスノイズが縞ノイズとして入る可能性がある。
など、いくつかのことを学ぶことができました。少し画像処理の上達を実感することができた1ヶ月でした。

あとまだ一つこの日に撮った画像が残っています。でもすでに記事が長くなりすぎたので、次の記事で今度はあっさりと書こうと思います。

 

このページのトップヘ