もう先々週になってしまいますが、3月8日金曜日の帰宅後、ちょっと疲れていたのですが新月期で天気も良かったので、かねてより試したかったAZ-GTiによる2軸ガイドを試してみました。これができると、かなり軽量コンパクトな撮影システムになるので、海外や登山でも持っていけそうです。

撮影対象はM42、オリオン大星雲です。画像処理に時間がかかってしまったので、記事にするのに時間がかかってしまいました。撮影結果を先に示しておきます。本来ガイドを試して星像を見るテストなのですが、今シーズン最後のオリオンになるだろうことと、撮影時間1時間弱にしてはそこそこ出たので、AZ-GTiで（まだまだ稚拙ですが）ここまでは出るという指標として、きちんと画像処理までしたものをあげておきます。







これまで、これまでAZ-GTiを赤道儀モードも含めていろいろ試してきました。

1. AZ-GTiのファーストテスト
2. AZ-GTiの赤道儀化(その1): ハードウェア編
3. AZ-GTiの赤道儀化(その2): ソフトウェア編
4. AZ-GTiの赤道儀化(その3): 極軸調整とオートガイド
5. AZ-GTiの赤道儀化(その4): Stick PCでのガイドとTips

実際4のところでガイドも試していますが、露光時間が30秒と短すぎたのでまだちゃんとしたテストにはなりませんでした。その後、この赤道儀モードでもう少し時間をかけた撮影を試みました。

1. 昨年11月2日にAZ-GTiの赤道儀モードでノーガイドでテスト。
2. 11月3日にAZ-GTiの赤道儀モード2軸ガイドに挑戦するが、接続問題で断念。
3. その後、ブログの記事にはしていませんが、11月15日に少しくらい山の方に行ってAZ-GTiの赤道儀モード2軸ガイドに挑戦するが、ISO1600、3分で13枚だけとって、そのうち成功はわずか2枚、Maybeが5枚で、失敗6枚とほとんどダメだったので、検証は失敗。原因は風が強くて全く点像にならず。

と、現状はこういったところです。

この頃はまだQBPフィルターを手に入れる前なので、自宅ガイド無しで露光時間90秒が最長、山の中のガイドありでも3分が最長で、その代わり特に自宅だと露光時間の短さを補うためISOが6400と高めです。それからだいぶん日にちが経ってしまいましたが、今年の目標の中にはまだAZ-GTiの赤道儀モード2軸ガイドは入っていました。なかなか天気が良くなかったり、途中レデューサーやフラットナーのテストも入ったりしたのですが、それらのテストも一巡して、FS-60CBだった鏡筒もやっとエクステンダーを付け直して、焦点距離600mmのFS-60Qに戻りました。やっと久しぶりのテスト再開です。



さて、この「AZ-ZGiでの2軸ガイド」計画の目標ですが、具体的には

1. 焦点距離600mmの鏡筒をAZ-GTiの赤道儀モードで稼働し、2軸のガイドを実現すること。
2. フルサイズのカメラで撮影して、少なくとも3分以上の露光で、赤道儀起因の流れが十分無視できる程度の撮像が得られること。
3. 撮影枚数のうち、8割以上の成功率を実現すること。

の3つです。これは海外へ行く時など、できる限り軽量で実用的な撮影ができるという条件から設定しています。この目標が達成できれば、十分海外へ持っていっても使い物になると考えることができます。

1については上で書いたように、赤道儀化テストの4番目や、昨年11月15日にシステムとしては稼働しているので、すでにほぼ目標達成です。2については上記の3に書いてあるように、3分で2枚だけ成功しているのですが、風が弱かった時での成功で、もしかしたらピリオディックモーションがたまたま小さかった時のみの成功かもしれません。なので主にここからの検証です。

• 鏡筒: タカハシ FS-60Q (口径60mm, 焦点距離600mm)
• 赤道儀: AZ-GTiを赤道儀モードで使用
• センサー: Canon EOS 6D(HKIR改造)、ISO3200、露光時間5分x11枚、計55分 + HDR合成のため、3秒x12枚、バイアス画像100枚、ダーク画像5秒x15枚、フラット補正無し（撮影後、フラットを撮る前にセッティングを変えてしまったため）
• 初期アラインメントおよび追尾ソフトウェア:iPhone上でのSynScan Pro、その後Windows10上のSynScan Pro
• 自動導入および視野確認: Carte du Ciel + SynScan Pro AppのASCMOドライバー、Astro Trotilla + BackyardEOS
• ガイド時のソフトウェア: Windows10上のSynScan Pro AppのASCMOドライバーにPHD2 + BackyardEOSでガイド+ディザー撮影
• ガイド機器: ASI178MC + 50mm Cマウントレンズ
• フィルターサイトロン Quad BP フィルター（クアッド バンドパス フィルター、 以下QBP)
• 撮影場所: 富山県富山市下大久保
• 日時: 2019年3月6日、21時23分から
• 月齢: 29.6(新月)、天気快晴、風が少々
• 画像処理: PixInsight、Photoshop CC

まずはAZ-GTiを赤道儀モードで稼働させることが前提です。経緯台モードでも2軸ガイドができるという情報もありますが、私はまだ試したことがありません。

AZ-GTiでの2軸ガイドのポイントの一つは、SynScan App用のASCOM driverをインストールして、PHD2からのガイド信号をSysScan経由でAZ-GTiにフィードバックすることです。すなわち、PC上で信号のやり取りはほぼ済んでしまうために、ケーブルとしてはガイドカメラからのUSBケーブル一本、あとは今回の場合BackYard EOSを使ってディザーガイドをしているため、PCとEOS 6DをつなぐUSBケーブルが一本の、計2本です。AZ-GTiの電源は乾電池で内臓、EOS 6Dの電源も電池のため内臓で、AZ-GTiの駆動はWi-Fi経由なので、本当にケーブル2本、もしディザーをしなくてカメラ単体でとるのならわずかケーブル1本での2軸ガイドが可能です。

さらに今回の場合、Stick PCを使い、PC自身も三脚あたりに取り付けてしまったため、本当にコンパクトな2軸制御システムとなりました。Stick PCの操作はWiFi経由なので、自宅からぬくぬくと撮影、モニターをすることができます。



極軸合わせはいつも通りSharpCapで行いました。一つだけポイントを挙げておきます。

AZ-GTiは構造的にそこまで頑丈ではないです。SharpCapの極軸合わせで90度視野を回転させる場合、手で回す際はウェイトバーがついているところのネジを緩める必要があるのですが、その時全体が大きくたわんでしまいます。90度回す時はモーターで回転させた方がはるかに精度が出ます。

さて、実際の撮影はフル自動導入の赤道儀とほぼ同様に扱うことができます。これは、Carte du CielなどのプラネタリウムソフトでAZ-ZTiを制御して自動導入することもできますし、Astro Tortillaなどでplate solvingすることもできるので、撮影した写野から位置を特定することもできることを意味します。ようするに、操作性だけ言えば大型で高機能な赤道儀に全然遜色ないということです。

視野が決まれば、あとは撮影です。QBPを使っているので、5分露光くらいまでは十分耐えることができます。ISOは3200としました。撮影中は自宅にいたのですが、今回は星像が気になってしまい、仮眠をとったりすることができませんでした。というのも、最初のうちはガイドは非常に安定していたのですが、30分くらいしてからガイド星の位置が結構頻繁に飛びはじめたのです。しかもピリオディックモーションが出ないはずの赤緯の方です。時に上に行ったり、時に下に行ったり、ガイドがかなり頑張って補正しているようでした。何か調子が悪いのかと思って外に出たらすぐに納得しました。明らかに風が強くなっていたのです。どうやらAZ-GTiは、撮影レベルになるとやはり外乱の影響を受けやすくなってしまうようです。もちろん三脚などでも変わると思うので、もう少し大型の三脚に載せてもいいかもしれませんが、それだと売りのコンパクトさが損なわれてしまいます。使えるのは風が強くない日限定でという制限をつけた方がいいかと思います。

この頃は冬も終わりに近づき、オリオン座も西に傾く時間がはやくなってしまっているので、結局撮影に使えた時間は21時半くらいから23時くらいまでと1時間半で、総露光時間は55分と1時間を切ってしまいました。



結局14枚撮って（ただし、撮影最後の西に沈んで影になった3枚はカウントから覗きました）11枚が成功でした。と言っても衛星が大きく通った一枚も失敗とカウントしたので、星像という意味では実際には14枚中12枚が成功と言っていいと思います。86%の成功率なので、目標達成といっていいでしょう。

隅の星像を（自作プログラムを改良して8隅が出るようにしました。）拡大してみます。大体のガイド性能までわかると思います。ただし、AZ-GTiのそもそものピリオディックモーションが+/-75秒程度とかなり大きいので、ガイドをしてもその影響を取り去ることはできません。また、風の影響も多少あります。

星像がまともと判断したものの中でベストに近いもの。まあまあ、丸になっていますが、やはり完全ではなく、わずかに斜め方向に伸びています。



星像がまともと判断したものの中でワーストに近いもの。ここら辺までが許容限界としました。スタックすると多少は平均化されるのですが、拡大すると明らかに縦方向に伸びています。主に風の影響です。



また、下のように風の影響で星像が2つに分かれてしまっているものもあります。一瞬大きな風が吹いたのかと思われます。これはもちろん使えないとしました。




画像処理は今回のテーマでないのですが、1時間弱にしては結構出すことができたので少しだけ書いておきます。

結果は一番上の画像を見ていただくとして、とりあえず処理してみると分子雲が結構出てきたので、少し強調してみました。露光時間が短いのでまだ粗いですが、自宅撮影でQBPがあればここら辺までは出せることはわかりました。また、青を出す方法も少しわかってきました。といっても、トーンカーブで青の真ん中らへんを持ち上げるだけですが。やはりQBPだと青色が出にくいので、少し強調してやる必要がありそうです。

最後に、全てスタックして画像処理をした画像（一番最初に示した画像）の星像です。やはり、ごくわずか縦長になってしまっています。どれくらい歪むかは風の強さによるかと思いますが、あとは歩留まりで調節するのかと思います。私的にはここら辺までなら、まあ許容範囲です。

• AZ-GTiの赤道儀モードで、PHD2とSynScan用のASCOMドライバーを使った2軸ガイド撮影はそこそこ実用レベルで使用することができる。
• 具体的には焦点距離600mm程度なら、露光時間5分でもある程度の歩留まりで星像は安定する。
• ただし軽量システムのため、風に弱い点は否めない。

なんとか目標の歩留まり8割にたどり着きました。軽量コンパクトな撮影システムの構築という目的はある程度達成したと思います。次回海外へ行く時や、登山（多分することはないとわかっているのですが...）で持っていくシステムとしては完成です。このシステムは電視観望システムを含んでいるので、海外とかでのデモンストレーションもできることを考えると、当分コパクトシステムはこれで行くことになりそうです。やはり2軸制御できるところがポイントです。惜しむらくはピリオディックモーションです。もう少し小さいと星像ももっと安定すると思うのですが、この価格でそこまで求めるのは酷かもしれません。SWATなどの方がここら辺は利がありそうです。

AZ-GTiの購入から半年ちょっと、すごく楽しめました。軽量撮影システムとしてはこれで大体完成なのですが、本当に撮影で普段使いをするかというとこれはまた別問題。やはり風に弱いという欠点があるため、車が使える時や、自宅では頑丈な赤道儀を使っての撮影になるかと思います。あ、でも電視観望ではAZ-GTiは完全に主力ですよ。

AZ-GTiは、特に天文を始めたばかりの人でも、アイピースでの観察から電視観望、経緯台モードでの簡易撮影から、赤道儀モードでの本格的な撮影までこれ一台で相当楽しめるはずです。コストパフォーマンスを考えたら間違いなくオススメの一品です。

最近、立て続けに天文仲間からケーズデンキに望遠鏡が置いてあるという話を聞いたので、居ても立っても居られなくて実際にケーズデンキまで行って見てきました。



富山には5件のケーズデンキがあるようです。富山市内は豊田という、富山駅から北に行って8号線にあたる手前くらいのところにあります。あとは魚津、砺波、高岡、氷見にあるみたいです。今回は、自宅から一番近くの富山豊田店に行ってきました。

噂によると、ケーズデンキにはセレストロン製品が置いてあって、星座用のStella Scanが山積みになっているそうです。セレストロンならきちんとした天文機器メーカーです。セレストロンクラスが置いてあるなら結構期待ができるのではと思い、車で40分ほどかかるのですが、それでも行ってみる価値はありそうです。午後イチくらいから出かけてみました。子供達にも声をかけましたが、見るだけでしょ？と言って誰もついてきてはくれませんでした。



さて、実際に店舗に入って見てみると、なんとセレストンだけでなくVixenの入門機やMEADEの入門機も置いてあります。ぱっと見で6台展示してありました。

• VixenはPortaの80mmの屈折A80Mfと反射型のR130Sf、さらに50mmの微動ハンドルなしの入門用スペースパル50Lが置いてあります。入門機の定番がきちんと置いてあるところは好感が持てます。反射型はこれが唯一でしたが、屈折と反射型の違いの説明も大きく書いてあるので、わかりやすかったです。また、VIxen製品はこれだけでなく、ポタ赤のポラリエや、その他アクセサリーもそこそこ置いてあります。
• MEADも微動ハンドル付きのAZM-90や簡易微動のGOLD STAR(ケーズデンキ専用モデル、AZM-70相当と思われる)の2機種。コストコに以前セレストロン製のものが置いてあったのですが、そちらはINSPIRE 80AZで、一見微動ハンドル付きのようにも見えるのですが、よく見ると微動無しのモデルなので注意です。
• 目的のセレストロンはというと、こちらも80mmの屈折微動付きのOmni XLT AZ80が置いてありました。
• さらに、Stella Scanは山積みではないですが、専用コーナーがありました。双眼バージョンも単眼バージョンも置いてあります。残り少ないのは、もしかしたらもう結構売れてしまったのかもしれません。これの価値をどう一般の人に説明するかが難しいと思いますが、買った人たちは多分その見え方にびっくりすると思います。家電量販店で販売するものの中では高額な部類と感じるかもしれませんが、十分にその価値はあるものかと思います。

• アクセサリもVIxenのみでなく、一部MEADEやKenko製のものなど、天文専門ショップまでとは流石に行きませんが、一応ある程度置いてあります。望遠鏡を持っている人は、何が置いてあるか把握しておくのは、いざという時に役に立つかもしれません。
• もっと安い望遠鏡として、Kenkoのスカイウォーカー SW-0もありましたが、これは流石に簡易望遠鏡のレベルです。でもこれ私も持っていて、三脚さえもう少しきちんとしたのもに変えれば一応そこそこ見ることはできます。

• 他にも双眼鏡も多少置いてあります。この中で見比べるだけでも双眼鏡の性能比較は結構できて、私はkowaのポロ型のそこそこ安価な6倍30mmのYF30-6 YF6x30が見やすくて良かったです。

じっくり見ていたので、小一時間くらい居たでしょうか。途中、多分大学生くらいの男の子が望遠鏡のカタログを熱心に見ているのに気づきました。望遠鏡コーナーとカメラコーナーを私と同じように何度も行ったり来たり。声をかけようと思いましたが、流石に変な人と思われそうでやめました。というのも、多分ミラーレス一眼が一番のターゲットに見えたからです。望遠鏡が一番のターゲットだったら声をかけていたかもしれません（笑）。

どんな形にしろ、富山県内で天体望遠鏡を扱う店が5件(全店舗扱っているかはわかりませんが)もあるということは素晴らしいことです。これまでは通販か、大都市の天文ショップ、家電量販店に行くくらいしかなかったからです。と、ここまで書いてふと「ビクセン　取り扱い」で検索してみたら、意外なことにケーズデンキの他にもコジマ各店、眼鏡市場各店、メガネパリミキ・メガネの三城 各店、カメラのキタムラ 各店、スーパースポーツゼビオ 各店、スポーツオーソリティ 各店、富山大和 メガネサロンなども取り扱っているようです。でもキタムラとかゼビオに行ってもあまり望遠鏡見た記憶がないです。どこかに置いてあるのでしょうか？よくWebを見ると「光学製品の取り扱い」と書いてあるので、もしかしたら望遠鏡ではない、他の製品なのかもしれません。 



少し脱線しますが、実はケーズデンキに行く前に、途中のリサイクルショップ何軒かに寄って何か掘り出し物がないか見てきました。そもそも天体望遠鏡の取り扱いの少ない富山では、リサイクルショップは近場で天体望遠鏡を手に入れる有効な手段の一つです。

たまたま、とあるリサイクルショップにビクセンのミニポルタが置いてあったのですが、アイピースは一つだけ、アイピースを置くテーブルも無いといくつか欠品にも関わらず、結構な値段がついていました。不足分はまあそれでもいいとしても、一つ決定的に問題点がありました。微動ハンドルの水平方向はいいのですが、垂直方向を回すと対物レンズが目で見てわかるくらい円を描くように動くのです。多分角度にして1度くらい。あまりに大きなブレです。すぐに問題点はわかって、おそらく可動部に本来かけてはいけない方向に大きな力がかかったか何かで、中のギヤの受け皿か何かが曲がってしまって、微動反動を回すたびに変な動きになるのです。これだと、垂直の微動ハンドルを回すと星がぐるぐる円を描きながら上下に流れていくことになります。

多分販売している人は実際に星を覗いたことがないのでわからないのでしょうが、これを買ってしまう人はかわいそうです。うまく見えないと思い、星はつまらないと思ってしまうかもしれません。多分買ってから苦情を言っても、このリサイクル店では対応できないでしょう。格安だったら自分で買って直すことも少し考えたのですが、このままだったら絶対買わないような値段だったので今回は諦めました。

こういった専門機器は、多くの場合詳しくわからない人が売ることになるので、不具合があると誰かが不幸になります。リサイクルショップにはある程度のサポートなど責任を持って販売してもらうか（おそらく現実的には無理だと思います）、あるいはわからないならばはっきりとジャンクとして、相応の値段（買って失敗しても損でないと思うようなという意味）で取り扱って欲しいと思います。

珍しく朝目が覚めて天の川撮影。でも起きるのが10分遅かったです。薄明が始まってしまっていました。



昨日の観望会の記事を書き終え寝てしまったのですが、明け方目が覚めてふと外を見るとすごい星。窓越しなので普段あまり星は見えないのですが、この日は「あれ、星ってこんなに明るかった？」というくらい綺麗でした。そういえば昨日の夕方立山がものすごく綺麗だったことを思い出し、パッと撮影に行くことにしました。ただ時間が薄明までギリギリ、一瞬で着替えと用意をして車を出します。場所は少し走った田んぼの中の山が見渡せる所。午前4時51分に目が覚めて、ファイルの時刻を見たら14分後の午前5時5分には撮影を開始していました。でも多分10分遅かったです。わずかですが薄明が始まってしまっていました。撮影している最中もどんどん明るくなってきます。

本当は東向きの立山方面を狙いたかったのですが、結局少し南向きのまだ暗い部分がちょうど天の川中心となり、なんとか炙り出せるくらいの暗さを保っていました。その結果がこれです。


最近星景写真の処理はLightroomが多いです。刻一刻と明るさが変わるので、1枚どりです。薄明と天の川を両立するのは結構大変でした。本当にあともう少し早く起きればよかった。

ついでに薄明を少しだけ撮りました。上の写真からわずか15分後ですが、すっかり明るくなっています。






かなり寒くて、大した防寒もしていなかったので我慢できなくなってきてそのままとんぼ返り、眠れなくてしばらく画像処理をしてたのですが、やっぱり途中から眠たくなって朝8時頃からまた寝てしまいました。次に起きたら11時。

寝てる間にAさんから電話がかかっていたみたいで、起きてご飯を食べている間にまた電話がかかってきました。アパートが決まって富山にお引越しだそうです。でも聞いたら昨日から伊豆でオフ会。そのまま荷物を持って富山まで移動。相変わらず足の軽い方ですが、引越し当日まで遠征なんて、天文マニアはやっぱり変な人が多いですね。

 

先週土曜に引き続き、今日も富山市科学博物館の観望会に参加してきました。いやあ、とても楽しかったです。やはり観望会はいろんな人との交流のきっかけになるので、星趣味の中では撮影とか機材ネタに並んで、結構な楽しみの一つです。


今日は朝から雨。先週撮ったM42の画像処理をしながらGPVを見ていると、ちょうど夕方から雨雲が全部関東方面に行ってしまうみたいです。上弦の月は超えているので、撮影するにはやはり明るすぎる月です。結局、今週も観望会に参加することに決めました。

機材の準備をして、夕方17時くらいからくら寿司で家族と待ち合わせ。今回は私一人の観望会参加なので、適当にお腹が膨ふくれたら、18時前にはそのまま一人だけ科学博物館に向かいました。

現場に着くと先週と同じように、MEADEの25cmとタカハシのFS-78、大型双眼鏡がすでに出ています。県天のメンバーも何人か機材を出していました。私の機材も先週とほぼ同じで、FS-60CB+ASI294MC ProをAZ-GTiに載せて電視観望。さらにSCOPETECHを子供達に自由に触ってもらいました。今日の観望会のテーマは月ということです。見やすいように双眼鏡も一つ三脚に載せて出しましたが、月が天頂付近にあり、体勢的にかなり見にく、結局双眼鏡では赤い火星やスバルなどを導入して見てもらいました。

電視観望ですが、最初のうちはテーマの月を導入。SCOPETECHも子供達に自分で月を導入してもらいます。そのうちオリオン座を星座望遠鏡で見比べながら、電視観望でM42を見たりもしました。今回は新/旧WideBino28、星座望遠鏡の2眼/単眼に加え、昨年の「星もと」で購入したcokinの手作りの星座望遠鏡をもう一つ追加して、5台体制で星を見てもらいました。相変わらず星座望遠鏡の類は大人気です。特にcokinのは径が大きいので見やすく、ピントを合わせる機構がないのが逆にシンプルで一番人気でした。

天リフさんとあっかさんに言われたように、「これどこで手に入りますか？」と聞かれた時には、今回はAmazonで売っていますときちんと答えました。多分先週も北方だと思うのですが、「東京のKYOEIというところで売っていますか？」と聞いてくる方もいたので、「多分在庫あると思います。」と答えたものもありましたが、「Amazonの方が楽ですよ」と付け加えておきました。でも私がWideBino28を買ったのも東京のKYOEIなんですよね。こういったやりとりで、先週から続けてきている方が何人かいることもわかりました。この観望会は昨年11月から続けているらしいのですが、常連の方がすでにできているようです。

今週面白かったことの一つは、SCOPETECHで頑張って月の写真を撮っていた小学4年生の男の子でしょう。子供も何人かいいたので随時SCOPETECHで自分で導入してもらっていたのですが、一人コンデジを持っている子がいて「よかったら写真撮ってみる？」とか聞くと、自分で月を導入してカメラをアイピースに近づけて頑張って撮ろうとしていました。でもオート露光とオートフォーカスが邪魔をしてなかなか上手く撮ることができません。科学博物館の学芸員の方が親切にマニュアル露光のことを説明しながら、もうずーっと、多分30分以上ですが、ひたすら月を撮影していました。最後の最後にクレーターも含めて綺麗に撮れていたので、とても喜んでいたみたいです。

もう一人面白い女の子がいました。途中からどこかかから「英語、英語！」と声が聞こえてきたので、どうやら外国から来たみたいです。私も近づいていき話してみました。トラベジウムが導入されているMEADEの説明がなかなか通じなかったみたいで、それをきっかけに色々話してみました。中国から来たという若い女の子で、一人旅だそうです。今回日本に初めて来て、昨日は金沢を周り、電車でたまたま綺麗に見えた富山に降りて、そのままホテルをとって、今回の観望会に参加したそうです。

今日は透明度がすごく良くて、年に何日かのレベルの立山がものすごく綺麗に見えました。その子もちょうど夕日に染まった立山を見たようで「ピンク色に染まった立山がすごく綺麗だった」とか言っていました。「今日は本当に珍しいくらい山が綺麗だったよ」とか話すとすごく喜んでいて、英語でキャーキャー言っていました。


その子は、月をカメラで撮影している男の子にも興味があるみたいで、何をしているか説明してあげると感心していたみたいです。

その女の子が星雲も見たいというので、電視観望でまたM42を見たり、最後の方ではバラ星雲や馬頭星雲と燃える木をみました。他のお客さんも含めて、星雲を初めて見たという方も何人かいて、結構盛り上がりました。スバルも入れたのですが、流石にこの街中でメローペまで見ることはできませんでした。獅子座のトリプレットも見ようとしたのですが、まだ高度が低いせいかあまり銀河と認識できませんでした。




その女の子には最後の片付けまで手伝ってもらいました。明日が日本で最後の日で富山を観光するということなので、楽しい思い出を作ってもらえたらと思います。でもあいにく観光のメッカの立山方面はまだ雪のために行くことができません。黒部のことも聞かれましたが、トロッコ電車もまだだと思います。富山の冬の観光は車がないと難しいですね。

最後は科学博物館の機材の片付けも手伝って、少し職員さんたちと話してから帰宅しました。昨日の天気もダメ、今日は夕方から晴れましたが、多分明日もダメです。たまたま観望会の時間だけ晴れたようなもので、とても充実していました。また時間がある時に参加したいと思います。

しつこいようですが、いまだにコンバージョンファクターの測定です。だんだん何が目的かわからなくなってくる完全に自己満足の世界です。カラーでどうしても疑問が解決しないので、モノクロCMOSカメラのASI290MMを使って、基本に立ち返って検証してみました。




疑問は2つ。

1. ノイズの評価に標準偏差を使うとSharpCapに比べて大きく出すぎる。平均偏差だと同じくらいのノイズになるが、正しい方向なのか？
2. debayerをするとノイズが平均化され小さく出るが、果たして公平な解析と言えるのか？

です。カラーカメラは余分な処理も多いので、もっとシンプルなモノクロCMOSカメラを使えば何か知見が得られるかもしれません。




まずはSharpCapのセンサー測定機能で測定してみます。光源はこれまで通りiPadのColor Screenです。測定結果だけ示しますが、ほぼメーカー値と同じ値が出ます。ゲイン0でのコンバージョンファクター(Gain, e/ADU)は3.6程度です。




次は自分で撮影して、その画像を解析します。画像の撮影自身にはSharpCapを使いました。今回はより厳密に、SharpCapで自動測定している様子をビデオに撮って、その時に使われたパラメータ、特に露光時間を全く同じにして測定しました。解析はpythonでの自作コードです。結果を示しますが、ここでは2つの結果を比較したいと思います。まず一つは、ノイズの評価に標準偏差を使ったもの。これはカラーCMOSカメラの場合は、ノイズが大きすぎると結論を出したものです。結果です。

モノクロの場合は標準偏差を使うことで、少しだけずれますがほぼメーカー値およびSharpCapの自動測定と同じ結果を出すことができるようです。Unity gainのズレとして15程度、1.5dBなので、1.18倍くらいの違いなので、まあ許容範囲でしょう。

一方、カラーで正しそうな値を出した平均偏差を使った場合の結果はというと

というように、ノイズが小さく評価されすぎていてメーカー値より大きなコンバージョンファクターとなってしまっています。


前回の測定は何かまだ問題があったかもしれません。再確認のために、モノクロカメラで測定した時と限りなく同様に、自動測定の時の様子をビデオに撮影し、その時のパラメーターを再現することで、より厳密にマニュアルで撮影、解析してみました。

まずは一番素直でモノクロの結果に一番近いはずの、標準偏差でのノイズ評価と、CFA分離です。結果はやはりノイズが大きく出すぎていて、コンバージョンファクターはメーカー値4程度に対して、わずか半分程度と出てしまいます。

次に、CFA分離ですが平均偏差での評価です。3.3程度とだいぶんましになりますが、やはりまだ4とは優位にズレがあります。



次に、あぷらなーとさんが解析してくれたようにdebayerした場合です。ノイズが平均化されてばらつきが少なく出ます。まずは標準偏差を使ってノイズ評価した場合。それでも結果は2.5程度と、まだノイズが大きく出すぎています。


最後に、前回正しいと判断したdebayerして平均偏差をノイズ評価に使った場合です。結果は4.06と、メーカー値の4程度にかなり近い値が「たまたま」出ています。


今回はモノクロで正しい値が出たものと、相当近い方法でより厳密に測定していますが、結果は前回と変わりませんでした。前回もすでに、測り方としては特におかしい方法だったわけではない、ということがわかります。でもやはりこの平均偏差を使うことと、debayerでノイズを小さく見積もることが、恣意的な操作がなされているようで、どうしても正しいと思うことができません。



モノクロの結果だけ見ると、ノイズの評価には標準偏差を使うことで、メーカー値やSharpCapと同様の結果を出すことができるので、標準偏差を使った方が正しそうということがわかり、統計の観点から言ってもその後の解析もしやすそうですし、素直な気がします。debayerで滑らかになったものを評価するような恣意的なことも入り込む余地もないので、このモノクロの結果には特に疑問となるようなことはありません。

それではなぜカラーCMOSカメラの場合は標準偏差を使うとノイズが大きく出すぎたり、debayerしたものの方よりも、RGGBのアレイごとに分割したCFA分離の方のノイズがメーカー値よりも大きな値が出たりしてしまうのでしょうか？SharpCapのSensor Analysisの説明に

if you have a colour camera it must be in a RAW mode to perform sensor analysis as the debayer process used to convert RAW images into RGB or MONO images causes sensor analysis to give incorrect results.

という記述があることから、やはり解析の際にはdebayerはしていないようにしているようにとれます。



ここで少し気づくことがありました。下の写真はカラーのASI294MC ProでADU値が10000程度の時を測定している様子です。


SharpCapでは16bit形式で値を出しているので、実際に記録された14bitに換算する場合は4で割ってやります。横軸は10000程度になることがわかります。

ノイズは4で割って、さらにdebayerした時に15くらい下がることを考えると、RGBともに200後半台なので、結果として50程度になることが予測できます。ノイズは2条分布で評価するので、この50を2乗して2500程度。先ほどの10000をこの2500で割ってやるとコンバージョンファクターになって、10000/2500=4程度となるわけです。でもよく見るとRGBの線の他にもう一本白い線があり、こちらの方がかなり小さいノイズになっています。たぶんこれLなんですが、でもなんで？RGBよりもばらつき具合が小さくなる理由が全くわからないです。

Lの標準偏差で評価した時のノイズが、RGBでdebayerして平均偏差を使った時のノイズと、数学的に等価になるとか証明できたら安心して校舎を使うことができますが、パッと考えてもなかなかイメージできません。あと、Lのノイズが小さすぎることも気になります。

(追記: 一晩寝て考えたら多分謎が解けました。もっと単純な話で、今晩帰ったら検証してみます。)
(さらに追記: ヤッリダメでした。詳しくはコメント欄を。何か根本的におかしなところがあるのか？)



いずれにせよ、SharpCapの自動測定は何かRGBとは違う評価方法を使っているのかと推測できます。

まだまだ先は長いですが、コンバージョンファクターもそろそろ飽きてきました。この状態だとまだASI294MCのダークノイズの評価の準備がまだ整っていない気もしますが、徐々にちらの方に移っていこうと思います。

太陽に久しぶりに小さな黒点がでて、少し活発になってきているそうです。休日で珍しく晴れたので、久しぶりに太陽機材を引っ張り出してきて、撮影を楽しみました。



金曜の晩、とても晴れていてオリオンを撮影していたのですが、あまりに疲れていて0時過ぎにギブアップ。その代わり朝は休日にしては早めに目覚めて、館山がすごく綺麗に見えていたので、9時すぎくらいからのんびりセットアップを初めました。太陽撮影は久しぶりなので、色々忘れていて戸惑うことも結構ありました。太陽撮影はHαを見るために特殊なエタロンフィルターを使います。そのための魔改造機のPST＋10cmアクロマートを使います。これをCGEMIIに載せてCMOSカメラで撮影します。

• 鏡筒: 国際光器マゼラン102M、口径102mm、焦点距離1000mm、F10 アクロマート
• エタロン: Coronado P.S.T.
• 赤道儀: Celestron CGEM II
• カメラ: ZWO ASI290MM, ASI294MC Pro
• 撮影ソフト: SharpCap 3.2 (64bit)
• 撮影時間: 2019/3/9 AM10:29-11:36
• 画像処理: AS3にてスタック。500フレーム中30％を使用。ImPPGおよびPhotoshopCCで後処理。

ASI290MMでの撮影はモノクロカメラなのでHα線もよく見えて比較的迷うことはないのですが、全体像を撮影するASI294MC Proでだいぶん手こずりました。そもそも焦点距離が1000mmもあり、BF(Blocking Filter)が5mm径のため、太陽全体を見るのがギリギリの範囲で結構大変なのです。しかもPSTのエタロンの精度はあまりよくないので、全体の3割程度しかいい波長域に入りません。さらに撮影時はRAW16モードでカラーなので、さらにHα線が画面で見にくくなります。そのため今回は全体像は光球面こそそこそこ撮影できましたが、プロミネンスを一度に撮影することができず、合成を諦めました。



さて結果です。撮影した順序とは逆になるのですが、まずは294で撮影した全体像です。



プロミネンスは一応撮影したのですが、エタロンの調整がうまくいかなくて右側のみ少し映っただけで、片側だけ合成するとものすごくわざとらしくなるので、今回は光球面のみで諦めました。いずれにせよ、全体でHαを出すのは厳しいので、分割でうまく合成する方法を編み出す必要がありそうです。

次に、黒点です。小さいですが、久しぶりの活動領域です。



もう一つの少し下の活動領域。こちらはさらに小さいものです。



最後はプロミネンスです。



この時間はほぼこの2時の方向のみ見ることができました。なんでも、午後にフレアがあったようで、見逃してしまいました。というのも、この日午前中ずっと外で撮影していたら何日か前からムズムズしていた花粉症がものすごいことになってしまい、 午後はおとなしく家の中にいたためです。といっても夕方から前回の記事で書いた富山市科学博物館での観望会には行ったのですが。

もう一つ、さらに前の晩のオリオン座の画像処理が残っています。こちらはAZ-GTiの赤道儀モードで2軸制御をしてみた話です。画像処理が終わったらまた記事にします。

 

新月明けの3月の土曜日、GPVによると撮影するには多少雲が出てきそうなので、パッと切り替えて富山市科学博物館でやっている観望会に参加してきました。この観望会は昨年11月から始めて、毎週に近いようなペースで開催してきたらしいのですが、さすがに日本海側の冬場はほとんど全滅で、今回初めてこんなに晴れて大成功だったとのことでした。

自宅を17時半過ぎにでたときは、結構薄雲が全体にかかっていました。18時ころには科学館に到着した時にはだいぶんましになってて、雲越しですがちょっとぼやけて月も見えていました。入り口前の広場にはすでに何台も望遠鏡が出ていて、科学博物館の職員の方や県天の方が何人か準備をしていました。MEADの25cmのシュミカセ、タカハシのFS128でしょうか？EM100に載ったもの、機種はわからなかったですが大型の双眼鏡も出ていました。私もさっそく観望会セットを組み始めました。

今回出したものはFS-60CBにAZI294MC Proを取り付け、 AZ-GTiを経緯台モードにしての自動導入の電視観望です。準備が来た頃にはすっかり空も晴れていました。最初は西の空、低空での月齢2.8の細い月を初期導入とピント合わせを兼ねてPCの画面に映し出しました。今日は3月にしてはとても暖かく、晴れているので結構な数のお客さんがいます。「月を導入しましたー」と声をかけるとワイワイと人が集まってきます。電視観望の利点で、露光時間やゲインを変えることができるので、感度を挙げて地球照を見たり、感度を落としてクレーターを見たりと自由自在です。小さな女の子が地球照で見える月の模様を「ウサギの耳だー」と喜んでいたのですが、そばについていたお母さんのほうが「え、これいつも見ている月の模様ですか？」と月の模様が見えていること自体に驚いていました。

その女の子が月に興味がありそうだったので、持ってきていたSCOPETECHの入門用の屈折を出して、その女の子に2つ穴ファインダーを使って自分で導入してもらいました。聞くと小学2年生で、望遠鏡を触ったこともないとのことで、自分で月を入れて見えた時はすごく喜んでいました。お母さんも愛ピースを除いて「自分でできたの！すごい！」！とほめていたのがほほえましかったです。その後もSCOPETECHは大活躍。自由に触ってもらっていたので、結構な人数の子と、中には大人も夢中になって自分で導入していたみたいです。

さて、今日の観望会のテーマは「オリオン座」だそうです。19時ころから館内で科学博物館の職員さんからオリオン座の解説がありました。その間に、電視観望の方を月からオリオン大星雲M42に切り替えておき、解説を聞き終わった人たちに見てもらいました。科学博物館はかなり町のなかにあり、国道沿いで相当明るい場所です。それでも今回は光害防止フィルターとしてQuad Band Passフィルターを入れておいたので、M42ならカラフルにかなりきれいに見ることができます。



解説を聞いた直後だったので、みんな「わーきれい、こんなに見えるんだ」というように驚いているようでした。そしてたいていの人が「どこにあるの?」と聞くので、「あの三ツ星の下らへんとです」いうのですが、まわりが明るくて三ツ星を見つけること自体が結構大変です。そこでまた車に戻って、秘密兵器の星座望遠鏡を持ってきました。これが大好評で、手持ちのものを追加でありったけ出すことになり、WideBino28の現行機と旧型機、Scopetechの星座望遠鏡の2眼タイプと1眼タイプの合計4つで交代で見てもらいました。特に子供たちが気に入ってくれたらしく、ござに寝っ転がって星座望遠鏡をとっかえひっかえ見比べていました。子供だけでなく、大人も見える星の数が圧倒的に増えるのに驚き、何人かの方からこれなんて言う双眼鏡なの?と聞かれました。さすがに一般の方は星座を見るためだけの専用の双眼鏡があるということはなかなか知らないので、どこで売っているのとか聞かれましたが、「望遠鏡専門ショップだったらありますよ」と答えると「あ、望遠鏡の専門の店があるんだ」というような反応で、なんか踏み入れてはいけない領域だというような感じでした。一般の店にも置いてもいいくらい便利なものだと思うので、もっと宣伝してもいいのかなと思いました。(追記: 天リフのピックアップでのコメントと、このブログでもあっかさんからのコメントでアマゾンで買えるとの情報がありました。確かに売っています。これだとずいぶん買いやすくなりますね。)

そうこうしているうちに、仲のいいM家が一家総出で来てくれました。望遠鏡を出してほかの人に見てもらっていたり、しかもカメラも持ってきていて星景写真を科学博物館の方に教えてもらいながら撮影していました。一番上の子がちょうど昨日高校受験が終わったばかりで、久しぶりに星に触れたそうです。彼はこの春の銀河学校に参加することが決まったそうで、うらやましい限りです。そのうちに、うちの子2人も到着してM家の3人と一緒に相変わらず大騒ぎしていました。

一方電視観望は、馬頭星雲と燃える木も導入してみました。さすがに街中ではそこまではっきりとは映らなくて、科学博物館の方とか、星が好きな人は見えていること自体に驚いていましたが、一般の人はいまいちピンと来ていないようでした。やはり淡い星雲は街中では厳しいかもしれません。馬頭といっても馬の形がはっきりわからないのです。この観望会は定期的に行われるので、今回はテストも兼ねていたのですが、またお手伝いする機会もあるはずなので、今回の経験もフィードバックしていこうと思います。



終了10分くらい前になり、星仲間の長野のAさんが到着しました。なんと先月末から富山市民だそうです。また富山勢に強力な人が来てくれたことになります。これから楽しみです。

そんなこんなで、あっという間に20時、終わってからもM家とAさんとも話していて遅くなってしまい、科学博物館の方に迷惑をかけてしまったかもしれません。それでも久しぶりの観望会で、しかも予想に反して快晴だったので、星不足がやっと解消された気分です。またちょくちょくお手伝いに行きたいと思います。

ASI294MC Proのコンバージョンファクターを求める一環であぷらなーとさんからのコメントがあり、debayerせずにRGGBの画素ごとに分離してみたらという助言がありましたので試してみました。 

RGB分離したファイルからS-N^2分布をプロットするpythonコードを、fitsから直接CFA (Color Filter Array)のRGGBの4つ分に分離するようなものに改良して再度プロット。画像数は縦横2分の1、面積では4分の1になります。結果が以下のようになります。




ところがグラフを見てもわかるように、全然メーカー値(コンバージョンファクター: 4程度、ユニティーゲイン:120程度)を再現できていません。要するに各画素の画像ファイルのノイズが大きい、すなわち輝度のばらつきが大きすぎるのです。 自分で書いたルーチンが何かおかしいのかと疑い、PixInsightを使ってマニュアルでも解析してみました。

PixInsightにはPreprocessingのところにSplitCFAというコマンドがあります。これを画像に適用してやると、画素ごとに分離された画像が自動的に出来上がります。この画像を使って、これもPixInsight上のImageInspection -> Statisticsで統計的な値をみてやりましたが、pythonで解析したのと同様の傾向でした。また、CosmeticCorrectionでのホットピクセルとクールピクセルの除去は結果にほとんど影響を与えませんでした。これは中心付近だけをみてもほとんどホットピクセルとクールピクセルが入っていないからかと思われます。

わかりやすいところで、輝度10000付近になるところを例として、結果を示しておきます。





上がCFAで分離した場合、下がdebayerした場合になります。赤いところを見比べればいいのですが、全く同じ画像から作り出したにも関わらず、明らかにCFA分離の方が平均偏差(avgDev)が大きく出てしまっています。あまり大きな差に見えないかもしれませんが、分布図を作るときにこの値を2乗してプロットするので、ざっくり(52/46)^2で1.28、約3割の増加です。1次グラフの傾きも3割くらい変わってきて、コンバージョンファクターも、ユニティーゲインも3割くらい(ZWOカメラのゲインにして40程度)変化があります。

どうもPixInsightでdebayerをするときにばらつきが減るような効果があるようなのですが、なぜそうなるのかはまだよく理解できていません。ただ、SharpCapでもただちにRGBにdebayerして測定していると思われるので、とりあえずはdebayerを正しいと思って進めることにします。

まとめですが、今回の過程でまだ2つのしっくりこない部分が残りました。

• ばらつき具合を評価するのに標準偏差よりも平均偏差を使ったこと。
• debayerとCFA分離でノイズに明らかに差が出る。debayerの方がノイズが少ない。

ということが判明したのですが、特に後者のわかりやすい説明があれば知りたいです。

debayerの時に周りの(同じカラーの)ピクセルの値を一部情報として輝度を決めるはずなので、確かに少しばらつきがなくなるというのも一理あるのですが、はたしてそれを性能評価として使っていいものなのか？科学的には間違っている気がしてなりません。

ではなぜメーカー値もSharpCapも同じ値を出せるのか？やはりまだ何か自分が根本的に間違っているのでしょうか？

昨日の記事の続きです。やっとなんとか形になりました。

ノイズを標準偏差で評価するか、平均偏差で評価するか迷っていたのですが、Twitteでガウス分布から外れているのなら飛んだ値が多いはずなので、（飛んだ値に影響されにくい）平均偏差の方がいいのではという意見をもらいました。なるほど、考えてみればその通りで、標準偏差と平均偏差にすでに無視できないような有意な差があるということは、いいかえてみればガウス分布から外れた値も多いということが言えるのではと思います。



というわけで実際にヒストグラムで分布を見てみました。まず、debayerなど何の処理もしていないRAW画像です。 


見ての通り、ガウス分布からかなり外れていることがわかります。これはRGBでそれぞれ反応が違うために山がいくつもできるのかと思われます。

次に、同じ画像をdebayerしてRed、Green、Blueに分けたヒストグラムものを示します。

まずはRed:
次にGreen:

最後にBlue:


不思議なのは、RGBに分離しても山がいくつも見えることです。debayerの際に周りのピクセルの状況も読み込んでいるからなのか、もしくは画面の中で場所によって明るさに違いがあって、それが山になっているのかもしれません。また、RGBを合わせてもRAWの山の形になりそうもないことも不思議です。一瞬違う画像を処理したかと思ってしまったのですが、きちんと確認しても同じRAW画像から分離したものです。debayerもそんなに単純でないようです。

最後に、その中の50x50ピクセルを取り出してきた場合のヒストグラムです。
山がいくつもあるようなことはなくなり、大まかな形としてはガウス分布にだいぶん近づきます。それでもサンプル数が少ないことによるばらつきがあるのも確かなので、ここでは平均偏差でいくのが良いと考えることにします。




さて、実際にコンバージョンファクターを求めてみました。サンプル数を多くするために画像中心付近の100x100ピクセルを選んで解析しています。

結局今回はPythonで平均偏差を求めるルーチンをを自前で書いて、各ピクセルごとに計算しています。書き忘れてましたが上のヒストグラムも全部Pythonで書いています。やっとPythonでの画像解析に慣れてきました。結果ですが、以下のようになります。


ついにここまでくることができました。結果はグラフの中にも数値で書いてありますが、コンバージョンファクターとして4.12、そこから計算できるUnity gainが200 x log10(4.12) = 123となり、メーカー値の117とわずか0.6dB、1.07倍の誤差くらいの範囲で求めることができました。



もう少し検証してみます。


上のようなSharpCapでの自動測定の結果のグラフと比べると、自動測定の測定値を伸ばしていくと0点近くに行きますが、自分で測定したものは0点に向かわずに、y切片で-352くらいのところにあたります。本当にきちんと測定しようとするならバイアスノイズをのぞいたり、フラット補正をすべきなのですが、今回は省いています。それでもSharpCapもそれ専用の測定はしていないように見えるので、うまくy切片が0になるような補正をかけているものと考えられます。

もう一点、自動測定の場合、測定点がいくつか重なっているように見えます。おそらくこれはRGBと分解した3点が重なっていると推測されるのですが、それにしても横軸(ADU)が一致しすぎています。普通に測定すると、自分で測定した時みたいにRGBで光源も違えばセンサーのフィルター特性も違うはずなので、ずれるはずです。これもSharpCapの自動測定では何らかの補正をしているものと思われます。



結局、上の結果を得るまでに2週間くらいかかりました。色々苦労しましたが得たものも多く、まずPythonでの画像解析の環境がだいぶ揃いました。既存ライブラリに頼らない、ピクセルごとに解析する手法もある程度得ることもできました。統計的にどのようにアプローチすればいいのかも少し学ぶことができました。

次はEOS 6Dのユニティーゲインを求めることでしょうか。
あー、ホントはCP+行きたかったです。

今回はCMOSカメラ、ZWOのASI294MC Proの性能評価の一環で、全ての測定の元になるADUからeへの変換のコンバージョンファクターの測定についてです。結論から言いますと、SharpCapの自動測定機能での結果と、SharpCapでマニュアルで一枚一枚撮影しその画像を自分で解析した結果がどうしても合いません。

この記事は多分ほとんどの人にはめんどくさい話で、よほどでない限り興味がないことと思いますし、しかもうまく結果が出なかったものなので、公表するかどうかも迷っていたのですが、それでも自分のメモがわりに書いておこうと思います。ご容赦ください。



もともとダークノイズを評価する過程の一環で進めているのですが、今回の測定の動機は2つあります。

1. ダークノイズの測定は多岐に渡るので、まずは解析環境をpythonで整えようとするのにちょうどいい練習になる
2. 天体用CMOSカメラだけでなく、一眼レフカメラの性能評価もできないかと思ったから

です。特にEOS 6Dのユニティーゲイン（ADUとeの比が1になるゲイン）、引いてはコンバージョンファクターの測定まで自前でできたらなと目論んでいたのですが、今のところ見事に失敗。

最近ブログをなかなか更新できなかったのは、天気が悪くて星が見えないとか、仕事が忙しいとかもありますが、この解析が全然うまくいかなくてずっと悩んでいたというのが、一番大きな理由です。



各画像の撮影はSharpCapで撮影します。共通の設定は

• iPadのColor Screenというソフトを光源とした
• RAW16
• Gain = 0
• Brightness = 8
• White Bal(R) = 50
• White Bal(B) = 50
• 温度15度程度（コントロールなし）

となります。この状態で露光時間を変更して10枚程度の画像を撮影します。上記設定や露光時間はSharpCapでのセンサー性能を測る時のパラメーターを参考にしています。というか、最初適当に設定していたのですが、結果が全然合わないので、最後はコンバージョンファクターを測る時の状況に限りなく合わせるようにしました。

ゴールとしては下の写真（SharpCapのセンサー性能測定機能で自動測定した場合）の


右のようなグラフが得られればOKです。横軸（各ピクセルの明るさ）が10000程度の時に縦軸（ノイズの2乗）が2500程度です。グラフの傾きは0.25程度、その傾きの逆数が今回求めたいコンバージョンファクターになり、普通に測定すると1/0.25=4程度になるはずです。この値はZWOが示している値ともほぼ一致しています。

コンバージョンファクターはちょっと理解が大変かもしれませんが、関係式と意味についてはこのページの1のところに、式の証明についてはこのページの一番最後のおまけのところに書いてあります。



ところが自分で測定してみた結果は散々なものです。普通に画像を撮影してそのまま何も考えずに解析すると、そもそもDebayerもされていなかったりするので、ノイズが大きく出すぎてしまいます。結果を見せるのもあほらしいのですが、



のようになり、SharpCapの結果にカスリもしないくらいノイズが大きく出てしまっています。傾きが30くらい、コンバージョンファクターは0.03とかで、メーカー値の100分の1以下です。ここから苦難のノイズハンティングの道が始まりました。結局やったことをまとめると

1. SharpCapでfitsファイルを撮影
2. PixInsightでCosmeticCorrectionでホット、クールピクセルを除去 (飛び抜けて明るいピクセルなどあるとばらつきが大きく出てしまう)
3. PixInsightでDebayerをしてカラー化 (RGBでゲインが多少違うため、debayerせずに標準偏差を取るとばらつきが大きく出てしまう)
4. PixInsightでR、G、B画像に分離し、一枚一枚を個別に保存する (今回解析に使ったirafは天文研究に使われるソフトで、モノクロがほぼ前提なので、カラー画像を解析できない)
5. 中心近くの50x50ピクセルのみを選択して解析 (画像全体だと周辺減光などの影響で、ばらつきが大きく出てしまう)

4番まで進めた時のグラフが



のようになりますが、まだ傾きが10程度、コンバージョンファクターにして0.1程度しかありません。

さらに5番目の中心部分のみを解析するようにして、やっと下のグラフくらいにまでなりました。



それでも結局傾きが0.35程度、コンバージョンファクターが1/0.35で3程度になり、どうしてもまだ4近くにまでなりません。


なぜこの差が縮まらないか、もう少し検証します。まず、横軸（各ピクセルの明るさ）が10000の時に縦軸（ノイズの2乗）が2500くらいになるためには、ノイズはそのルートの50程度でなければなりません。ではノイズと言っているものが何かと言うと、画像から測定したピクセルの明るさのばらつきということなので、普通は標準偏差(standard deviation)をとればいいと思われます。この標準偏差を求めるのに今回は天文研究でよく使われているirafを使いました。ところが、明るさ10000程度の50x50ピクセルの明るさのばらつきの標準偏差をirafで測定すると60程度になってしまいます。グラフの横軸でいうと2乗なので3600程度になってしまうわけです。

ここでirafを疑いました。何か間違った結果が出ているのではと思ったのです。そこでPixInsightの統計ツールで測定したのですが、標準偏差はやはり60程度とでます。それどころか、SharpCapでも画像の選択したあるエリアの各色の標準偏差をリアルタイムで測定できるのですが、それもやはり60程度なのです。

SharpCapで測定しても60とでるならば、SharpCapの自動センサー性能測定の測定はどうやってやっているのでしょうか？何か特別なことをやって50と出しているのか、それともまだ私が何か勘違いをしているのか。

PixInsightの統計ツールで少しヒントになるようなものを見つけました。標準偏差ではなくてオプションでAverage absolute deviationという値を出すことができるのですが、この値がちょうど50程度になるのです。


Average absolute deviationのは一般的にはMean absolute average (around the mean)というらしくて日本語では単純に平均偏差というらしいです。標準偏差が各値(Xi)から平均値(M)を引いたものを2乗したものの総和を総数Nで割ったもの


に対して平均偏差は各値から平均値を引いたものの絶対値の総和を総数で割ったもの


となります。他にもMean absolute average (around the median)というのもありますが、こちらは平均値を引く代わりに中心値を引きます。

標準偏差が2乗和のルートになるので、ばらつきがより効いてくることになり一般的に


となるそうで、確かに標準偏差より小さい値になっていて納得です。

さて、平均偏差を使えば、メーカー値もしくはSharpCapで測定した値に近い結果が出るはずなのですが、そもそも平均偏差を使っていいものなのか？やはり普通に考えると標準偏差を使った方が、あとの統計的な評価が簡単になりそうで、素直な気がします。

さらに、irafなどの一般的な解析ツールでは平均偏差を出すことができるものが少ないので、グラフまで出せるくらいにきちんと解析するのなら自前で統計処理の部分のコードを書く必要があります。

そんなこんなで、今pythondで書いているのですが、果たしてこの方向が正しいのかどうか？
まだ色々迷っています。

2月某日、関東方面に用事があったので、少し足を伸ばして相模原に移転したという三基光学館にいってみました。

以前の三基光学館は秋葉原4天文ショップ(御徒町駅からシュミット、スターベース、三基光学館、KYOEIの順に回る)の一つだったので、星を始めた2016年後半くらいからちょくちょく覗いてはいたのですが、その頃はごくごく一般の客でした。2017年のCANPに三基光学館の店長さんも参加されていて、物理出身ということで夜中の談義で随分と盛り上がったのがきっかけでよく話すようになりました。でも、その後すぐに体調を悪くされたようで長期休業していました。再開時は相模原に移転するということでしたが、なかなか再開しないのでずっと心配していました。少し前にやっと再開したということで、ちょっとほっとしていましたが、なかなか店舗まで行く機会がなく、今回やっと訪れることができました。

相模原のしかも田名という相模川近くの結構田舎の方なのですが、アクセスはそれほど不便でもなく、都心からだと京王線で橋本駅まで行ってバスに乗るのがいいみたいです。橋本駅からのバスは20分おきにはあるので、少し待つかもしれませんがそれほど大変ではないです。他にも横浜線淵野辺駅や相模線上溝駅jからのバスもあるようですが、1時間に2本程と、本数が少なくなるようです。橋本駅からバスに乗ると30分かからないくらいでしょうか、「田名バスターミナル」で降ります。バス料金は300円ちょっとでした。ターミナルからは歩いて数分なので、すぐです。




新しい店舗は結構広い場所で、駐車場があるため車で来るお客さんが多くなり、むしろ秋葉原の時より人は増えたかもしれないとのこと。持ち込みの機材も増えたので、中古買取りも進んでいるみたいです。

店に入ると、久しぶりでしたが私の顔もきちんと覚えていてくれて、すっかり元気になっているようで何よりでした。相模原になった理由は実家だからとのことです。写真にはギリギリ写っていませんが、三基書房という本屋さんがすぐ隣にあり、ご家族が経営されているようです。秋葉原まで通うのが大変だったので、実家にお店を移したというのが移転の理由だそうです。

店の中は、いくつかの望遠鏡と、最近話題になっっているiOptronの赤道儀が何種類か置いてあります。iOptron赤道儀のCEMシリーズには軸からの回転を見ているエンコーダーがついるモデルがあり、例えばCEM25ECは12.3kgまでの荷重でピリオディックエラーがなんと0.3秒という驚異的な値を叩き出しています。値段も20万円代半ばと、十分リーズナブルな範囲です。エンコーダーなしのタイプのCEM25Pでもピリオディックモーション10秒以下と、それでも全然悪い精度でなく、こちらは10万円代半ばと一気に買いやすくなっています。他にも型番にECが付いているモデルは同様のエンコーダーがついていて、中でも最高機種のCEM120EC2は最大荷重52kgでピリオディックエラーが0.15秒以下と、ものすごい性能ですが値段も80万円程度と、こちらもものすごいです。でもこの対荷重でこの性能なら、十分価値ありではないかと思ってしまいます。他にも、ウェイトバーの取り付けも工夫がしてあって、回転軸からずらしてありぶつかりにくくなっているなど、各所に色々な工夫がしてあるようです。


三基光学館の特徴は何と言ってもアリガタプレートでしょう。下の写真を見てもわかるように、各種サイズのアリガタプレートを自前で取り揃えています。簡単な穴あけくらいなら、写真奥に写っているボール盤でサクッと空けてもらえるそうです。垂直な穴を自宅で空けるのはなかなか難しいので、ありがたいかもしれません。私は、ジャンクボックスに転がっていたVixen規格のアリガタを長さ別に2種類、あとC8用に富田式ロックを購入しました。


さて、面白いのがここからです。店の中には天文関連の書籍や雑誌も置いてあるのですが、ランダウ=リフシッツの場古典や砂川先生の量子力学など、あまり天文に関係ない本が一部並んでいます。理論物理系と聞いていたので、それでもここまでは驚かなかったのですが、「他にも恩師の本が...」とのことなので聞いてみると、T先生の宇宙物理学という本が置いてあるというではありませんか。あれ？と思い、何でよく知っているT先生が...？とよくよく聞いてみたら、何と1990年代の何年間か同じ大学の同じキャンパスにいたことが判明しました。研究室までは同じではないですし、歳も少し離れていたのですが、同じ建物の同じフロアに一時期一緒にいたことは間違い無いので、当時、もう25年くらい前のことですが、顔を合わせていても全くおかしくありません。おおーっ！と一気に盛り上がり、いろいろ話が進みました。その当時実は私もこの近くに住んでいたので、地元ローカルな話から、店長さんの卒業してからの天文遍歴など、この業界の裏話とかも交えていろいろ聞くことができました。富山に来たY君の話も当然話題にのぼりました。Y君は昨年末に三基光学館に訪れたそうです。店長から見たら同じ天文部の後輩にあたるとのことです。彼みたいな若い子にはやはり期待してしまうというのは、私も店長も共通した意見でした。

VixenのVSDの話や、PENTAXのEDHFとSDHFの違いの話、TAKAHASHIの大型屈折の苦労話など、これまで知らなかった話も面白かったです。CCDにゲイン設定がないというのは目からウロコでした。露光時間で調整するだけなんですね。確かに原理を考えたらそうかと妙に納得し、これまでCMOSカメラしか触ったことがないことを思い知らされ、いろんな意味で新鮮でした。そんな中で印象深かったのが、ものを仕入れて売るというよりも、調整なども含めてお客さんと自分自身も楽しみたいという言葉でした。この思いがあるので、過去のショップでなかなか合わないこともあり三基光学館として独立したとのことです。でもせっかく独立しても秋葉原が遠いのが辛かったそうで、毎回実家の相模原から2時間くらいかけて秋葉原まで通っていて、週何日かは寝袋でお店に泊まっていたそうです。それで体を壊してしまい、やっとここ相模原の実家の店舗に落ち着いたとのことです。新しい店舗では目の前の駐車場で観望会をやったりして、地元の人たちや近くの同級生にも好評だったとのことで、秋葉原だとできなかった試みができているようです。神奈川では唯一の天文ショップのはずなので、近くの天文ファンにとっては便利になるのではないかと思います。


すごく盛り上がったのでついつい長居をしてしまい、結局3時間ほど話し込んでから帰路につきました。 あいにく平日だったので他のお客さんがほとんどいなかったのですが、あまりに長時間話していて申し訳ないくらいでした。でも店長さんからも楽しかったと言ってもらえたので嬉しかったです。お仕事の邪魔になっていなければいいのですが、私も久しぶりに天文談義で長時間話すことができたので、とても楽しかったです。

実はここ、妻の実家のすぐ近くで、すごく馴染みのある場所です。妻の実家からわずか2kmくらいの距離なので、歩いてもいけないことはないくらいです。今回は長居しすぎて実家の方には寄れなかったのですが、今度から妻の実家に来た時には必ず三期光学館の方に立ち寄ることになりそうです。

さらに川の方に目を向けると、歩いて1kmもないくらいで行くことのできる「相模川ふれあい科学館　アクアリウムさがみはら」があります。タガメを見ることができるなど、オススメスポットです。三基光学館に行った際には、こちらもぜひ立ち寄ってみてください。

FS-60CBで色々試してきましたが、だいたい落ち着いたので、またエクステンダーをつけて焦点距離600mmのFS-60Qに戻しました。火曜日に引き続き、水曜日も晴れていたので、2夜連続の撮影になります。ターゲットはクラゲ星雲です。




久しぶりのFS-60Qなので、画面が相当暗く感じました。当然ISOも3200と高くしていますが、それでも5分という露光時間をもう少し延ばしてもよかったかもしれません。そのせいでしょうか、仕上がりに透明感がないというか、ちょっとのっぺりしてしまっています。ヒストグラムのピーク位置が4から5分の1くらいだったので、おそらく階調不足だったのかと思います。

画像処理もいつもの通り、PixInsightでSaturationまでやって、その後はPhotoshopです。出来上がった画像です。



次はFS-60Qの状態でAZ-GTiに戻り、赤道儀モードで2軸ガイドのリベンジです。成功率80％以上を目指したいです。



 

先日作った画像四隅切り抜きソフトを使って、FS-60CBでの星像を比較してみました。比較対象は焦点距離の長い順から

1. FS-60CB + エクステンダー => FS60Q: F10、焦点距離600mm
2. FS-60CB + 旧フラットナー(フラットナー FS-60C): F6.2、焦点距離370mm
3. FS-60CB + 新フラットナー(FC/FSマルチフラットナー1.04): F6.2、焦点距離370mm
4. FS-60CB + レデューサー(RD-C0.72×): F4.2、 焦点距離255mm

です。条件などです。

• カメラは2番目の旧レデューサーのみEOS 60DでAPS-Cですが、他3つは6Dでフルサイズになります。
• また、旧レデューサー以外はQuad Band Passフィルターが入っています。ほとんど影響はないと思いますが、稀に星像が歪むという報告もあるようなので、一応気に留めておいてください。
• 撮影場所は全て富山市の自宅ですが、どれも撮影日が違うので、条件は同じでないことをご了承ください。
• 画像は全て撮って出しのJPEGですが、ホワイトバランスはその時々でいじっているので色はあてにならないです。
• 何も校正していないので、周辺減光を読み取るのは厳しいです。

それでも下に示す画像を見てもらえればわかりますが、同じ鏡筒でも取り付けるオプションによって星像の違いがはっきりと出るのがわかります。



まずは、1番のエクステンダーです。四隅と真ん中をそれぞれ250ドット角で切り取った画像と、その元の画像（モンキー星雲）になります。




四隅でもほぼ真円になっています。これなら全く文句ないです。



次に旧フラットナーです。カメラが60DなのでAPS-Cサイズでの撮影であることに注意してください。北アメリカ星雲です。



やはり四隅がかなり流れているのがわかります。結局旧フラットナーではちゃんとした撮影はこの一枚だけでした。それでも天リフの今日の一枚に選ばれた感慨深い一枚です。

星像比較とは関係ないのですが、この画像の撮影日は2017年9月13日で一年以上前です。フィルターも何もなしで、ISO3200で露光時間1分ですが、他の3つと比べてこれだけかなり背景が明るくなっています。他の3つはQBPで露光時間を伸ばせているので、QBPの効果がかなり大きいことがわかります。



新型のフラットナーです。昨日の記事で出したものと同じ画像でカモメ星雲です。




星像ですがほぼ真円。それでも拡大してエクステンダーとよく見比べてみると、四隅で極々僅かに円周方向に伸びているのがわかります。でもこれくらいなら私的には十分許容範囲です。



最後はレデューサーです。オリオン座のM42と馬頭星雲一帯です。



まず、広角なのでさすがに周辺減光が目立ってくることがわかります。フラット補正は必須でしょう。星像も真ん中はまだそれほどでもないですが、四隅では円周方向にもそれと垂直にも伸びていて、十字のように見えます。それでも旧フラットナーよりはましですが、新フラットナーには完全に負けています。

拡大しなければ気にならない範囲とも言えますが、これは画像処理での補正方法を検討した方がいいのかと思います。ちょっと色々試してみようと思います。



今回はFS-60CBについて、4種類のアダプターを試してみました。結果としては


といったとことでしょうか。ほぼ評判通りで、メーカーの言っていることも正しいと思います。やっぱり自分で確かめると納得しますね。細かい違いもよくわかりました。

できれば、これをレンズ設計ソフトで再現してみたいです。だれかFS-60CBのレンズデータとかどこかにあるか知りませんでしょうか？タカハシに聞いてもさすがに教えてくれないだろうなあ。