ほしぞloveログ

天体観測始めました。

2017年03月

かなり大きな本屋に行く機会があったので、何か面白い本がないか探していたら「反射望遠鏡の作り方」という復刻された本を見つけました。星野次郎著で、昭和49年7月18日初版発行で、平成21年8月10日復刻版1刷発行だそうです。値段は税込6480円と専門書にふさわしい値段だったので、少し迷ったのですが、いい本は縁なので、手に取って見て面白そうだったため購入してしまいました。


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5章構成になっていて、1章目は望遠鏡についての基本的な話をし気を使いながらわかりやすく書いていて、2章に反射鏡の作り方、3章に架台、4章が反射型の各種方式を式を交えて説明していて、5章は研磨機についてです。

前半は鏡の作り方にかなりのページを割いています。さすがに自分で鏡を磨いて作ることは今はないと思っていますが、以前読んだ「宙のまにまに」というコミックの中で、天文部で反射型の主鏡を磨く話が出ていたので興味はありました。ただ、マンガの中の話なのであくまで簡単な作り方が描いてあるだけで、詳細な作り方をもう少し知りたいと思っていました。 もちろん古い本なので情報が古いところもたくさんありますが、鏡のテストの仕方などは今だに通用しそうです。特にロンキーテストは以前やり方を調べたのですが結局わからなかったので、今回の説明を読んでやっと概要が理解できました。

後半は主に架台への固定方法で、「マウンチング」というちょっと古い表現になっていまが、赤道儀にまでかなり突っ込んで言及していて、赤道儀の機械系を基礎から理解するためには非常に有効です。モーターに関しての記述が薄いことと、当然コンピュータと組み合わせた現代の自動導入などの記述は無いのが少し物足りないですが、赤道儀のギヤなどの理屈や、実際に作る際の細かい技術など、読むだけで参考になるところがたくさんあります。

4章が意外に面白く、例えばシュミットカメラの補正板の式なども書いてくれています。最近手に入れた天文ガイドの過去の記事にも同じ式が書いてあることに気づき、読み比べてやっと理解できました。手持ちのC8をバラしたときに、補正板の意味がいまいちわからなくて、回転方向の位置が決まらなかったのですが、これを見ると回転位置はあまり関係ないということがわかります。補正板のずれは星像の歪みとなって出てくるので、惑星とかの撮影にはあまり関係なく、ディープスカイに走った時にもし星像がズレるならば回転方向を変えてみてもいいかもしれません。


 

色々苦労してきましたが、やっとSWAT-200で一軸ガイドで星像がほぼ真円に近くなりました。焦点距離600mmで、5分露光、一軸制御だけでのSWAT-200なので、まあまあの成果だと思います。現在のセットアップは写真のようになっています。

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鏡筒はFS-60Qで焦点距離は600mm、SWAT-200をPHD2で一軸ガイド。ガイド鏡はASI224MCに焦点距離50mmのノーブランドのCマウントレンズ。三脚はGitzoのGT3840Cです。SWATとFS-60Qはモノタロウで買った簡易なクランプ台で接続しています。これはより構造的にシンプルなものでまずは試したいと思っているからです。

2月4日の記事で、3秒露光時の原因が赤径へのガイド信号のフィードバックが原因と突き止め、ガイド信号を綺麗にすべく200mmのガイド鏡レンズを導入し、3月12日の記事でその200mmのレンズのたわみが赤緯方向に星像の流れを作っていたことまで突き止めていました。これらの過程で、PHD2の機能がだいぶ理解でき、Advanced VXの上で元の50mmのガイド鏡レンズで精度を上げつつ、流れを止めるというところまで持っていくことができました。

昨晩、満を辞してSWAT-200で試しました。ところが、最初はどうしても星像が赤緯方向に流れてしまいうまくいきません。極軸はいつものようにSharpCapで合わせてあるので、1分角程度の精度は出ているはずです。それでもPHD2で見ていても、赤緯方向の一方向に流れていきます。結局、この原因はターゲットの天体を変えるとかで機材に触ると、機材全体を動かしてしまい、結構簡単に極軸からずれしてまうことにありました。現在使っているGitzoの三脚は、揺れなどはあまりなくていいのですが、やはり全体的に軽いということがあり、機器に触ると数分角くらいのずれが出てしまうようです。

仕方ないので、PHD2の流れが出ないように南天で星が上(北)に動いていくときは極軸が西にずれているので、少し東に三脚の脚をずらしてやる、南天で星が下(南)に動いていくときは東に三脚の脚をずらしてやるという方法で、数回繰り返してやると、PHD2上の赤緯のずれをかなり減らすことができました。PHD2でトレンドから計算した極軸の向きのエラーもリアルタイムで表示されるのですが、ほぼ1分程度になりました。

結果を示しておきます。最初の写真が赤緯がずれていく場合、次がずれをなくした場合です。両方とも5分露光です。

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実はこれ、うまくいったときの写真を最初にとって、その後機器に触ったときにずれてしまったものを撮った写真です。すぐにこんなにうまく取れたわけではないですが、少なくともやっとこれくらいのコントロールはできるようになったということです。

ちなみに、未だにSWAT下に微動回転装置をつけていないので、三脚の脚をずらすというローテクでやっていますが、なんとかなりそうな雰囲気です。軽量化や、構造的に弱いところをつくらいないという観点からはこちらの方がいいくらいです。

まあ、それでも微動回転装置を使った場合よりは精度は出ないということは以前計算していまして、とりあえず今回は5分間の露光では真円に近くなるくらいまでには精度を出すことができました。今回は自宅で試したので、それほど暗い環境ではなくこれくらいの露光時間で十分でしたが、より暗いところに行ったり、より低いISOでとる場合にはもう少し長い露光時間が欲しくなるため、さらに極軸の精度が必要になってきます。

あと、先日購入した回転装置のテストも同時に行いました。こちらはすこぶる快調で、まあ当たり前と言えば当たり前なのですが、これまでのようにカメラを回転させると毎回ピントがずれるというようなことはなくなり、時間の節約につながります。もっと早く買っておけばよかったです。ワイドリングの効果はAPS-Cなのでどこまであるかわかりませんが、フラット補正の時に詳しく検証して見たいと思います。

ちなみに、昨晩は新月期で機材のテストだけではもったいなかったので、星像流れのテストがてら3分露光で蠍座のIC4592付近を撮影しました。うまく画像処理ができたらまたアップします。


  • 赤道儀で極軸の精度を1分角で合わせることができたら、4分間の露光で1秒角程度の星像の流れになる。

使い方としては、例えば
  • 3分角で極軸を合わせたら4分間で、3秒の流れ
  • 10分角の精度なら4分間で10秒角の流れ
  • 1度の精度なら4分間で1分の流れ
  • 4分角の精度なら1分間で1秒の流れ
とかになります。



簡単に考える方法として、極軸からどれくらいずれていたら、星像が、ある時間内でどれくらい流れるかをざっくり見積もります。
  1. まず極軸が1度ずれているとします。
  2. その場合、赤道儀で追いかける方向と、実際に星が進む方向に(ターゲットの星の位置によりますが、例えば東西に極軸がずれていたら南天において)最大で1度のずれができます。
  3. 度をラジアンにするには180で割ってπをかければいいので、ざっくり60で割ればいいことになります。なので1度のずれということは、イコール1/60ラジアンの角度を持って星が互いに別方向に行くということになります。
  4. 1時間で星は15度動くので、15度に1/60をかけたものが星像の流れになります。円弧の関係の、円の半径の部分が15度で、中心角が1/60ラジアン、弧の部分が星像のずれにあたり、この場合15度 x 1/60 = 15分角となります。角度とラジアンの変換がたまたま約60分の1なのでこの変換がなりたち、頭で考えることができるくらい簡単になりすごく便利です。
  5. 1時間で15度進むので、4分間で星は1度進み、1度のずれは上の計算から最大1分角の星像の流れを生みます。1分角の精度で極軸を合わせたら、4分間で1秒角のずれとなるわけです。

極軸は電子ファインダーなどを使うとがんばれば実測で1分角くらいでは合わせることが可能になります。これなら20分露光しても5秒くらいの流れなので、私の場合カメラの1ピクセルくらいにあたり、ここら辺が許容範囲といったところでしょうか。あ、もちろんこれはノータッチガイドの場合の許容範囲です。SWAT200のノータッチガイドでの星の流れを見積もるときに考えた簡単な見積もり方です。SWATは小型軽量ですが、その分機材に調整で触れたりすると極軸合わせの精度も変化するので、1分角を維持するというのが難しいということもわかってきました。

普通の赤道儀で2軸ともガイドさえしてしまえば、こんなに精度はいらないですね。


 

  • 望遠鏡側の揺れの1マイクロメートルが星のずれ1秒角程度に相当する。

頭の中ででもできるくらいの、簡単な計算の仕方を書いておきます。
  1. 鏡筒の長さが1mくらいのオーダー(10cmでも10mでもないという意味)だとします。
  2. もし鏡筒の先端が1μ[m] (= 10^-6 [m] = 1e-6 [m])動いたとします。
  3. 角度にすると1e-6[m]/1[m]=1e-6[rad]になります。
  4. ラジアンと°(度)の変換はπ(=3.14)で割って180をかければいいので、大まかにいうと60をかければいいです。なので1e-6[rad] x 60[°/rad] = 60e-6[°] = 6e-5[°]となります。
  5. 分角にするのは60をかけ、秒角にするのにさらに60をかけるので、3600をかけてやります。なので6e-5[°] x 3600 = 6e-5[°] x 3.6e3 ~ 20e-2 [秒角] =0.2[秒角]程度となります。
  6. 例えば、鏡筒が50cmくらいの長さなら2倍くらい星像のずれは大きくなり、0.4秒角くらいになります。まあ、1秒角くらいのオーダーということです。
1mのオーダーの機器が、1マイクロメートル動くと、すごくざっくりで星のずれ1秒角くらいという値を覚えておくと楽です。

実はこの値は相当厳しいということがわかります。今の私のシステム(鏡筒の長さが50cmくらいのFS-60Qで焦点距離600mm、EOS 60Dの1ピクセル3.75μm)だと、1ピクセルあたり1.4秒角程度になります。上の見積もりが正しいとすると、10μm(たかだか髪の毛の太さの10分の1くらい)の望遠鏡側のゆれで4秒角くらいの星像のずれなので、数ピクセルくらいになり、撮影した画像では容易に星像の流れとして認識されます。ネジが緩かったり、機器の自重でのたわみで簡単に星像の流れになり得ることがわかります。


 

2017/3/25、石川県小松市の「サイエンスヒルズこまつ」で宇宙飛行士の油井亀美也氏の講演会と、油井氏と銀河鉄道999の原作者の松本零士氏の対談があるということで、朝から家族4人で富山から高速に乗り移動しました。前回の渡辺潤一氏の講演以来2度目になります。


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そもそもの話は、昨年末に所属する富山県天文学会のKさんから小松市で惑星撮影で活躍されているOさんのドームを見に行かないかとお誘いを受けたことから始まるのですが、年末は実家に帰らなければならなかったこともあり泣く泣く参加できませんでした。今回改めてサイエンスヒルズのイベントに合わせてOさんのドーム見学にお誘いいただきました。なので私としてはドーム見学がメインで、ついでにサイエンスヒルズのイベントにも言ったというのが正しいです。

それでも家族にはサイエンスヒルズこまつは好評でした。講演会に申し込むときには、家族には油井さんの話しかしていませんでした。なので子供二人はすぐに行くと言ったのですが、妻はいまいち乗り気ではなく、3人で申し込んだのですが、松本零士が来るとわかると妻も途端に行きたいと言いだし、急遽4人目を申し込んだという経緯があります。さらにイオンモール小松が金曜日からオープンで、まだオープンフェアの真っ最中だったので、開店の9時前から並んで行って来ました。こちらも家族には好評で、イベントと合わせて小松市で一家揃って一日中楽しむことができました。

油井さんの話は宇宙飛行士になるにはというテーマで、とても話し方がうまくて、子供にも大人にもどちらにも興味を引くようにしてあり、参考にするところが多かったです。特に質問コーナーでは子供たちの無茶な質問にも、すごく丁寧に答えていて好感が持てました。

松本零士氏は言わずと知れた銀河鉄道999や宇宙戦艦ヤマトでおなじみの大御所の漫画家で、昔よくアニメを見ていたのを覚えています。今回の対談で先生が直接語っていたメーテルのモデルの女性がいたことなどは初めて聞く話で、とても面白かったです。中学の頃から書いていた女性の顔が、写真で見た楠本高子という、シーボルトの孫娘の顔にそっくりだったとのことで、この女性がメーテルのモデルになったとのことでした。

二人とも共通して言っていたことは、大きな夢や目標を持って、決して諦めるなということでした。今はその夢を実現する力や機会を持っていなくても、長い間その夢を持ち続けることができれば、きっと叶うというような内容でした。宇宙が好きな子供たちは随分と励まされたのではないでしょうか。


イベントが終わってから、さっそくメインのOさんのドームを見に行きました。妻と息子のSukeはそのままサイエンスヒルズに残りましたが、娘のNatsuはドームを見たいというので、ご一緒させていただきました。到着してからすぐに話が盛り上がり、小松の天文仲間の話から、機材の話、惑星撮影の話など、機材を見る前にもずっと話し込み、機材を見ながらもずっと天文談義に花が咲きました。中でも驚いたのは天文ガイドの創刊号から所蔵していることです。以前図書館で1980年のは見たのですが、創刊号を持っている方がいて、しかも中も見せていただけるとは、とても貴重な体験でした。感想は「薄い!」です。最初の頃はこんなに(内容ではないですよ、本の厚さがです)薄かったんだとびっくりしました。でもここから始まって、現在でも続いている数少ない雑誌なので、本当に貴重です。

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ドームの中で機材を見ている最中に、一緒に来ていた県天の女性のHさんと娘が、私とOさんの会話が早口すぎてよくわからないとツッコミを入れまくっていました。それくらい色々話していたのです。Oさんの惑星撮影のメインの機材はタカハシのμ250のCRS版の方で、赤道儀はミカゲ光器の相当屈強なものでこちらは頂き物だそうです。CCDは私の持っているASI224MCを含めて、ZWO社のものを4つ(今は3つ?)も持っているとこのとで、今メインに使っているのはASI290MCだそうです。ドームは会社の社屋の2階の南側テラス部分に設置してあり、岐阜の西村製作所に作ってもらったものだそうです。その中に上に書いたμ250と、KASAIのBLANCAという屈折がEM-200にのっていました。やはりドームだと晴れていれば毎晩すぐに撮影ができるということで、とても羨ましい環境でした。いつかはドームとも少し思いましたが、さすがにまだ星暦1年未満の初心者には贅沢すぎます。

とにかくとても楽しくて、すぐに時間が経ってしまいました。Oさん、今日はどうもありがとうございました。帰りがけにドームを下から見ていたら、幻日環が出ていてました

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帰りは妻と息子とイオンモールで合流して、夕食を食べて富山へと帰宅しました。今晩は晴れているので、これからまだ色々試したいと思います。




 

相変わらず富山の天気が全くさえないので、Stick PCネタです。

前回までの記事で、天体撮影時のStick PC DG-STK4Dのリモート操作を確立するために、AUKEYというメーカーのWF-R3というUSBに直接挿して使うWi-Fiルータのセットアップを試すなどしていたのですが、万が一遠征などの外で使えなくなるのも不安なので、予備のネットワークとしてBuffalo製のホテル用Wi-FiルータWMR-433-BKを試してみました。ホテル用の小さいサイズのWi-Fiルータとしては数少ない11ac対応で、5GHzで使えるものです。意外なことにアマゾンだとBuffaloの方が安いです。

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上の写真の手前に写っているものがBuffaloで、Stick PCのUSBのところに挿さっている小さなのがAUKEYなのですが、Buffaloの方も思ったより小さくて、USB「バッテリー」からケーブルを介して給電します。なのでAUKEYと違ってPCが無くてもネットワークが確立できます。これは大きな違いで、AUKEYはWindowsが立ち上がって、アプリケーションがきちんと動いていないと、そもそも何も動かないので、緊急時の安定性はBuffaloの方が完全に上です。

セットアップはとても簡単で、マニュアルの通りにやっていけばStick PCと別のPCをそのままDHCPで接続でき、ホストネームでRemote desktop経由でStick PCを操作することができます。

もともと家庭用無線LANルータくらいのことができると期待していたのですが、思ったよりというか、相当低機能でした。期待していたのにできなかったことが
  • SSID名を変えることができない。
  • パスワードも変えることができない。
  • LAN側のIPアドレスの範囲を変更することができなくて、192.168.13.XXXで固定。
と言った具合に、ある意味ほとんど設定できるところがありません。できることは
  1. ルーターモードでWAN側が有線か
  2. ルーターモードでWAN側が無線か
  3. 中継機モードか
  4. インターネットなしのローカルネットワークモードか
のほぼ4つだけです。この数少ないできることの中で、いいなと思ったことは、WAN側を有線でも無線でも選択できることです。なので自宅などでは、無線のみの全く有線なしの状態でStick PCと他のPC間のリモート操作と、インターネットが同時に使えます。これは、これまでのAUKEYでも無理すればできそうな感じでしたが、AUKEYに付属のユーティリティソフトがあまりにいまいちで、無理な挑戦はやめたという経緯があるので、ここは利点です。それでもSSIDはおろか、パスワードさえも変えることができないというのはAUKEYに比べてもあまりにも低機能であることは否めません。

AUKEYに比べて、利点はというと
  • PC側に面倒なセットアップが何もいらない。
  • マニュアルがまともな日本語。
といったところでしょうか。特にPC側にソフトを何も入れなくていいというのはかなり大きな利点です。PC側を下手に不安定にする恐れもありません。温度上昇に弱いという報告が随所で上がっていますが、今のところは冬でしかも夜の使用なので問題ではありません。それでも結構温かくなります。夏になった時にトラブルが出るかもしれません。

まあ、バックアップとして持っておくぶんには及第点としておきます。 (2017/10/26 追記: 結局接続が結構な頻度で切断されることがわかり、ELECOM製のポータブルルーターを購入しました。)
 

今回は家族サービスの一環でディズニーシーに行ったついでに、珍しく娘のNatsuと一緒にスターベースに寄らさせてもらいました。スターベースは天文ガイドの出版社の誠文堂新光社の書籍を扱っていて、珍しく子供の科学のバックナンバーが大量に置いてあります。娘は子供の科学を2013年9月号からずっと購読しているのですが、持っていないバックナンバーもありずっと読んでいました。

今回の購入品は、前回ちょっと寄った時に売り切れだったFS-60Q用のカメラ回転装置とEOS用のワイドカメラマウントでした。三基のものにしようかとか色々迷って、散々時間をかけて、やっと購入に至りました。今回は在庫もありました。 少し勘違いしていたのは、ワイドかメラマウントは2つの部品を組み合わせるのかと思っていたのですが、それはKenko製の半額くらいのTリングをつけることができるものらしいです。ガタが少し心配だったので、純正のものにしました。

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タカハシカラーが薄緑から青系に変わったのですが、青の色が自宅で見ると思ったより濃かったのでびっくりです。

今回は毎度のS君にも会うことができました。Natsuが原村の星まつり福島の星の村フェスティバルでお世話になっていたのでお礼がてら連れて行きたかったのです。ニュージーランドのテカポで取ってきたイータカリーナの写真を印刷したものを見せてくれました。すごく綺麗で、北半球からは見ることができないものなので、私もそのうちに南半球に行って見たいと思いました。あと、私が古い天文雑誌を集めているのを覚えていてくれて、整理して出てきたという昔の雑誌を取っておいてくれました。SKYWATCHERの一部が揃いました。しかも上のと合わせて少しサービスしてくれました。ありがとうございました。

さて今回のもう一つの出会いは、同じくスターベースにお客さんと来ていた、流星研究会のYさんです。まだ星を初めて間もない頃に出席させてもらった流星会議でいっしょにすごく盛り上がった方なのですが、私はあまり人の顔を覚えるのが得意でなく、話していてどこかで見た人だなと思っていたら、流星という話が出てやっと繋がりました。Yさんの方も同じことを思っていたそうです。そこからは私も星を初めた頃のことを思い出し、懐かしいやら、あれから半年で電子観望や撮影など、すごくたくさん進んだことを色々話したいやらですごく盛り上がって、まだまだ話したかったのですが、帰る時間がせまっていて全然時間が足りませんでした。

もうひと方は帰りがけに少しお話ししたのですが、ちょうどFS-60CBを使っていらっしゃる方で、たまたまこの日にエクステンダーを購入しFS-60Q化をはかろうとしている方でした。もともと双眼鏡をやっている方らしいのですが、徐々に撮影に移ってきているみたいで、SWATの話でも盛り上がり、JILVAを狙っているとのことでした。このブログのことも知らせておいたので、コメントなどいただけると嬉しいです。

富山に帰って、早速FS-60Qにつけて見ました。以前中古で買ったフラットナーも付けてあります。これまで使っていた部品と合わせて写真に撮って見ましたが、少し重く、少し長くなりました。これはできるだけ軽くという方針からすると反対方向ですが、それで得られる撮影時の安定性、例えば落下や回転によるピンボケの心配から解放されると思うと、十分価値はあるのかと思います。これ以降海外で撮影することも考え、エクステンダーを外してより短焦点広角で撮影の練習をする方向に移していきたいと思います。

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以前、国立天文台の訪問記を書いたのですが、その記事を娘のNatsuが見て自分も行って見たいと行っていたので、東京旅行の際行ってきました。ちなみに息子のSukeは前日のディズニーシーで張り切りすぎてこの日はダウンです。

今回はたまたま太陽観望を20cmの屈折型望遠鏡を使ってお客さんに見せていました。

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黒点などは最少期らしく見えなかったのですが、面白かったのは赤道儀の駆動を、モーターなどではなく、なんと重りの位置エネルギーを使っていることでした。

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写真ではわかりにくいかもしれませんが、中に重りが入っています。下の写真がモーターに相当する部分で、仕組みはわかりませんでしたが重りを回転させることで回転速度を一定にしているそうです。

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解説をしてくれた学生さんによると、1時間20分くらいに一回、ハンドルを回して重りを上にあげるそうです。1920年頃の電気も何もない時代の赤道儀なのでこんな仕組みなのですが、なんとも驚きです。ちなみに解説の学生さんは大学の天文サークルの星好きな人がアルバイトで引き受けるらしくて、この日いたのは理科大と東工大の学部生で、天文サークル間でこういった繋がりがあるそうです。

前回紹介できなかった国立天文台の施設の一つに、古民家 (昔の天文台の職員さんの官舎) を改築して作った絵本を集めている施設があります。この日はたまたまイベントで地域の子供やそのお母さんたちが多く集まっていて、写真のように紙芝居などもやっていました。

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建物の中には絵本だけではなく、星に関する本などもありました。絵本も星に関するものがこんなにあるのかというくらい集めていました。ただ、惜しむらくは以前紹介した「ホシオくん天文台にゆく」は見つけることができませんでした。実は他の天文台などで絵本を集めているところも見ているのですが、未だに外でこの本に出会ったことはありません。そんなにマイナーなのでしょうか?いい本だと思うのですが。

休日なのでこういった観望会やイベントも行われているみたいです。近くに寄った際はぜひ一度訪れてみると、星がより楽しくなるかもしれません。





 

2017/3/11、休日の前日で晴れ。今晩は満月直前なので、星雲の撮影などはできそうもありませんが、せっかくの星空が勿体無いので何をしようか考えていました。やりたいこと、やらなければならないことはたくさんあるのですが、あくまで趣味なのでやりたいことをやろうと思い、気になっている星像の流れの原因を突き止めることにしました。

先日のマルカリアン銀河鎖の撮影の際、Advanced VXとPHD2でガイドをしているにもかかわらず星像が一定方向に流れるという問題があったのですが、やっと原因が判明しました。犯人はガイドの焦点距離を伸ばそうとして、ついこの間導入したCanonのZOOM LENS EF 55-200mmです。ガイドとして使っているCCD、ASI224MCにアダプタを介してレンズを取り付けているため、電動系は全く無意味で、当然ピントなどはマニュアル、というか手でレンズの先の筒をひねって伸ばしたりして合わせるのですが、その際すごく軽くて弱そうだなと思っていました。レンズの筒の部分にちょっと触るとCCDでの映像があからさまに揺れるのです。まあガイド中は触らないからいいかと思っていたのですが、これが間違いでした。

よくよくレンズを見てみると、ズームタイプでULTRASONICとか書いています。Webで調べたら、超音波モーターを使っているとのことです。静音でいいらしいのですが、パワーがなさそうなのは容易に想像できます。駆動力がないということは、動かす対象は軽くて、構造的に弱いものにならざるを得ないということでしょうか。四千円程度と安くてよかったのですが、天体用には向かないということがよくわかりました。


検証

今回の検証のためにやったことを書いておきます。まずは前回の再現。できる限り同じ機材、同じ環境で星像が流れるかを確認します。バラ星雲あたりとスピカあたりで試しましたが、見事に流れます。

使っている機材は撮影条件によらず共通のものが
  • 鏡筒: FS-60Q (f=600mm)
  • 赤道儀: Advanced VX
  • カメラ: EOS 60D
  • ガイド用CCD: ASI224MC
  • ガイドソフト: PHD2

変えている撮影条件は
となります。

1. 最初はバラ星雲あたりを、CanonのZOOM LENS EF 55-200mmを使いPHD2でAVXの2軸に返しました。5分露光で5枚、22時39分29秒から23時05分8秒まで25分39秒かけて撮った画像を比較明合成します。比較明合成はstarstax (紹介記事本家) というソフトを使いました。5分 x 5枚の25分より長くなっている理由は毎撮影時にBackyardEOSでPC側にダウンロードしているために、その間は撮影できないからです。

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左右が赤経方向、上下が赤緯方向に相当するので、どうも赤径方向に大きく流れているようです。

流れた距離をPhotoshopの定規ツール(スポイトツールに隠れています)で測定すると19.06pixelありました。

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EOS 60Dはセンサーサイズが22.7mm x 15.1mmなので、600mmの焦点距離だと画角は2.167 x 1.441度になります。これが5184 x 3456pixelの画像になるので、1pixelあたり0.0004181度になります。秒角に直すと1.505秒/pixelとなります。なので星像が流れた距離を角度で表すと

19.06pixel x 1.505秒/pixel = 28.69秒

となります。これを25分39秒、すなわち1539秒かけて撮影しているので、移動速度は

28.69秒角 / 1539秒 = 0.01864秒角/秒 = 1.119秒角/分 = 67.11秒角/時

となります。1分で1秒以上もずれたら、数分で流れが見えるようになるのも当たり前です。


2. 同じくバラ星雲あたりを、CanonのZOOM LENS EF 55-200mmを使いPHD2で今度は赤緯のフィードバックをなくし、赤経の1軸のみに返しました。

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同じく5分露光が5枚で、23時6分14秒から23時31分56秒の25分41秒です。先ほどの赤経方向の動きに、さらに赤緯の方向にずれが加わっているように見えます。これは極軸の精度が悪かったために加わったと考えられます。

移動距離は22.94pixelなので、速度は1.347秒角/分となり、少し速度が増しています。これは赤緯方向のずれが加わったからでしょうか。


3. もう少し時間が経って、バラ星雲がかなり西の低い高度に移動した時の速的です。2軸に返しているだけで上と条件は同じです。5分露光3枚で、0時6分13秒から0時21分36秒の15分23秒です。

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同様に測定すると、58.82pixelとなり、約15分でこの距離なので速度は相当速くなり、5.75秒角/分となりました。やはり方向は赤経方向が主です。CCDに付いているレンズがほぼ水平になり、赤経方向に重力がかかり非常にたわみやすい状況でした。


4.  ここでバラ星雲が沈んでいったので、次はスピカ近辺で試して見ました。レンズは同等で、2軸制御です。1時38分29秒から1時59分45秒の21分16秒です。

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測定すると、距離は27.93pixelとなり、1.976秒角/分となりました。ちょっと速いですが、場所を移動しても再現性はありそうです。


いずれにせよ2軸制御をしているときは基本的にほぼ赤経の方向のみの流れです。ガイドのCCDの像とカメラで撮影している像が、なんらかの理由で赤経方向に相対的にずれることにより、星像が赤経方向に流れているということです。


5. ここでレンズが怪しいと睨み、以前使っていたCマウントの50mm、f=1.4の軽くて短いレンズに交換しました。実はレンズを交換する前に赤系も止めてフィードバックなしで撮影してしまおうとしたのですが、Advanced VXはピリオディックモーションが+/-15秒程度あることが実測で分かっているので、ちょうど今のずれとコンパラなオーダーなので混乱してしまうと思い、先にレンズを代えることにしました。この読みは正解で、星像の流れがぴったりと止まりました

2軸制御で、2時6分50秒から2時32分35秒の25分45秒です。

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流れる距離が短すぎるので誤差も大きいですが、とりあえず2.14pixelと計測しました。速度はなんと0.125秒角/分となり、星像が流れる量は10分の1位になったということです。

しかも、明るいレンズのせいなのかと思いますが、PHD2のカメラのゲイン設定をデフォルトの95%から60%くらいまで下げと、カメラからのノイズが減って背景がすごく安定し、位置を読み取る時のピークの山の形がほとんど変形せずきれいになるので、位置精度が上がるためでしょう、ピクセルあたりの精度が余裕でRMSで0.2ピクセルを切っています。200mmの時の精度が適当なときは0.35-0.4ピクセル、すごく頑張って0.25ピクセル程度なので平均だとピクセルあたりで倍近くいいです。角度で表すと、2.5秒くらいまでいく(200mmの場合は1秒ちょっとくらい)ので、レンズの焦点距離の4倍の違い程の差は出ずに、実質2倍くらいの差しかありません。星像の流れは比べるまでもなく50mmのほうがいいので、しばらくは50mmでもう少しパラメータを詰めていくことにします。


さて、ここで一つ疑問が湧きました。なぜ星像の流れは赤経方向ばっかり出たのかということです。

1. まずレンズ自身が弱くてたわんだと仮定します。レンズは円筒形なので、円柱の軸に対しては円対称で、たわみは円柱軸の回転方向に依らないはずなので、星像の流れの方向は鏡筒の向きが変われば変わるはずです。なので赤緯方向に出てもおかしくありません。

2. 一方、これまではレンズが大きくて重いから、レンズやCCDを支えている根元の機械的な構造の強度が十分でなくたわんだと仮定します。構造的に赤経方向の固定方法が何かしら弱いとすれば、赤経方向のみに流れが出たというのは納得できます。

実際には赤経方向のみに流れが出ているので、一見2が正しいように思えます。ですがもし2が正しいとすると、50mmのレンズに変えた場合にずれの量は2つのレンズのモーメント比くらいでしか改善されないはずです。200mmのレンズは図体は大きいけれど密度が低いので、重さは50mmのレンズと大して変わりません。長さは200mmの方が倍くらいあるので、モーメント比はたかだか2倍です。ということは50mmのレンズに変えたとしてもずれの量は半分くらいにしかならないはずですが、実測では10分の1と圧倒的にずれは小さくなっています。

しばらく悩んだのですが、色々考えてやっと分かったのは、実は赤道儀に載せて南の空に鏡筒を向けると、いつも鏡筒が長手軸方向を中心に90度傾いた状態になるということです。これは実際にやってみるとすぐにわかるのですが、鏡筒が極軸方向を向いているホームポジションでは、長手軸方向の回転で考えた時に水平になりますが、南方向では地面の下を見ない限り、水平にはなりません。ベテランの方には当たり前のことなのかもしれませんが、少なくとも私は今回初めて気づきました。そのために重力は常に赤経方向に働き、レンズはいつも赤経方向にたわむというわけで、1のレンズ自身がたわんだと考えて矛盾しないのです。


もう一つ気になったのはPHD2のカメラのゲインがどうも自動で変わっているようなのです。これはスピカを画角に入れた時に気付いたのですが、明らかに背景が真っ暗になります。どこにもオートゲインの切り替えの設定場所はないので、というかゲインは任意に変えることができるので固定のはずなのですが、これはバグなのでしょうか?


いろいろ進んだり後退したりして回り道をしていますが、PHD2の理解がだいぶん進んできたのはもうけものです。なんとなくですがSWATでの撮影も見込みが出そうな気がしてきました。

 

先日処理したバラ星雲ですが、HUQさんにfacebookで「ほとんどの星が白くなり、バラの中の青っぽい部分が無くなっている」との指摘を受けました。改めてみて見ると、白というよりは少し赤に近くて、確かに青っぽさはかけらもありません。リベンジと思って色を出すことだけにこだわりすぎて、赤を強くしすぎたのが一番の原因です。途中まではホワイトバランスにも気を使っていたのですが、やはり最後の味付けのところでイメージの色を表に出してしまう悪い癖があります。

いったんある程度処理した画像をfacebookにアップしましたが、やはりまだいろいろと欠点が見えまくっているので、これではだめになってしまうと猛省して再度画像処理をしてみました。特に今月号の天文ガイドにも星ナビにも見事なバラ星雲が掲載されていて、まったく太刀打ちできていない自分が情けなくなりました。


ダメな点
  • 恒星が白飛びしてしまっている。実はあまりこれまで白飛びを気にしていなかったのですが、やはり白飛びはダメだと改めて考えることにします。露光時間を変えることでHDRの効果を狙うのはありかと思いますが、今回は撮っていなかったので、これ以降短時間露光を取っておく癖をつけようと思います。
  • フラットがうまくいかない。フラット補正をしても、どうしても周辺減光が残ってしまいます。ぱっと見はうまくいっているようでわかりにくいのですが、炙り出していく過程ではっきりしてきます。上の隅なのですが、右と左で違っていて、片方は明るすぎでもう片方は暗すぎとかです。さらに、なだらかな周辺減光というよりは、境がはっきりしていて、途中まで暗くなって、そこの境で折れ曲がるように明るい方向に向かうなどです。一緒の日に撮ったマルカリアンでは問題なく補正できているみたいです。
  • バラ星雲中心付近の青が何も出ていない点。
  • 小さい画像で見るといいのですが、拡大するとボロが顕著に目立ちます。粒状感があり、それをごまかすためにNik Collectionでノイズ除去をしているので、のっぺりしてしまっています。決定的なのは、月が出ているあまりよくない環境で撮ったとことと、露光時間がまだまだ足りないことかと思います。マルカリアン撮影前の練習というのは単なる言い訳で、きちんとやるなら時間を選ぶことは必須です。今回は画像処理だけではどうしようもないので、再度もっと暗いところで撮影したいと思います。将来印刷まですることを考えると、拡大に耐え得る画像にしたいです。


疑問点
  • フラットフレーム自身はたぶんうまく撮れているはず。なのになぜ完全に除去できないのか?フラットのオフセットが必要なのか?
  • ベイヤーRGB変換はバッチ処理ができないので、多量の枚数を一枚一枚変換しなくてはならないが、コンポジットした後にRGB変換するのはダメなのか?
  • レベル補正はどこまで追い込んだらいいのか?特にステライメージからPhotoshopに渡すときに、あらかじめかなり切り詰めて色を強調しておいたらいいのか、多少余裕をもってPhotoshop上で切り詰めたらいいのかのさじ加減がわからない。
  • デジタル現像の際のパラメーターはデフォルトのままでいいのか?星雲の明るさを犠牲にして白とびを抑えることに主眼を置いた方がいいのか、ある程度白とびを犠牲にしてこの段階で星雲の色を出しておいた方がいいのか?



問題ないと思っている点
  • ダーク補正は問題なさそう。
  • ホット/クールピクセル除去はやっておいた方がいい。
  • Nik collectionは強力すぎるきらいもあるが、うまく使うと非常に効果が高い。特にDfine2でのノイズ除去は粒状感が取れるので今回は良しとする。Color Efex Pro 4の一つ目のコントラストと、二つ目のコントラストもかなりフレキシブルで、思った通りの色が出やすい。



ダーク処理まではこれまでのやり方の通りで完了しているものとします。

フラット補正

前回の記事で詳しく検証してます。


ホット/クールピクセル除去、コンポジットも通常通り行います。コンポジットの際、どうも星像が流れていくのは多少は平均化されて目立たなくなるようなので、今回は色の方を重視し、前回失敗だと判断した21枚を新たに加え、計57枚でコンポジットしました。

今回の記事はここからが本番です。


レベル補正

ステライメージ7上でレベル補正で星雲部分を炙り出します。ホワイトバランスもここで整えます。

まず適当にRGBでヒストグラムのピークあたりを拡大して星雲をあぶり出します。どこまでやるか悩ましいところですが、暗い側はとりあえずヒストグラムのピークから下の斜めの傾きを伸ばしたところらへんまで、下の三角を持って来ます。明るい側は色が出てくるくらいまでかなり攻めます。

IMG_1253


次にホワイトバランスを整えます。簡単にはステライメージのオートストレッチ機能を使ってもいいのですが、狂うこともよくあるので、レベル補正で合わせた方が確実です。基本的にはヒストグラムの3色のピークの位置を合わせることと、ピークの左側で3色がどこか一点で交わるようにすることです。

IMG_1254


この時点恒星は飛んでしまっていますが、次のデジタル現像で復元するのでよしとします。


カブリ、周辺減光補正

これもステライメージでの作業です。フラット補正で補正しきれなかったところを手動で補正します。最初のころはポイント指定でやっていたのですが、今はラインでやっています。ただラインの場合はなれないとうまくいかないこともあるので、ある程度訓練が必要です。なれないうちはポイントの方が楽かもしれませんが、これもなかなか思った通りに行ってくれないことが多いです。

まずはカブリ補正で上下と

IMG_1255


左右のアンバランスを取り除きます。

IMG_1256


ただし、上と下で、左右方向のカブリが反転しているなど、複雑なカブリは取り除くことができません。こう言った場合はポイント指定を使うしかないですが、これも思った通りにいかない場合も多く、限界があります。

次に周辺減光をラインで取り除きます。

IMG_1257


上の画像のように、画面の上側に合わせて周辺減光をフィットさせると、画面下側では合わなかったりするので、ラインでやれることは限られています。たとえば下の二隅は変化させず、上の二隅だけ補正するというようなことや、左右だけ補正して、上下方向は補正しないというようなことは原理的にできません。そのような場合にはポイント指定で逃げきるしかありません。



デジタル現像

ここで恒星が白とびしないよう、相当気を使います。上の右側の三角を右に持っていくと白飛びを防ぐ方向に行きます。星雲は多少暗く、眠くなってしまいますが、後でまた炙り出せるので、ここでは恒星の白とびを防ぐことに主眼を置きます。

IMG_1260



ここまでがステライメージの役割です。これ以降はPhotoshopに移ります。データをtiff形式で保存します。



トーンカーブ

Photoshopに移ってからは基本的にはレベル調整は階調を損してしまうことが多いので使いません。これはステライメージと違って、レベル補正が不可逆だからです。その代わりにトーンカーブで色を明るい領域まで持っていきます。とはいっても、最近は次のNik collectionの下準備のようになってしまっています。

トーンカーブでは暗いところをより暗くし、中間域を持ち上げ、明るいところはそのままにが原則です。イメージとしてはピークを明るい方に広げていくような感じです。

IMG_1261


もう一つトーンカーブの重要な役割に、崩れたホワイトを整えるというのがあります。色々処理していると途中ホワイトが崩れていることがよくあります。レベル補正は使いたくないので、トーンカーブでホワイトバランスを整えています。基本は同じく、3色のピーク位置を合わせることと、ピークよりくらい側で3色が交わる点を作ることです。



Nik collection

Nik collectionはPhotoshopで動くプラグインで、一年前は6万円くらいしてたものらしいのですが、現在は無料です。元の値段でも十分価値があると言ってもいいくらい強力なプラグインで、天体画像処理にとっても相当強力なツールです。今回使ったのは2種類で、
  • Color Efex Pro 4の2つ目のコントラスト
  • Dfine2
です。コントラストは二つあるのですが、二つ目の方が使いやすい印象です。


コントラスト一回目

実際の処理はコントラスト一回目の様子が

IMG_1262

になります(PCの画面を写真に撮っているので見にくいかもしれません)。パラメータを見てもらうとわかりますが、
  • 明るさ
  • コントラス
  • コントラスト
  • ソフトコントラスト
  • 彩度
とあり、特に最初のコントラストとソフトコントラストは恒星の明るさをあまり変えないので重宝します。彩度を上げますが、ホワイトバランスが崩れるので、Nikを出てから一度トーンカーブでホワイトを整えます。

ホワイトを整える前、Nikから出た直後の画像が以下、

x57_level_white_genkou_digital_nikcolorcontrast


ホワイトを整えた画像が以下になります。

x57_level_white_genkou_digital_nikcontrast_tonea


Dfine2

粒子状が目立つようになってから、Nik collectionのDfine2を、コントラストノイズ100%、カラーノイズ100%でかけます。これをノイズがあまり見えていない状態、例えばレベル補正より先にやってしまうと、あまり意味がなくなります。

Dfine2終了後の画像が以下です。拡大しないと違いはよくわからないです。

x57_level_white_genkou_digital_nikcontrast_tone_Dfine



コントラスト2回目

さらに2回目のコントラスト

IMG_1263

で相当色を出しています。多少きつめに出しておいて、下の写真のようにできたレイヤーの不透明度を変えることで微調整したりします。

IMG_1265


Nikから出た直後が下の画像です。

x57_level_white_genkou_digital_nikcont_tone_Dfine_Nikcont


ここでもホワイトバランスが崩れるので再びNikを出た後でトーンカーブで揃えます。ヒストグラムが複雑な形になってくるので、どうしても客観性がなくなり好みの色が多少入ってきます。ただしやはりこのままだとどうしても青が出ないので、トーンカーブで少しBlueを明るい側に移して強調しました。ついでに、GreenとRedも少しいじります。ここに一番好みが入ってきて、またホワイトバランスを崩す原因にもなるので注意です。

この時点でこのようになります。

x57_level_white_genkou_digital_nikcont_tone_Dfine_Nikcontr_tone



HDR合成

恒星が一部白飛びしているので、レベル補正などの処理をする前の明るい部分に情報が残っているファイルを開き、HDR合成をします。ただし、HUQさんが指摘した通り、そもそも撮影時のヒストグラムのピークが真ん中らへんまで来ているので、明るい方の階調があまりないです。本来なら短時間露光の写真を別で撮っておくべきでした。

マスク完了後、レイヤーの不透明度を調整します(PC画面を撮影したのでサチっているように見えますがが、実際の画像はさらにその下にあります)。

IMG_1266



HDR合成完了後の画像です。

x57_level_white_genkou_digital_nik_tone_Dfine_Nik_tone_HDR



最終調整

周辺減光がどうしても取りきれないところをNik collectionのコントロールポイントを使い、部分補正をします。粒状感がまだ残っていたので、もう一度Dfine2をかけました。その他青を少し強調、コントラストアップなど細かい調整を少しだけしています。

さらに画像を切り取って逆さまにして完成です。できた画像がこちらです。

final


C49 バラ星雲
撮影地: 富山県富山市, 2017年3月3日21時48分
タカハシFS-60Q(D60mm f600mm F10 屈折), Celestron Advanced VX赤道儀
キヤノンEOS 60D(新改造, ISO3200, RAW), 露出2分x57枚 総露出114分
f200mmCanonレンズ+ASI224MC +PHD2による自動ガイド
ステライメージ、Photoshop CC+Nik collectionで画像処理



HUQさんの指摘から色々試すこと約一週間、前回よりは青色も出ているのと、白飛びもだいぶんましになったので、多少は良くなったのではないかと思いますが、それでもベテランの方々のバラ星雲とは比べるまでもないレベルです。改めて見比べると、今回の方が粒状感が増加してしまったのと、透明感が無いように見えます。

周辺減光など一部強引な部分修正もあるので、お絵かきの感も入るのですが、基本的に撮影した元画像が悪いと画像処理で苦労して、元画像がいいと画像処理はほとんどしなくても素晴らしい仕上がりになります。今回は月明かりがある中での撮影でしたので、最後までなかなか納得できず、やはり今一度リベンジ撮影をしたいと思います。

最後になりますが、とても長い記事になってしまい色々書いてきましたが、所詮天体写真の初心者が試行錯誤で書いていることなので、未熟な技術や、間違ったこともたくさんあることかと思います。どうか温かい目で見ていただき、コメントなどで指摘していただけるとありがたいです。




 

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