ほしぞloveログ

天体観測始めました。

カテゴリ: 観測機器

今回、振動減衰特性が素晴らしいと評判の、スコープテック社の新型経緯台ZEROを手に入れました。梅雨ですが、晴れ間を狙って色々と評価してみました。


目的

この記事では、スコープテックの新型経緯台「ZERO」の振動減衰特性を評価をすることを目的とします。わかりやすいように、今回は入門機の標準と言ってもいい、Vixen製の天体望遠鏡「ポルタII A80Mf」と比較してみます。


ポルタII

ポルタIIに関しては言わずと知れたVixen社の看板製品の一つで、とりあえず望遠鏡が欲しくなったときに最初におすすめされる、おそらく日本で最も売れている望遠鏡かと思われます。

屈折型のA80Mf鏡筒とセットになっているものが一番有名で、鏡筒、ファインダー、経緯台、三脚、2種のアイピース、正立プリズムなど、基本的に必要なものは最初から付属しています。初心者でもすぐに天体観察を始めることができ、天文専門ショップのみでなく、全国カメラ店などでも購入でき、その販売網はさすがVixenと言えます。

機能的にもフリーストップを実現した経緯台方式で初心者にも扱いやすく、鏡筒はアクロマートながら口径80mmと惑星などを見るにも十分。全て込みでこの値段ならば、十分適正な価格であると思います。

私は2018年の小海の星と自然のフェスタのフリーマーケットで手に入れました。中古ですが付属品はアイピースなども含めて全て付いていて、おまけに別売のフレキシブルハンドルも付いてきました。また鏡筒キャップの中に乾燥剤が貼り付けてあったり、夜に機材が見えやすいように反射板を鏡筒や三脚にマーカーとして貼ってあったりと、前オーナーはかなり丁寧に使ってくれていたことが推測できます。

IMG_5577



ZEROの特徴

一方、ZEROは経緯台のみに特化した単体の製品です。鏡筒や三脚は基本的に付いていないので、別途用意する必要があります。発売開始は2020年3月なので、すでに解説記事などもたくさん書かれています。ZERO自身の機能的な解説はメーカーのZERO本体のページ天リフさんの特集記事が詳しいです。購入もスコープテックのページから直接できます。




スコープテックはもちろんですが、ZEROはサイトロンなどいくつかの販売店からも販売されています。シールをのぞいて同じものとのことです。違ったバージョンのシールにしたい場合はこちらから頼む手もありです。





本記事では、機能に関しては上記ページに任せて簡単な解説にとどめ、振動特性を中心に評価したい思います。

実際のZEROを見てみます。

IMG_0191

ZERO自身は実際に手に取って見ると思ったよりコンパクトです。初めて使う場合は「お使いになる前に必ずお読みください!」と書いてある紙が入っていますが、これだけでなくマニュアルも必ず読んだ方がいいでしょう。一旦組まれたものを外して、経緯台として動くように組み直す必要があります。また、手持ちの三脚に合わせて(注文時に選択した)アダプタープレートを合わせて組み込んで三脚とセットする必要があります。


なぜ片持ちなのか?

基本的に片持ち構造は、強度や振動特性に関しては不利なはずです。それでもフリーストップにするためには片持ちが適しています。なぜなら鏡筒を縦方向に動かしたときにバランスが崩れないため、どこで止めてもつりあいがとれるからです。これがフリーストップを安定に実現させている理由です。

この片持ちという不利な構造にあえて選んで振動減衰特性に挑戦しているのが、ZEROの真骨頂と言えるでしょう。しかも軽量でコンパクトに折りたたむことができま、気軽に持ち運無ことができます。

フリーストップで、しかも揺れなくて、コンパクトとのこと。これは実は初心者に向いた設計と言ってしまってもいいのかと思うくらいです。スコープテッックが初心者向けの機材を相当丁寧に作ってくれていることは、私も実際に望遠鏡セット使って知っているので、おそらく本当に初心者のことを考えて今回のZEROも設計、製作しているのかと思われます。

でもこのZERO、初心者だけに使うのはもったいなさそうです。ベテランのアマチュア天文家が気楽にパッと出して星を見たいというときには、軽くて、且つ揺れないというのはベストのコンセプトです。観望会を開いて、お客さんに見てもらう場合とかでも十分に活躍してくれそうです。また、コンパクトなので遠征に気楽に持っていけそうです。遠征先の撮影の合間に気楽に観望とかでも使い勝手が良さそうです。


ポルタIIとは違い、ZEROは基本的に経緯台のみの単体販売で、三脚も鏡筒も付いてはきません。全部込み込みのポルタの実売価格はZERO単体よりも数千円高い程度ですので、価格的にはポルタIIに比べたら割高と感じるかもしれません。経緯台に特化した分だけの性能に対する価値を、どこまで見い出せるかがポイントになるのかと思います。


測定条件

まずは振動特性を見るための条件です。

共通項目
  • 鏡筒はポルタII付属のA80Mfを使う。
  • 微動ハンドルはVixen製のポルタ用のフレキシブルハンドルを使う。
  • 眼視を想定し、三脚の足を半分程度伸ばした状態で、2台の三脚を同じ高さにする。

IMG_0237
2台のセットアップです。三脚はほぼ同じ高さにしています。
鏡筒とフレキシブルハンドルを載せ替えて比較しています。
写真でZEROについているハンドルは無視してください。

2つの測定の違う点
  1. ポルタIIの経緯台をポルタIIの三脚に載せたものに鏡筒を載せる(以下このセットアップをポルタIIと呼びます)
  2. ZEROをCelestron社のAdvanced VX用の三脚に載せたものに1と同一の鏡筒を載せる(以下このセットアップをZEROと呼びます)

ただし、後から分かったことですが、三脚の強度に無視できないくらいの大きな違いがあることが判明しました。なので今回はZEROにAdvanced VX用三脚でここまで振動を抑えることができるという目安と考えていただければと思います。


観測方法

ポルタIIとZEROの2種で鏡筒部分を揺らし、その揺れがどのように減衰していく様子を、視野を撮影しながら見ていきます。


2種の倍率

それぞれ観測、測定のたびに鏡筒をフレキシブルハンドをポルタ経緯台とZEROに載せ換えます。光学的に2種類の設定をそれぞれの経緯台で試します。
  1. 40倍相当: 天体導入時を想定し、焦点距離800mmの鏡筒と焦点距離20mmのアイピースで40倍程度の視野を仮定し、フォーサーズ相当のCMOSカメラ(ASI294MC Pro)ので撮影
  2. 160倍相当: 天体導入後、拡大して観察する場合を想定し、焦点距離800mmの鏡筒と焦点距離5mmのアイピースで160倍程度の視野を仮定し、同一CMOSカメラの(ASI294MC Pro)一辺4分の1、面積にして16分の1を切り取って撮影
1.、2.ともにフレームレートを上げるために4倍のビニングをして画素をそもそも4分の1に落としています。また、2.ではさらに速い動きを見るために、画面を切り取って小さくしてフレームレートをできるだけ上げています。


昼間の景色で比べてみる

まずは大まかな動きを掴むために、昼間の明るい景色で40倍相当で比較してみました。最初に望遠鏡を買って、昼間に練習するのに相当すると思えば良いでしょうか。具体的には山の上に立っている鉄塔を端から真ん中ら辺に持ってきています。

まずは横方向(yaw, ヨー方向)です。フレキシブルハンドルをまわして動かします。動かした後にどれくらい揺れるかを見ます。

ポルタの場合です。
倍率40倍相当の横の動き: ポルタの場合



ZEROの場合です。
倍率40倍相当の横の動き: ZEROの場合

これを見るだけで相当インパクトのある比較になっています。とにかくZEROの振動減衰が見事です。

続いて縦方向(pithc, ピッチ方向)です。まずはポルタIIの場合

倍率40倍相当の縦の動き: ポルタの場合

次にZEROです。
倍率40倍相当の縦の動き: ZEROの場合

ポルタIIもZEROも、横よりは縦の方が揺れにくいのは同じのようです。これは構造的に縦は縦のみの機構を担っていますが、横は横の機構と縦の機構を合わせて担当しています。当然重くなるので、その分横が揺れやすいのは不思議ではありません。

ポルタIIの方は多少揺れますが、やはりここはZEROの揺れの少なさを褒めるべきでしょう。揺れの振幅も、揺れが小さくなる時間もZEROは素晴らしいです。ただしこの結果はかなり大きく揺らした場合なので、実際に初心者がポルタIIで昼間に最初に練習する時でも、そこまで困ることはないのかと思います。


実際の観測を想定して木星で比べてみる:  導入時相当

初心者が望遠鏡を買って見てみる醍醐味の一つが木星や土星などの惑星です。そのため、今度は実際の観察を想定して、夜に木星を見て揺れの具合を比較してみましょう。

まずは木星で40倍相当で判定します。これは低い倍率で天体を導入するときの動作に相当します。木星を端から真ん中ら辺に持ってくるときの揺れで比較します。

横方向の揺れです。まずはポルタIIから。

23_16_31_F001-193s
倍率40倍相当の横の動き: ポルタの場合

次は同じく横方向で、ZEROの場合です。
23_40_29_F001-193s
倍率40倍相当の横の動き: ZEROの場合


次に縦方向で、まずはポルタの場合。

23_18_10_F001-192s
倍率40倍相当の縦の動き: ポルタの場合

縦に振っているのですが、横の揺れの方が出やすいので多少横揺れがカップルしてしまっています。

次にZEROの場合です。
23_40_54_F001-192s
倍率40倍相当の縦の動き: ZEROの場合


惑星の動きで見てもZEROの振動の減衰具合は特筆すべきで、特に縦方向の操作はもう十分すぎるほど減衰してしまって、インパルス的に動きを与えることが困難になっているくらいです。

実際操作していて思ったのですが、どのようにハンドルを回してどういったインパルス応答を与えるかで揺れの具合は違ってきます。ポルタIIの場合でも熟練してくると、最終的な揺れを少なくするように、最初は大きく動かして、見たい所の近くでゆっくり動かすなどのテクニックを、自然に習得できるのかと思います。なので、倍率が低い天体導入の際には、慣れてくれば上記動画の差ほどは気にならなくなるかと思います。



実際の観測を想定して木星で比べてみる:  拡大時相当

次に、木星で160倍相当で見てみます。これは定倍率で導入された惑星を、倍率を上げて拡大して見るときに相当します。視野が狭いので、先ほどのようにフレキシブルハンドルを回すとうまく揺れてくれないので、鏡筒をピンと弾くことでインパルス応答に相当する揺れを与えました。

まずは揺れやすい横方向です。最初はポルタIIから。 
倍率160倍相当の横の動き: ポルタの場合

ZEROです。
倍率160倍相当の横の動き: ZEROの場合


次は縦。まずはポルタII。
倍率160倍相当の縦の動き: ポルタの場合


最後にZEROの縦方向です。

倍率160倍相当の縦の動き: ZEROの場合



この試験は、フレキシブルハンドルを回したわけではないので、例えば観望会などでお客さんが鏡筒に触れてしまったことなどに相当するのかと思われます。これくらいの倍率で惑星を拡大して見る場合、特に望遠鏡の扱いに慣れていない初心者には、揺れの違いは実際の快適さの差として出てくると思います。ZEROの揺れくらいで収まってくれると、木星の細かい模様をじっくり見るときにも見やすいでしょう。


実際の使い心地

使って見て思ったことです。確実にZEROの方が揺れが少ないのは上記映像を見てもわかるのですが、その一方ポルタ経緯台に比べてZEROの方がハンドルが固いです。これはフリーストップの調整ネジとかの問題ではなくて、ある程度強度を保つためにこれくらいの固さが必要だったのではという印象です。また、微動調整つまみをフレキシブルハンドルで回すとき、遊びが少し多いなと思いました。これらは好みかもしれませんが、ポルタとZEROを比べると硬さと遊びに関しては個人的にはポルタに一日の長があると思いました。

おそらく微動の固さに関連すると思うのですが、揺れに対しての感想は反対になります。ポルタだけを使っていた時は、揺れは多少は気になっていましたが比較したわけでないのでそこまでは気づかず、今回ZEROと比べて、初めてはっきりと不満と感じました。

繰り返しになりますが、私が持っているポルタ2は中古で手に入れたものなので、新品の時の性能が出ている保証がありません。ですが、初心者がこの揺れだけを見てメーカーに修理を出す判断をする、もしくは実際に修理を出す気になるとも到底思えず、仮に使っていてヘタったのだとしたら、耐久性という意味で少し考えた方がいいのかもしれません。いずれにせよ、私が持っているポルタ2は一例に過ぎず、当然全てのポルタ2を代表しているわけではありません。その上でのことですが、少なくとも手持ちのものは(ZEROと比べると改めて気づきますが)揺れは結構大きくで、フレキシブルハンドルから手を離して揺れてしまうと、フレキシブルハンドル自身の揺れで視野が揺れてしまうくらいです。


三脚に関して

今回ZEROと比較することにより、これまであまり気にしなかったポルタIIの弱点が見えてきました。なぜポルタがZEROに比べて揺れが出るのか明るいうちに見てみました。2つの原因があるのかと思います。
  • 経緯台の可動部が柔らかく、ハンドルを回すのも軽くて操作しやすい反面、ここでぐらついてしまっている可能性が高い。
  • 根本的に三脚が弱い。
特に三脚に関しては目で見て揺れやすいのがわかるくらいです。動画でその様子を撮影してみました。


わかりますでしょうか?鏡筒を揺らすと、三脚(真ん中手前がわかりやすいです)もつられて揺れてしまっています。わかりにくい場合は、全画面表示などにして見てみてください。一見小さな揺れに思えるかもしれませんが、本来三脚は載っているものを揺らさないような役割をするものです。鏡筒を揺らすだけでこれだけ三脚が揺れてしまうのは、無視できる範囲とは言い難いでしょう。触らなければ揺れないかと思いがちですが、風が吹いた時は致命的ですし、導入時はどうしても触れてしまうので揺れてしまう可能性が高いです。

ちなみに、ZEROをAVX三脚に乗せたときに、同様に鏡筒を揺らしたときの映像も載せておきます。


こちらは拡大しても揺れている様子が全く見えません。揺らしていないように思われるかもしれませんが、音を大きくして聞いてみると途中から鏡筒を叩いているのがわかるかと思います。人間の力なので必ずも同じ状況にはならないですが、基本的に同程度の力で叩いたつもりです。音が小さいと思われるかもしれませんが、やはり揺れていないので記録された音も小さくなっているのかと思われます。

本来三脚は積載物を安定に支えるのが役割なので、揺れないものの方がいいのは当然です。それでもやはりこれも程度問題で、頑丈すぎるものは逆に重くなったりして取り回しに苦労することもあります。ただ、Advanced VX用の三脚程度の重量とZEROの組み合わせでここまで振動が減るのなら、特に惑星などを拡大して見たときには十分に検討する価値があるのではないかと思います。ZEROの販売ページを見ると強化版の三脚を選べるようです。これだと今回使ったAdvanced VX三脚と同等クラスかと思いますので、より揺れを少なくしたい場合はこちらを選ぶのもいいかと思います。

これらのことから、まずポルタIIは少なくとも三脚を改善もしくは丈夫なものに交換するだけでも揺れは相当改善すると思われます。別の言い方をするなら、経緯台として考えるとZERO自身の揺れは相当小さいため、もしZEROの性能を引き出したい場合は、ある程度強度のある三脚を使わないともったいないとも言えます。でもこのことは三脚の重量増加にもつながるので、手軽さという利点を損なう可能性もあるので、ケースバイケースで強度と重量のバランスを考えて選択すればいいのかと思います。

今回はZERO用には相当強度の高い三脚を選択してしまいました。結局のところ、今回の比較は「入門機の標準と言ってもいいポルタIIとの振動に比べて、振動減衰特性を特徴として開発したZEROを使うと、どのくらいまで揺れを改善できるか」という例を示したことになるのかと思います。ポルタIIを改善していって、揺れないものにアップグレードしていくような楽しみ方を見出すこともできるのかと思います。


まとめ

星まつりで何度かプロトタイプには触れたことはあり、ある程度すごいことは知っていましたが、実際に使って見ると、ZEROの振動減衰に関しては驚くほどの結果でした。ポルタIIだけを使っていた時は揺れはここまで意識できていなかったので、例えば初心者がポルタIIを最初に買って普通に使う分には、特に気になるようなことはないでしょう。ただ、もし今使っている経緯台に不満がある場合は、ZEROを検討してみる価値は十分にあるのかと思います。

経緯台単体にそこまでかける価値があるのかというのは、人それぞれかと思います。個人的にはZEROは素晴らしい製品に仕上がっていて、スコープテックさんの努力や熱意を十分に伺うことができるのかと思います。満足です。




PST分解中継の関連で、Niwaさんがエタロンのことについて記述してくれていました。



なんかよくわからないけど、エタロン祭りです。今日は昔「P.S.T. (その5): のエタロンの考察」で説明したエタロンでの光の折り返し回数について、式で書いてみます。

太陽望遠鏡で使われているエタロンの特性は、(光の位相を考えない)限定された状況下なら簡単な四則計算で求めることができます。エタロンのモデルとして、2枚の鏡が距離を置いて向かい合わせに平行に置かれている状況を考えます。光の振幅を\(E\)と書きます。
etalon
上記図のように、エタロン周りの光を定義します。\(E\)は光の振幅なので、2乗したものが光の強度になります。\(E_\mathrm{in}^2\)がエタロンに入ってくる太陽光の強度を表し、\(E_\mathrm{a}^2\)はエタロン内部の光の強さ、\(E_\mathrm{out}^2\)が接眼部に出てくる光の強さになります。
\[\begin{eqnarray}E_\mathrm{a}  &=&  t_1 E_\mathrm{in} + r_1 E_\mathrm{d}\\ E_\mathrm{b}  &=& E_\mathrm{a} \\ E_\mathrm{c}  &=& r_2 E_\mathrm{b} \\ E_\mathrm{d}  &=& E_\mathrm{c} \end{eqnarray}\]\[\begin{eqnarray}E_\mathrm{ref}  &=& t_1 E_\mathrm{d} + r_1 E_\mathrm{in} \\ E_\mathrm{out}  &=& t_2 E_\mathrm{b} \end{eqnarray}\]これを解くと、
\[\begin{eqnarray} E_\mathrm{a} = E_\mathrm{b}  &=& \frac{t_1}{1 - r_1 r_2} E_\mathrm{in}\\ E_\mathrm{d} = E_\mathrm{c}  &=& \frac{t_1 r_2}{1 - r_1 r_2} E_\mathrm{in}\\ E_\mathrm{out} &=& \frac{t_1 t_2}{1 - r_1 r_2} E_\mathrm{in} \end{eqnarray}\]となります。

この式は光の位相を考えない簡略化された式ですが、ここからでもいろいろなことがわかります。簡単にするためにさらに、\[r_1 = r_2 = r\]\[t_1 = t_2 = t\]としてしまいましょう。2枚の鏡を同じものを使うということです。この場合式はもっと簡単になって、\[E_\mathrm{a} = E_\mathrm{b}  = \frac{1}{t} E_\mathrm{in} \]\[E_\mathrm{out} = E_\mathrm{in} \] となります。理由は鏡の反射率と透過率には
\[r^2 + t^2 = 1 \] という関係があるからです。(ここでは鏡には反射と透過以外にロスはないと仮定しています。)

この式の物理的な意味は、2枚の同じ特性の鏡を平行に置いた場合
  • 入ってきた光は全て通り抜ける
  • \(t<<1\)なので鏡の間の光の振幅は\(1/t\)倍に、強度は\(1/t^2 = 1/T\) (\(T=t^2\): 光の強度透過率)になる
という2つのことが言えます。さらに、近似的にはこの強度の増加比がエタロン内部での光の折り返し回数そのものです。
  • 例えば、光(の強度)を90%反射し10%透過する鏡を使うと、1/T=10となるので、10回光が折り返すエタロンとなります。
  • 例えば、光(の強度)を99%反射し1%透過する鏡を使うと、1/T=100となるので、100回光が折り返すエタロンとなります。
さて、これだけではどれだけの波長幅を通すとかまでは求められません。これを求めるには光の位相をきちんと考えて識を解かなければいけません。ちょっと面倒になるので、これはまた今度にしたいと思います。


事の発端は先日の太陽黒点の記事で、RAINYさんが木曜日にコメントをくれたことです。なんでもP.S.T.をジャンクで手に入れたけど、どこのネジも固すぎて何も分解できないとのことです。ちょうど私も2台目のジャンクP.S.T.を手に入れていたのですが、ほったらかしでまだ何もしていないので、いい機会かと思い分解の過程をZoomで中継しようということになりました。

しばらくメールでやりとりして、時期は早いほうがいいかなと週末に決定。RAINYさんが日曜は忙しいとのことなので、明日の土曜日の午前にしましょうと決まったのが、金曜日の夕方です。

この時点で、分解中継を公開にするかどうかまだ迷っていました。というのも、そもそもPSTの分解なんてマニアックなこと、何人の人が興味を持つのか?でもまあ、中には見てみたい人もいるかもと思い金曜の夕方にTwitterでアナウンスしたので、またしても直前アナウンスになってしまいました。太陽望遠鏡の場合、改造には危険を伴うのでいつもようなオープンで参加してもらうのではなく、Twitterのダイレクトメールで参加表明してくれた方だけにアドレスをお知らせしました。

それでもだんだん大袈裟な話になってきたので、決定した金曜夕方らか準備に取り掛かります。必要な道具は円筒部分を挟んで回せる工具。パイププライヤーと言うらしいのですが、なぜか自宅にあるはずのが見つかりません。仕方ないので急遽近所のホームセンターでとにかく買いに行くことにしました。田舎でお店が20時には閉まってしまうので、夕食前に行くことに。

ホームセンターでは通常のものより大きく開くタイプのプライヤーを見つけました。普通は直径40mmくらいまでのものが多いのですが、今回70mmくらいまで開くのがあったので、PSTの鏡筒部分や太いエタロン部分でも大丈夫そうです。もう一つキッチン用のキャップオープナーを買ったのですが、結局こちらはなんの役にも立ちませんでした。

IMG_0219

さて、こんなマニアックなテーマなのに、金曜のうちになんと4人もの奇特な方が参加表明してくれました。RAINYさんも他の人を個別に誘っている可能性もありますが、少なくとも私とRAINYさんも入れると6人にはなります。

PST自身は箱にものがきちんと入っていることだけ確認しました。以前到着した時に一度開けてはいますが、まだ太陽を見てもいないので、そもそも稼働するかどうかもわかりません。実際に分解できるかどうかは、臨場感を味わってもらうために、次の日の本番まで何も触らないでおきます。


IMG_0214
まだ箱に入りっぱなしの2台目のPST。

朝も休みの日にしては少し早めに起きて、中継用のカメラの準備をしました。今回は手元をできるだけ広角で綺麗に映そうと、webカメラがわりにEOS 6DにCanon USが開発したWebcam Utilityを使うことにしました。実はこれ6D Mark IIは対応していますが、6Dは正式には対応していません。でも実際には対応外でも使えることをこの前テストしています。ただ、今のところWindowsでしか動かないので、別途Surfaceマシンを撮影用に使うことにしました。録画もこのSurfaceですることにします。他の操作は別途Macでやることにしました。

01_prep
朝の準備の様子。

困ったのは音声です。やはりマイクとスピーカーはMacの方が良いようです。Surfaceではハウリングが起こりやすく、どのマイクをオン、どのスピーカーをオフとか制限が厳しかったのです。記録テストをしましたが、画像は記録しているPCが映しているもの、音声は他に接続されたPCからのものも全て録音することがわかったので、基本マイクとスピーカーはMacのものを使うことにしました。

準備が完了したのが開始時間10時の5分前くらい。最後にコーヒーを用意して、10時ちょうどくらいにPCの前に行くと、Niwaさんがすでに入ってくれていました。程なくして、シベットさん、RAINYさんも入って、Zoom中継の始まりです。と言っても、工具を忘れていたりで段取りが悪くて私の方がドタバタしてしまい、実際の開始は少し遅れてしまいました。メンバだーけ言うと、途中からやくもふさんが遅れて入ってきてくれて、さらにRAINYさん経由でMさんが入ってきてくれました。RAINYさんが他にも何人か声をかけてくれていたようですが、おそらくみなさん忙しいとのこと。かく言うMさんも仕事中とのことでした。あと、開始してからDMを届けてくれた方がいて、私が分解に夢中で気付けなくて参加できなかったので本当に申し訳なかったです。

さて実際の分解ですが、今回RAINYさんの1台に加えて、シベットさんもジャンクPSTを1台手に入れていて、あとは私が2台と、合計4台です。私の最初の1台はすでに分解したことがあるものなので、すぐに外せますし、外して構造を見ることもできます。一旦この1台目をある程度分解して解説します。

その後、他の3台の分解の挑戦です。まずは接眼部から。接眼部は2つ円筒がくっついています。RAINYさんは全然外せなかったとのこと、シベットさんは先のものだけは外せたようですが、もう一つ本体に付いている方は回そうとしても滑ってしまいどうしても外せなかったとのことです。私はと言うと、とりあえず手でひねってみたら先っぽの方は一つ外れました。

PST2

eyepiece2

でも奥のもう一つはシベット さんと同じく、どのように力を入れても外れません。ここで道具の登場です。まず傷つけないように、円筒部にゴムの板を巻き付けます。昔100均で買ったCANオープナーを使いました。そこをパイププライヤーで挟み回します。でもやはり全然捻れません。かなり力を入れてもシベットさんが言う通り滑ってしまいます。

03_0_etalon

そこで秘密兵器です。1台目の分解の時に鏡筒部とエタロンがどうしても外れなくて一週間格闘して、最後にたどり着いたMR.HOBBYの「Mr.ツールクリーナー 改」です。これは模型用ですがかなり強力な溶剤で、筆やエアスプレーの機材を洗う時に使うもので、「模型の塗料剥がしには使わないでください」というものです。プラモデルとかだとプラモデル基材自身を溶かしてしまいます。昔一度、床にこぼしてひど目にあったことがあります。

このMr.ツールクリーナー 改をごく少量、外れない接眼部と本体の間にたらして、数分待ちます。そして再びゴムで保護しながらパイププライヤーで回すと、今度は先ほどまで力を入れなくても外れました。

Mrtools

Mrtools2

eyepiece

eyepiece2

外した跡をみると、接着剤がついていた後があるので、やはり製造の段階で強固に固定されていたことがわかります。また、「Mr.ツールクリーナー 改」が染み込んで乾き切っていない跡が見えるので、やはり接着剤の融解にかなり効果があったものと推測されます。

さらにさらにですが、中のプリズムが相当汚れていました。液体がいくつも飛び散って乾いたようになっていて、外した時に汚れたにしては液体の量が多すぎるので、今回のクリーナーではないと思います。おそらく製造過程でついたものか、考えにくいですが密閉状態で汚れていったものかと思われます。ラッキーなことにアルコールが含まれているレンズクリーナーで拭き取るとすぐに取ることができました。

と言うわけでどんどん進めます。次は鏡筒部分。RAINYさんは全く外せなかったとのこと、シベットさんはエタロンと本体は外れたけれど、エタロンと金色の鏡筒部分が外せなかったとのことです。私はまず手でやってみるとシベットさんとは逆で、エタロンと金色の鏡筒部分は簡単に外れましたが、エタロンと本体が外れませんでした。外れないところは同様に「Mr.ツールクリーナー 改」を垂らして染み込ませます。

03_etalon2

シベットさんも事前情報でMr.ツールクリーナー 改を手に入れていたので同様に進めましたが、量が多すぎてロゴ部分にかかってしまい、塗料が簡単に取れてしまったそうです。

chara
PCの画面にシベットさんのCORONADOのO文字が一部消えてしまったのが映っています。

やはり「Mr.ツールクリーナー 改」は相当強力なので、気をつけて扱う必要があります。染み込ませて待っている間に時間があったので、少し会話になりました。今回はあまり自己紹介とかあらわに時間を取らなかったのですが、この時間が少し自己紹介がわりになっていたでしょうか。

そうそう、これは私が悪かったのですが、今回の改造は太陽を見る望遠鏡ということもあり、一番最初に危険であると言うことを確認してから始めるべきでした。このことを話したのがこの時か、もう少し後だったでしょうか。このブログを見ている方にも必ずお願いしたいです。

太陽望遠鏡の改造は危険を伴います。改造したものを目で見ると失明する恐れがあります。口径を大きくしたりする改造は高温で火災になる可能性もあります。改造の際は危険を認識し、あくまで自己責任で行うようにしてください。このブログはこのような改造をできると言うことは示しますが、決して改造を進めることを目的とはしません。またたとえ事故になったとしても責任を取ることはできません。PSTの改造を調べていくと、いずれ海外の例などで大胆な改造していることを知ることになるとおもいます。同様なことをしようとするときの注意点などを日本語で示すことができればと思っています。

繰り返しになりますが、失明などの恐れがありますので、改造などする際は危険を認識し、自己責任の範囲内で行ってください。私は改造後はアイピースで見るようなことはしていません。全てCMOSカメラで映すだけにしています。

と言うような注意を実際のZoom上でもしました。楽しい趣味でやっていることです。事故など起こしてつまらない思いをしないよう、本当に注意してください。

さて、会話をしている最中にパイププライヤーで「エイ、ヤッ」と回すと、多少力がいりましたが、簡単に外すことができました。さらにその後、鏡筒の先についた対物レンズは、クリーナーなしでプライヤーだけで外すことができました。

03_etalon


全部解体したところでまだ10時40分。12時まで考えていたので、遥かに順調に分解できてしまいました。RAINYさんはパイププライヤーは持っていましたが、Mr.ツールクリーナー 改がなかったこと、シベットさんは逆に、Mr.ツールクリーナー 改は用意していたけどパイププライヤーを持っていなかったことで、今回は分解はこれ以上進めることはできませんでした。やり方は少なくとも伝わったと思いますし、今回3箇所難しかったところを開けることができているので、たまたまと言うことはないはずです。それぞれ後日自分で試してみるとのことでした。

all2


その後はエタロンの話になり、どうやって光の周波数が選別されるのかを解説したりしていました。Niwaさんは完全に理系の方のようで、鏡の反射率で折り返し回数を決めることができるという理屈をきちんと理解してくれていたようです。ここでのキーワードはFSR(エフエスアール、Free Spectral Range、フリースペクトラルレンジ)とFinessse(フィネス)です。FSRでファブリーペローエタロンの櫛形特性の櫛の間の波長が決まり、フィネスでそれ透過波長がどれだけ鋭くなるかが決まります。ブログでも以前ここや、ここでいろいろ解説していますので、興味のある方は是非お読みください。

あ、そうそう、実はNiwaさんとやくもふさんは、そもそもなんでPSTを分解する必要があるのかをまだ認識されていなかったので、そこから解説したりもしました。PSTは口径4cmしかなくて、分解能が公開で制限されてしまうために、鏡筒部分を同じF値の口径の大きいものに交換すれば分解能を上げることができるという話です。

IMG_0215
私の場合、写っている10cmのアクロマート鏡筒にPSTを取り付けて分解能を上げています。

これも話したのですが、分解能を上げるのにはPSTの改造とういうのはおそらく邪道です。現実的にはCORONADOやLUNTの大口径の太陽望遠鏡を買うか、DAYSTARなどのアイピース側につける太陽用エタロンを使うと鏡筒を選ぶことができ大口径化もできます。メーカー保証もあるので、普通はこういったほうが真っ当なやり方だと思います。PSTは入門用なので安価なこと。それでも新品だと10万円以上はするので、望遠鏡としてみたら決して安いものではありません。太陽望遠鏡の中でみると安価な方なので、それを改造した方がコストパフォーマンスよく大口径につなげることができると言うのが元々の動機です。こう言ったことも理解して、PSTの改造に臨むのですが、私の目指すのはC8で20cmの口径の太陽望遠鏡にすることです。

さて、時間があったので太陽望遠鏡にとどまらず、皆さん色々な方向に話が飛んでいきます。中でも盛り上がったのがホタルです。Mさんが多分私のブログのホタルの記事を見て富山にいつか来たいとか発言したのから始まったのかと思います。それぞれの地域での撮影場所の話はもちろん、何時頃光るのか、オスメスの違いや、満月だとあまり光らないとか、Niwaさんがホタルの写真を見せたりと、星からだんだん離れていきます。そのうちなぜかホタルとカワセミの関係の話になり、Mさん得意の野鳥の話になり、RAINYさんや私もキジの写真を見せたりとか、盛り上がりました。

02_member


まだまだ盛り上がりそうでしたが、ちょうど昼の12時になりキリがいいのと、RAINYさんが午後から仕事とのことだったので、ここで頑張って止めたような感じでした。

最近Zoomでの天文談義もさぼっていたのですが、やはりこんなふうにテーマが決まっていた方がやりやすいですね。もしくは、私は場所だけ提供して、適当に話してもらうとかでも逆に良いのかもしれません。今回のメンバーに聞いても、またこんな会を開いてほしいという意見が多かったので、そのうちにやりたいと思います。でも気まぐれなので、あまり期待せずに待っていてください。


まとめ

とにかく、時間内に無事に分解できたのでホッとしているというのが一番の感想です。うまくいかなくて、どこも分解できなかったらどうしようかと思っていました。

なのであとは気楽なもので、私自身も会話を楽しむことができました。皆さん、おそらく楽しんでいただけたのではと思います。Niwaさんはまだ星を始めて一年経っていないとのことで、ずっと孤独でこんな風に話ができたがよかったと言ってくださったので嬉しかったです。

終わった後、自分自身は結構充実していて、でも疲れていて昼からソファーで座ってずっと居眠りしてしまいした。


昨日に引き続き、自宅勤務を利用して太陽撮影です。昼の時間と夕方に撮りましたが夕方の方がシンチレーションが少し良かったみたいです。

16_44_15_lapl2_ap2465_IP_all_combined_cut
  • 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
  • 撮影ソフト: SharpCap 3.2 (64bit)
  • 撮影時間: 2020/6/8 16:44 ser形式でgain 410, 5ms x 1000フレーム中上位80%を使用
  • 画像処理: AS3にてスタック、ImPPGで細部出し、PhotoshopCCで後処理
昨日の画像と比べると、太陽の自転で黒点が右に移動しているのが分かります。

二日に渡り撮影しましたが、大幅な改善はなく、これ以上の分解能がなかなか出ません。昨年撮ったものがこれで、これまででベストのものです。

Capture_09_09_59__09_09_59_lapl5_ap2548_IP

昨年の方がはるかに分解能が出ています。そもそも今見ると、黒点の大きさが全然大きかったこともあります。これ以降、同じ黒点を撮影してもここまでの分解能はでなかったので、おそらくこの日はシンチレーションが良かったのでしょう。

昨年のパラメータを見ながら今日は露光時間を短くしてみたのですが、少し良くなったかもと言うくらいで、大幅な改善は見られませんでした。

焦点距離が足りて無いのと、口径で分可能がリミットされていることはわかっているので、まずはバローで拡大か、もしくはずっと滞っている大口径化を本気で考えた方がいいかもしれません。

アンタレス付近を撮影した際のフラット補正に続き、EOS 6Dで撮影した場合のダーク補正について少し述べます。

元々あまり面白くない内容と思い、お蔵入りしようとしていた記事です。でもNINAの使い方の記事コメントでTKさんが撮影時の温度について述べてくれたので、どこまで意味があるか分かりませんが記事にだけしておこうと思いました。大したことは言ってませんが、何かの参考になれば程度です。

温度変化させ撮影した6Dのダークフレーム

今回ダークフレームは180秒露光で冷凍庫と冷蔵度と室温で適度に出し入れしれ温度の上下を行き来させて撮影しています。撮影できた温度は

-2度:3枚
-1度:1枚
0度:2枚
1度:3枚
2度:2枚
3度:2枚
4度:4枚
5度:4枚
6度:3枚
7度:4枚
8度:3枚
9度:4枚
10度:3枚
11度:2枚
12度:3枚
13度:1枚
14度:3枚
15度:5枚
16度:1枚
17度:18枚
18度:12枚
19度:1枚
21度:1枚
23度:1枚
25度:1枚
26度:1枚

の計89枚です。実際に撮影した順序は温度が上下していますが、それを温度別に並べています。実際にダーク補正で使ったものはこの中のうち11度から17度の34枚です。実際のライトフレームは13度から15度までの温度変化なのですが、ダークの枚数を稼ぐために少し温度範囲を広げています。

ちなみに、この温度はBackYard EOSで測定したものなのですが、この温度情報TKさんのコメントによるとファイルのExif情報として書き込まれているとありました。ところが、EOSの中でも温度情報が書き込まれているものと書き込まれていないものがあるらしくて、6Dは私が探した限りは温度情報はファイルには書き込まれていないようでした。他にもAPTでは温度を読めるという情報もありますが、私はまだ試していません。


撮影されたダークフレームの比較

まず、これらのダークファイルを温度が上がっていく方向で動画にしてみたのですが、Youtubeにアップした時点で最初だけブロックノイズが発生し、うまくいきません。まあ、動画で見てもあまり得るものはないので、諦めて幾つか比較するだけにします。

一番温度の低いものをオートストレッチしたもの
Blink00004

と、一番温度の高いものを、(一番温度が低いもののオートストレッチのパラメーターで)ストレッチしたもの
Blink00089
です。この2枚を比べると明らかに温度が高い方が明るく、ノイジーなことがわかります。温度が低いときには縦横の線が見えて、温度が高くなるとその線が熱が上がったことによるノイズで覆い隠されているという状況です。


スタックしたマスターダークの様子

次に、実際のダーク補正に使った、55枚をスタックしたマスターダークフレームです。

masterDark_BINNING_1_EXPTIME_181_integration_RGB_VNG_cut
ランダムノイズがスタックでルート55分の1に減少し、固定ノイズが残ったような状態です。これを見ると、横縞はランダムノイズ成分が多く、縦縞は固定ノイズ成分が多いことがわかります。これはバイアルファイルを見ることでもわかります。

下が、同ISO800で露光時間最小の1/4000秒で100枚撮影してスタックしたマスターバイアスになります。

20190206_bias_6D_ISO800_s4000_x100_integration_RGB_VNG_cut
バイアスノイズは縦縞が多く、これがマスターダークに乗っかっていることがわかります。

上2枚の比較は、オートストレッチ時にパラメータが違うので直接の比較はできません。マスターバイアスのパラメータでマスターダークを表示させたものは直截比較ができるはずで、以下がそれになります。

masterDark_181_integration_RGB_VNG_calibrted_to_master_cut
マスターバイアスに比べて、相対的に青味がかった横縞成分のダークノイズが乗っかっていることがわかります。


輝点ノイズの傾向と、温度変化で出てくるノイズ

次に、撮影時RAWと同時にJPEGで保存されたダークフレームを動画にしたものです。


JPEG動画の方は比較的理解しやすいです。
  • まず、EOSのDIGICエンジンで、背景の細かいノイズがものの見事に真っ黒になっています。
  • ポツポツとある輝点のはホットピクセルに相当するものだと思います。
  • 輝点も固定されたものと、ランダムなものがあるのがわかります。
  • 最後にノイズがバッと増えるのがわかりますが、これが温度が高くなった時です。
  • 不思議なのが、温度が9度前後のところに一枚だけノイズが格段に大きいものがあります。もしかしたら途中光が漏れた可能性が完全には否定できませんが、これ一枚だけというのもあまりありそうでない話で、それよりも冷蔵庫や冷凍庫への出し入れの際に急激な温度変化が起こって、読み取り温度と実際のセンサーの温度が違った可能性の方が高いと思われます。
結局、何が正しいかはここでは決着はつけられないのですが、一つ言えることは、たとえ温度が問題ないように見えてもノイジーなダークフレームが混ざる可能性は否定し切れないということです。今回はこの画像は必要な温度外にあったので使いませんでしたが、ダーク補正の前に一応念のためにおかしなファイルができていないかは、確かめた方がいいということくらいは言えるのかと思います。



まとめ

大した内容ではないですが、一応まとめます。
  • BackYard EOSで記録された温度は、必ずしもセンサーの温度と一致はしていない可能性が高い。 
  • 撮影された個々のダークフレームにはバイアスノイズ+ランダムなノイズ+固定されたダークノイズ(固定されたホット、クールピクセル含む)
  • スタック(他数枚を加算して、平均化されたという意味)されたマスターダークにはバイアスノイズ+スタック枚数のルート分の1されたランダムなノイズ+固定されたダークノイズ(固定されたホット、クールピクセル含む)
と、今回せいぜい言えるのはこれくらいでしょうか。

こうやって考えると、ダーク補正には輝点ノイズを除去するという役割が大きく、他には「ある温度である長時間露光した時の固定ノイズ」を補正するという役割があるはずですが、今回の結果ではあまりあらわにはその状況を表すノイズだけを可視化するには至っていません。マスターダークからマスターバイアスを除去した画像がそれになるはずですが、うまく除去する方法がわかりませんでした。仮にうまく除去できたとしても、それが本当に固定されたものなのか、ランダムノイズが消し切れずに残ったものなのかは切り分けは難しいでしょう。

もっというと、今回見せた画像は全てPIのオートストレッチで炙り出して初めて見えた画像です。あぶり出さなかったら、全く見えず効果の程は全然わかりません。ではダーク補正は見えていないので効果はないかというと、もちろんそんなことはなく、欲しいライトフ画像も炙り出して得られるもので、その結果ノイズが浮き出てきて、その状態でのダークノイズの除去は効果があるはずです。

でも今回は全部定性的な話のみで、定量的には何も示せていません。もう少し評価方法をいろいろ考えてみたいと思います。

あまり大した結果を示していなくて読んでいただいた方には申し訳ないのですが、ノート程度と思っていただければありがたいです。


久しぶりに少しだけ外に出て撮影しました。といっても、通勤途中の道から5分ほど山側に行っただけの場所で、自宅からも20分くらいと、遠征というには近すぎで近征といった方がいいかもしれません。

IMG_5538_all6

  • 撮影地: 富山県富山市, 2020年5月14日0時36分
  • EOS 6D(HKIR改造, ISO6400, RAW), 露出30秒、固定撮影
  • SAMYANG 14mm, F2.8  ED AS IF UMC
  • PhotoShop CC等で画像処理 
山あいの田んぼと天の川で、一枚撮りです。一年のほんの短い期間にだけ撮れる、田んぼに映る天の川で、2年前から狙っていてなかなか実現できなかったショットです。最低限、反射した天の川の色は出たので一応満足です。

撮影日の前日までは月が出ていて天の川は厳しく、撮影日の次の日から雨、とギリギリで選んだ一日でした。事実、天の川の上のを待って撮影開始で、撮影できたのはほんの少しの時間でした。天の川が上にあがり切る前に月が出かってきて、山の際が明るくなってきて終了です。正味40分くらいでしょうか。

惜しむらくは、鉄塔と電線が天の川にかかってしまったところでしょうか。撮影している最中は暗くて全然気がつきませんでした。画像処理の段階で「あーっ!」と。

水が流れていて水面が完全に落ち着いていないので、反射させてもイマイチ明瞭になりません。また、田んぼの反射は暗く、ISO6400としましたが、それでもまだ足りないかもしれません。このレンズではここら辺が限界なのかもしれません。もう1-2段明るレンズが欲しくなりそうですが、これはまたいつか。

画像処理をして出てきた反省材料をもとに、できるならもう一度撮影に行きたいですが、天気がしばらく悪そうなので、苗が伸びてしまうでしょう。一年にほんの何日かのチャンスでした。

M13でのTSA-120とVISACの比較から、どうやら単純にはVISACの方が分解能が上のようです。以前、TSA-120とASI178MCで全く分解能のでなかったM51を、連休中にVISACで再度撮影してみました。




今年初稼働のVISAC

そもそも、TSA-120での撮影の時は透明度も全然よくなくて、風がかなり強く鏡筒が揺れていたので、出来上がりはボケボケ状態で、無理矢理炙り出したような状況でした。焦点距離が900mmと短いので、M51は結構小さく出てしまいます。そこでセンサーサイズが小さく、分解能を出す意味でピクセルサイズが小さいASI178MCを使ったのですが、感度がASI294MCとかに比べると4分の1くらいなので、淡い星雲には不利に働いたのかと思います。

さて、今回は焦点距離が2000mmと倍以上になりASI294MCで感度もいいので、前回よりも少なくとも有利なはずです。口径も120mmから200mmになり光量も2.7倍くらいになるので、それも有利に効くはずです。その一方、これまでの経験からシリウスBトラペジウムではTSA-120の方が有利だったように、星像のシャープさという点ではもしかしたら不利な点が出てくるかもしれません。

さて、この時の撮影用のソフトはまだN.I.N.A.ではなく、APTを使っています。実際にはM13より以前に撮影しています。この日は透明度もそれほど悪くなく、風もたいしたことありません。


やっと画像処理

M13の方を先に処理し出してしまったので、M51の画像処理は後回しになってしまってました。週末の日曜になってやっとやる気が出てきました。

まず撮影した結果をそのままRAWで見てみます。おーっ!一枚でも解像度はすでに前回よりはるかに上っぽいです。

L_2020_05_11_21_28_11_Bin1x1_300s__15C_RGB_VNG

でも少し拡大してみると、

L_2020_05_11_21_28_11_Bin1x1_300s__15C_RGB_VNG_cut

あれ?おにぎり星像、また出たか!? 
M13の時は大丈夫だったのに〜!?
夏になると出るのでしょうか?

しかたないので、三角星像は画像処理で何とかすることにして、とりあえず進めます。

スタックまではいつものPixInsightです。今回もダークは以前の使い回し、フラット補正はサボってなしです。あ、一つトラブルがありました。最初、BatchPreprocessingが途中でスターアラインメントのところで止まってしまったのです。探ってみると、Debayerで色がおかしく出てしまています。よくわからないので、マニュアルで最初から探っていくと、どうやら一番最初のCalibrationのダーク補正のところでおかしくなっているようです。

心当たりを探ってみると、今回StickPCではなく、もっとパワーのあるSurfaceマシンで撮影して、その際APTを新規に入れたものを使ったのです。その際、オフセットの値をきちんと確認しなくて、小さな値を入れてしまっていたことが原因です。ダークファイルは使い回しで、そのオフセットはライトフレームよりも大きかったのです。ダーク補正をする際に、大きくオフセットを引きすぎてRGBのうちRとBの背景が0より小さくなってしまって、完全に緑がかった色になってしまっていました。

ここでどうするすればいいか、困ってしまいました。結局やったことは、PixInsightのHistgramTransformationの「shadow」を上げてmaster dark frameのオフセットを小さくしてみたことです。

dark_offset_cut

画面はわかりやすいようにDebayerしてカラー化してオフセットを取っていますが、実際にはBayer配列のままやっています。でもこの方法で本当に正しいのかよくわかりません。いずれにせよ、これで作ったmaster dark frameでダーク補正をすることで、背景が真っ暗になるようなことはなくなりました。そのままBatchPreprocessingでも最後まで処理できるようになりました。

その後、ABEとPCCで処理し、ArcsinhStretchで途中までストレッチして、最後はHistgramTransformationでストレッチしてPIはおしまいです。

次のトラブルは、StarNet++があまりうまくいかないことでした。大きな星は分離できてますが、細かい星がほとんど分離できません。

light_BINNING_1_integration_ABE_PCC_AS_SNP

light_BINNING_1_integration_ABE_PCC_AS_SNP_cut

何が原因か知りたかったので、とりあえず今回は2つ試して見ました。
  1. 一つはもう少しストレッチして明るくしてからStarNet++をかけて見ましたが、こちらはほとんど影響なしで分離できる星は変わりませんでした。
  2. 次にやったのが、MorphologicalTrasnformationで三角を丸に直してからStarNet++をかけて見ました。そうすると、もう少し分離でき流ようです。どうやら星の形(真円に近いという意味)を見分けて判断していることが分かります。
でも結局はかなりMorphologicalTrasnformationをかけなくてはならず、星雲部分や背景まで崩れてくるので、こちらも適用は諦めました。結局StarNet++で大きな星だけが分離できた状態で画像処理を進めました。その代わりに、分離できた分だけの恒星部の画像を作って、それをMorphologicalTrasnformationで三角になったのを少し緩和しました。


結果

画像処理の結果です。

「子持ち銀河M51」
light_BINNING_1_integration_ABE_PCC_AS_all_PS3_cut
  • 撮影日: 2020年5月13日21時22分-23時27分
  • 撮影場所: 富山県富山市下大久保
  • 鏡筒: Vixen VC200L
  • 赤道儀: Celestron CGEM II
  • カメラ:  ZWO ASI294MC Pro + サイトロン QBP (37.5mm)
  • ガイド: PHD2 + f=120mmガイド鏡 + ASI290MMによるディザリング
  • 撮影: APT、ゲイン220、温度-15℃、露光時間300秒x26枚 = 2時間10分 
  • PixInsight、Photoshop CC、StarNet++、DeNoiseで画像処理

今回はかなり分解能も出ています。M101に続いて、焦点距離の長い口径の大きい鏡筒を使えば、光害地でQBPを使って、もう少し小さい系外銀河の撮影もそこそこ可能だということが分かりました。

画像処理でVISAC特有の三角星像もそこまで目立たないくらいにはなりました。でも、前回のM13で三角になることはなくて、なんでM51は三角になったのでしょうか?赤道儀の向きにも依存しているのかもしれません。もしそうだとすると、光学的な問題というよりは、メカ的な振動の可能性もあり得ます。こちらはもう少し調べてみます。


まとめ

富山の明るい北の空で、何とか系外銀河を狙う目処がやっとついてきました。おにぎり星像はまだ問題ですが、四隅で流れるようなことはないので画像処理の範囲である程度補正することはできます。それでももう少し、根本的に何が原因か探りたいと思います。


前回のTSA-120に引き続き、VISAC (VC200L) でM13を撮影してみました。




撮影時の様子と結果

と言っても撮影したのは前回の画像処理をする前。なので、反省点は生きていません。撮影条件なども基本的には同じです。

大きく変わったのは、鏡筒はもちろんですが、撮影時間を3時間以上と大幅に増やしたこと。まあこれも増やしたと言うよりは、放って置いたら3時間経ってたと言うのが正しいので、3時間に「増えてしまった」と言った方がいいのかもしれません。あと、撮影にN.I.N.A.を使ってみました。結構よかったので、これは次の記事でレポートします

撮影時に気づいたことといえば、TSA-120は鏡筒自身が長いので時間が経つとCMOSカメラ側が三脚に当たって、それで撮影が終わることが多いのですが、VISACは焦点距離が長いのに物理的な長さは短いので全然大丈夫なことです。実際、M13が天頂を超えてしまって、あーもう当たってるかもと思って急いで見に行ったらまだ全然余裕で、その後30分くらい撮影を延長しました。

撮影結果です。

light_BINNING_1_integration_ABE_ABE_PCC_STR_PS_decom3
  • 撮影日: 2020年5月14日21時9分-5月15日0時48分
  • 撮影場所: 富山県富山市下大久保
  • 鏡筒: Vixen VC200L
  • 赤道儀: Celestron CGEM II
  • カメラ:  ZWO ASI294MC Pro + サイトロン QBP (37.5mm)
  • ガイド: PHD2 + f=120mmガイド鏡 + ASI290MMによるディザリング
  • 撮影: N.I.N.A.、ゲイン220、温度-15℃、露光時間300秒x38枚 = 3時間10分 
  • PixInsight、Photoshop CCで画像処理

中心部です。

light_BINNING_1_integration_ABE_ABE_PCC_STR_PS_decom3_cut



画像処理について

画像処理をした後の、いくつかの反省点と検討事項です。
  • StarNet++を試しましたが、相当明るい構成のみを一部分離できただけで、使い物になりませんでした。球状星団には向いていないです。
  • 背景ノイズを消す目的で試したのですが、相変わらずDfine2もDeNoise AIも微光星が崩れしまって、悪影響の方が大きいです。今回も使いませんでした。
  • 露光時間が長いので背景ノイズが滑らかになり、微光星とはかなりはっきり分離できています。逆に一番の問題は、露光時間が長いのでやはり星像にシャープさが無いこと。シャープさを出すために、Sharpen AIとNik collectionのSharpner Proとか色々試しましたがほぼ全滅で、唯一まともだったのがPixInsightのDecombolutionでした。ちなみに、月とかでRegistax代わりに使うMultiscaleLinearTransformも背景ノイズが増えたように見えるのでダメでした。
  • Decombolutionはまだあまりパラメータとか理解できていないので、ほぼデフォルト。Wavelet layerはデフォルトの2つだと不十分なようで、4つに増やしました。他にかなり効いたところがDeringingです。これもデフォルト設定ですが、オンにすると背景のノイズの崩れ具合がかなり改善されました。このおかげでシャープさが少し回復したのかと思います。
  • まだ口径200mmの分解能には迫っているとは思えません。特に明るい星が肥大化してしまうのはコントラストなども関わってくるので、難しいです。
  • 具体的に言うと、星が密になる境のあたりに3つ赤い星が固まっていて、一番外側の星の横に青い小さな星があるのですが、この3つの星がどうしてもくっつきがちです。シャープな画像を見ているともっと分離しています。次に短時間露光を試すときに、ここの分解能を出せるのかどうかがポイントかと思っています。
  • 以前問題になった、星像おにぎり化現象、一旦は出なくなったのですがはたして今回はと言うと、とりあえず星像を見る限り丸で、どうやら大丈夫なようです。でもこれまだ、調整不足で星像が肥大化して見えなくなっただけの可能性もあるので、結論は先送りです。

背景について

背景をわかりやすくするためにガンマを上げたものを載せておきます。

light_BINNING_1_integration_ABE_ABE_PCC_STR_PS_decom_gamma2

微光星とノイズがはっきりと見分けがついているところが今回進歩したところでしょうか。

その一方、よくみると背景に黒いシミのようなものがたくさんあるのがわかります。これがどこから来ているのか不明です。周辺減光を見てもわかりますが、今回フラット補正をしていないので、フラット補正をしたらうまく取れるかもしれません。まだフラット補正に絶対の自信がなく、出来る限り躊躇してしまっています。きちんと検証するいい機会なのかもしれません。


TSA-120の画像とVISACの画像の比較

面白いのはここからです。M13の画像をTSA120とVISACの場合で比較してみました。日にちも条件も違うので、完全な直接比較にはならないのですが、いくつか面白いことがわかりました。わかりやすいように、中心部の画像の右上4分の1を切り取って並べます。左がTSA-120、右がVISACになります。

detail_comp_TSA120_VISAC

まず、分解能についてですが、VISACの方が圧勝です。そもそも焦点距離が倍以上長いので、同じCMOSカメラで撮影した場合焦点距離の長いVISACの方が有利です。また、VISACの方が撮影時間3時間以上と3倍近い時間をかけているので、背景ノイズが小さくなっていて、微光星がよりはっきりと分離されています。
一方、明るい恒星に関しては隣同士の距離がTSA-120でもVISACでもあまり違いがありません。ここら辺はトラペジウムのE、F星がTSA-120では余裕で見えてVISACでは見えたことがないというところに通じるのかもしれません。もちろん、両撮影とも5分と露光時間が長いので、共に明るい星が肥大化してしまった可能性もあります。

星の色についてですが、基本的に白、オレンジっぽい赤、緑よりの青の3つに分かれるのは前回と同じです。赤と青がバラバラに散らばっているので、収差とかではなさそうです。また、どの星がどの色になるのかの再現性はあるようです。QBPのせいかなとも思ったのですが、他の方の画像を見ても同じように3種に分かれているのが多いです。やはりフィルターが入っているのかとも思ったのですが、Wikipediaの写真や、NASAの写真も同じような傾向です。これは一般的にこれで正しいのか?これも課題の一つです。

VISACの星像が横に伸びてしまっています。光学系のせいなのか、撮影時の流れなのか不明ですが、解決しなくてはダメそうです。TSA-120は流石に真円に近いです。

次に、左上のICIC4617周りを比較してみます。左がTSA-120、右がVISACです。

comp_IC4167

調べてみるとIC4617が15.14等級だそうです。Stellariumが18等級までデータを持っていて、改めて画像を見ると17等級後半とかは余裕で見えています。例えば、IC4617の右上にある3つ並んだ星の一番遠い矢印で指しているのが17.8等級です。VISACだと余裕ですが、TSA-120だとギリギリ見えてるかどうかというところでしょうか。

VISACはさらに暗い星が見えているようですが、もうデータがないので何等級かわかりません。きちんとデータと比べて限界等級を知っておきたい気もします。


まとめと、今後の課題

さて、VISACによる3時間撮影で、微光星の分解能は格段に上がりました。でも明るい恒星の肥大問題はまだ存在しているようです。こうやって考えると
  • VISACで10秒クラスの短時間露光撮影
  • TSA-120でシンチレーションのいい日に3時間クラスの長時間撮影
のような方向で攻めるのが次の目標でしょうか。でも、シリウスBとかトラペジウムとか考えたら、
TSA-120で10秒クラスの短時間露光撮で他数枚というのが手持ちの機器では解なのかもしれません。


 

球状星団を撮影するのは初めてになります。今回、ヘルクレス座の球状星団M13をTSA120を使って撮影してみました。全天で最も美しい球状星団と言われています。


初の球状星団撮影

連休初日に入るこの日の夜、天気は悪くなく、夜中から天の川を撮影しようと思っていたのですが、それまでの繋ぎでM13を撮影してみることにしました。よく考えたら、球状星団をまともに撮影するのは初めてのことです。もちろん、眼視や電視観望などでの簡易撮影などはあります。それでも時間をかけてまじめに撮影するのは初めて、いろいろわからないことがありそうです。
  • そもそも、撮影時間はどれくらいがいいのか?星雲ほど長くなくていいのか、それともやはり長ければ長いほどいいのか。
  • 1枚あたりの露光時間はこれまで通り5分でいいのか?
  • QBPはあってもいいのか?無いほうがいいのか?

天の川が出てくるまで1時間ほどあります。最初なのでとりあえずこれまでの星雲撮影のセッテングをベースとして、撮影時間を1時間としてみました。

撮影は順調。PHD2とAPTで、ガイドも含めて特に問題はなかったです。ちょうど同じ時間帯に、あぷらなーとさんもM13を狙っていたみたいです。


画像処理と結果

球状星団の画像処理も初めてのことで、まだ全然慣れていません。疑問だらけで、また太陽映像に取り掛かっていたこともあり、時間がかかってしまいました。

星雲の場合と違って、いじればいじるほど処理の跡が目立つような感触です。なかなかごまかしが効かない、素材の出来具合がそのまま処理後の出来に直結するような気がしました。とりあえず処理した結果です。



「ヘルクレス座球状星団M13」
light_BINNING_1_integration_ABE_PCC_STR2_cut
  • 撮影日: 2020年4月29日0時24分-1時23分
  • 撮影場所: 富山県富山市下大久保
  • 鏡筒: Takahashi TSA-120 + 35フラットナー + サイトロン QBP (48mm)
  • 赤道儀: Celestron CGEM II
  • カメラ:  ZWO ASI294MC Pro
  • ガイド: PHD2 + f=120mmガイド鏡 + ASI290MMによるディザリング
  • 撮影: ATP、ゲイン220、温度0℃、露光時間300秒x11枚 = 55分 
  • PixInsight、Photoshop CCで画像処理
中心部です。

light_BINNING_1_integration_ABE_PCC_STR2_center

今調べたら簡易撮影では、星を始めて一番最初に撮影したメシエ天体がM13 M3(2020/5/16訂正:玄さんのコメントのおかげで4年を経てM3と気付くことができました。玄さん、どうもありがとうございました。)でした。星を始めて、一眼レフカメラを手に入れてすぐのM13 M3がこれ。1枚撮り、中心からずれてる、星がぶれてる、画像処理も何もしてない。さすがにこれを見ると、4年間で進歩したと思えます。でも望遠鏡とカメラでメシエ天体が写っただけでも、ものすごく嬉しかったこと覚えています。

IMG_0326



反省点色々

最初は、初めてにしてはそこそこ中心部まで見えたのかなと思っていました。でもやはりまだまだですね。以下、反省点です。
  • 一つ一つの星像が大きい。もっと分離してもいいはず。
  • 星雲みたいに背景を出す話ではないので、構成を分離するStarNet++が意味をなさないはずです。今回は試すこともしませんでしたが、背景のノイズを減らすのには役に立つかも知れません。今後の課題とします。
  • 背景のノイズを無くそうと、DeNoiseやDfine2も試しましたが、見事に恒星の不自然さを強調します。今回は試しただけで、結局使いませんでした。
  • 炙り出していくと、背景ノイズがまだ多いです。今回はトータルで1時間弱の撮影だったので、もう少し総露光時間を増やしていいかもしれません。
  • すでに炙り出しすぎの感もあります。中心部から少しずれたところなんかは、微光星なのかノイズなのか見分けがつかなくなってきます。
  • 明るい恒星の裾部分の階調が少し不足しています。微光星を出そうとするとこうなってしまいます。もう少し中心部の微光星を抑えても良かったかも知れません。
  • 同様に、左上に写っている銀河も階調不足の感があります。
  • 中心部の画像を見ると、色が白、オレンジ、青緑と3系統にはっきり分かれています。現実は多分そんなことはないので、何かおかしな画像処理過程が入っているようです。それともQBPのせいでしょうか?
  • やはりまだ決定的に分解能不足です。というか、星が肥大化しています。これは画像処理以前の撮影時の問題です。
画像処理以前のこととして、決定的だと思ったのは、一枚の撮影時間の5分が長すぎたではないかということです。長時間露光はどうしてもブレが積分されるので星像がボケてしまいます。もちろんシンチレーションとか風の揺れによるのですが、1枚は1分程度に抑えて、枚数を増やした方がいいのかも知れません。

揺れに関して少し考えてみます。撮像の揺れ時間スケールで見ると
  • 秒以下の揺れ: シンチレーション、地面の揺れ、風による機材の振動
  • 1秒程度の揺れ: 風
  • 10秒周期以上の揺れ: 赤道儀のピリオディックモーション、機材のたわみ
などがあります。
  • この中で改善できるのは10秒以上の揺れのみ。オートガイドです。それでも1時間オーダーではたわみが問題になってきます。
  • 1秒から10秒程度の揺れはオートガイドで多少は抑えることができますが、速い揺れほどその効果は小さくなります。
  • 秒以下は今のところ打つ手なし。AOを使うことで、シンチレーションみたいな画面の中で揺れるもの以外は改善できます。でもAO高いです。自分で作ることを考えた方がいいかも知れません。
このように考えるとすぐにわかるように、一枚あたりの露光時間を1分程度に短くしても大した効果はありません。ただ、揺れの大きさで考えると、突風などの突発的事象で星像が肥大することはあり得るので、露光時間を短くしてそれらの揺れの大きいものを省くことはできます。ラッキーイメージの考え方ですかね。

さらに、カラーCMOSカメラで撮影していることも分解能を低下させている原因の一つです。モノクロの冷却CMOSカメラでそこそこのセンサー面積のものをそろそろ本気で考えた方がいいのかも知れません。

少なくとも今回の結果は、TSA-120のが持っている光学的な分解能には全く達していないと思います。


おまけとまとめ

最後にいつものアノテーションです。少しだけ斜めになってました。念のため再度ImageSolverで計算したら回転のズレ結果は0.41度でした。上が北で、経線が縮まっていくので上の方が間が小さくなっていまるので、より斜めに見えてしまっているようです。

light_BINNING_1_integration_ABE_PCC_STR2_Annotated

本当はこの撮影の後に天の川が登ってくる時間になり、中心部の干潟とか三裂星雲を狙おうとしていたのですが、外に出たら曇り。この日は撤収しました。

画像処理まで進めて、まだまだ改善の余地がたくさんあることがわかりました。球状星団は撮影時の条件がそのまま出てごまかしが来なさそうです。今回の撮影の後、もう少し試したくて、別の日にVISACで長時間撮影してみました。 これはまた次の記事で書きます。


 

M101に引き続き、TSA-120での単体銀河撮影の第2段、M51子持ち銀河です。


ピクセルサイズの小さいASI178MCで分解能を稼ぐ

M101よりだいぶん小さいので、ASI294MCで撮影すると

Stack_21_17_47_16bits_15frames_192s
のように、かなり小さく写ってしまいます。

しかもピクセルサイズが4.6umと大きめなASI294MCでは、解像度が足りなくてTSA-120の分解能は生かせきれないことが月とPowerMATEを使った検証でわかりました。

そのため、分解能を稼ぎたくてASI178MCで撮影してみたというのが今回の主題です。

でも実は今回の撮影は、上の分解能検証よりも先に済ませてしまっています。ASI178MCで撮影したものの妥当性を知りたくて上の検証をしたというのが実際です。結局、4倍バローを持って分解能は良くなったとしても、明るさが16分の1になるので厳しいというのが結論です。なので、口径を大きくして明るくして、焦点距離を上げてカメラの分解能を活かす方向で、系外銀河に関してはVISACを用いることになっていくのかと思います。

まあ、気を取り直してTSA-120とASI178MCで撮影したM51を処理してみたいと思います。


撮影状況

撮影は先週土曜日のことなので、1週間近く経ってしまってます。もう結構忘れてしまっていますが、透明度は良くなく、北極星がかろうじて見えるくらいでした。しかも風がかなり強かったです。最近もそうですが、春なのでしょうか、なかなか透明度がよくなりませんし、風が強い日が多いです。晴れているのに北極星が見えない日も多いです。

撮って出し(300秒1枚露光をDebayerしてAutoStretch)だとこんな程度です。おそらく風のせいでしょう、星像が肥大してしまっています。

L_2020_04_25_21_04_01_Bin1x1_300s__21C_RGB_VNG

まあ、それでも一応写ってはいますね。あと炙り出すと178はアンプグローがかなりひどいです。しかも右上、右下、左下と3方向。ホットピクセルもひどいです。

結局今回は300秒露光を22枚で、トータル1時間50分の撮影。その後ダークを同条件で30枚撮影しました。


画像処理

画像処理は結構手抜きです。手抜きと言う意味は、
  1. 中心部のみを使っているのでフラット補正はそもそもあまり必要ないことと、長時間露光フラットはむしろ補正しない方が縞ノイズ回避できることがわかっていること、短時間フラット補正もイマイチまだ正しいかどうかわからないので、いずれにせよフラット補正はなし。
  2. また、UTOさんのコメントにより、Optimizeオプションのないダーク補正は、バイアス情報を含んで補正しているので、バイアスファイルも撮影せず。
と言う意味です。アンプグローが激しいので、ダーク補正だけはしっかりやります。

処理はいつものようにPixInsightでBatchPreProcessingですが、問題点が一点。星の数が少ないせいか位置合わせがうまくいかなくて、マニュアルでStarAlignmentをやり直しました。その際、「Star Detection」の「Noise Scales」を2に上げたらうまく行きました。ノイズスタック直後のオートストレッチ画像です。

integration

アンプグローがほぼ無くなっているところに注目です。バイアスノイズっぽいのも出ていません。カラーバランスですが、赤が小さく出てしまっているようです。ASI294MC Proの時とは逆のセンスです。

ここまできたら次はStarNet++。でも今回あまりうまくいきませんでした。明るい星は分離できるのですが、暗い星がうまく分離できません。おそらく風のせいで星像が甘いため分離できないのだと思います。これってStarNet++の弱点なんですかね。以前、M57やM1で試した時は全く分離できないこともありました。長焦点で星像が甘くなるとうまくいかなくなるのが一つの特徴かもしれません。

仕方ないので、一部分離できた状態でPhotoshopに渡します。ここからは適当に炙り出して、Dfine2とDeNoiseで適当にノイズをごまかして、ブレた端をトリミングして出来上がりです。

integration_PCC_AS_HT_SNP3_cut
  • 撮影日: 2020年4月25日20時48分-4月17日22時53分
  • 撮影場所: 富山県富山市下大久保
  • 鏡筒: Takahashi TSA-120
  • 赤道儀: Celestron CGEM II
  • カメラ:  ZWO ASI178MC
  • 撮影条件: ゲイン220、温度20℃、露光時間300秒x22枚 = 1時間50分 
  • フィルター: サイトロン QBP (48mm)
  • PixInsight、StarNet++、Photoshop CC、DeNoise AIで画像処理

まとめ

最後まで仕上げましたが、恒星はぼやっとしてるし、星雲は細部が出ない出ない。口径、ピクセルサイズ、透明度などもまだ問題がありますが、今回の一番の原因は風でしょう。これはリベンジ案件です。いつか取り直します。まだ未処理物がいくつか残ってます。連休中にのんびりやります。


2020/5/17追記: VISACで撮影し直しました。





このページのトップヘ