以前から興味があったラッキーイメージングを始めようと思っています。必要そうなものは大口径の鏡筒、感度のいいCMOSカメラでしょうか。

とりあえず手持ちのMEADEの25cmのシュミカセと、新カメラASI294MC Proを投入します。初めての冷却カメラは、実はこのためでした。ターゲットは明るい星雲など。目的はどれだけシンチレーションを回避でき、微細構造を出せるかです。

今回はシンプルなテストで、ラッキーイメージングがどれくらい効果を期待できそうなのか、自分の環境でメリットはあるかなどを、まずはざっくりと知りたいと思います。



今回使った機材です。

• 鏡筒: MEADE LX-200-25 （口径254mm、焦点距離1600mm、F6.3）
• 赤道儀: Celestron CGEM II
• センサー:  ZWO ASI294MC Pro (ただし冷却機のは使用せず)
• 電子ファインダー: ASI178MC + 50mm, f1.2ノーブランドレンズ
• 対象: オリオン座 M42、トラベジウム周辺
• 撮影ソフト: SharpCap 3.2 (64bit)

ラッキーイメージングは短時間撮影が特徴の一つなので、オートガイドもディザーも当然無し。ケーブルもカメラとPCを繋ぐだけのシンプルなものです。

MEADE25cmを出すのは久しぶりだったので、少し手入れしました。一番の懸念は赤道儀との固定で、これまでビクセン規格の細いアリガタを使っていたのですが、以前スターベースでLosmady規格の幅広のありがたを手に入れたので、これを新たに取り付けました。実際、CGEM IIに取り付けると、ずいぶんと楽に取り付けができ、位置調整もスムーズに行うことができました。やはり流石にこのクラスだと幅広の方が安定していて、調整している最中も安心感があります。


夕方に鏡筒を赤道儀に設置して、暗くなるのを待ちます。極軸はASI178MCを使って50mmの焦点距離で、SharpCapのPolar Alignment機能で合わせただけです。自動導入も適当だったので、電子ファインダーがわりのASI178MCを使ってマニュアルでM42を入れました。極軸があっているのでとりあえず入りさえすれば、あとはほとんどずれることもなく、なんとかなります。

準備をしていると、ちょうどピント出しをしているくらいにかんたろうさんがやってきました。 長野から富山への移動の途中で寄ってくれたみたいです。そこからずっと一緒に試していました。



今回はSharpCapを使い、3つの条件で撮影しました。画素数はASI294MC Proの最大サイズの4414x2822ピクセルになります。露光時間、ゲイン、撮影枚数は以下の通り

1. 露光時間: 0.1秒、gain: 570(max)、撮影枚数5000枚
2. 露光時間: 1秒、gain: 370(maxの10分の1)、撮影枚数500枚
3. 露光時間: 10秒、gain: 170(maxの100分の1)、撮影枚数50枚

露光時間をそれぞれ10倍づつ変えていって、出来上がりの明るさを同じになるようにするため、ゲインで10分の1づつなるように調整しています。1番のゲイン570はあぷらなーとさんの解析によると高すぎてデータが欠落するようなので、損をしているはずですが、最初のテストなのでとりあえず一枚あたりの明るさが同じになることを優先しました。

撮影枚数はトータル時間が同じになるようにこれも10分の1づつ調整します。ちなみに、5000枚のファイルは114GBと凄い大きさになりました。これでもトータル時間わずか500秒、10分いかない程度です。10FPS程度出ていたので、実際の撮影時間はほぼそう露光時間と同じ500秒程度でした。

撮影中Darkだけはリアルタイムで補正しました、0.1秒露光のものは64枚、1秒のものは16枚、10秒のものは8枚のdarkフレームをスタックしてSharpCap上で撮影時に補正しています。

保存形式は16bit RAWのserの動画ファイルとなります。

当日のシンチレーションですが、目で見ても恒星が瞬いて見えたため、決していい方ではないです。透明度はそこそこ良かったです。



まだあまりよくわかっていないので、とりあえずAutoStakkert3でスタックし、上位40％を使用しました。この40％については、今の所なんの根拠もありません。

さすがに0.1秒露光の5000枚の処理は1時間近くかかりました。惑星の時にはこんなにかからないので、やはり画素数が多くなると途端に処理が大変になります。



スタックして出来上がった画像のトラベジウム部分を、まずはなんの処理もせずそのまま拡大してみます。

0.1秒露光:

1秒露光:

10秒露光:


トラペジウムをよーく見比べると、一応ですが、露光時間が短い方が恒星間の隙間の距離が大きくなっています。でも「え、わずかこれだけ？」というレベルです。ラッキーイメージのシンチレーションを軽減するだけの価値がないレベルの結果です。どうやらいろいろ試す以前に、そもそも中心部での星像がどれだけ点像になるかの議論が必要そうです。

ピントの合い具合にもよるでしょうし、光軸調整もあまりしていなかったので、それも問題でしょう。さらに、シュミカセで副鏡があるために中心部分が遮蔽されMTFが落ちてしまうのも避けられません。また、画像処理している途中で気づいたのですが、撮影時すでにトラベジウムの恒星の中心部分がが0.999とほぼサチってしまっています。これだとそもそもの径を定義するのさえ、うまくできなくなってしまいます。MEADE以外にC8もあるので、鏡筒を変えて比較するという手も考えられます。

もう一つは、スタックするときにうまく恒星が最小になるようにする方法を考える必要があるかもしれません。AS3のパラメータをいじるだけで済むのか？他のソフトを使うべきなのか？それともそもそもあまり改善しないのか？

露光時間で比較する以前に、こういった部分でまずは中心部の星像をできるだけシャープにして、うまくスタックする方法を検討することが先決だと実感しました。これがわかったことだけでも、今回のテストの価値があったということでしょうか。



さて、スタックした画像をPixInsightで開いて、それぞれSTFでオートストレッチしてみました。

0.1秒露光: ノイズが相当ひどいです。ダーク処理をし忘れたかと思いましたが、きちんとしていました。ゲインが高いので、ダイナミックレンジが小さく、また読み出しノイズが効いてきます。露光時間が短いと流石にこれくらいのノイズは仕方ないのでしょうか？

1秒露光: あまり目立たないですが、下の10秒露光と比べるとまだなめらかさが足りないです。

10秒露光: かなりなめらかになります。そのかわり、やはり星像は多少大きく見えてきます。




星像の大きさについて少し掘り下げます。トラベジウムはサチっていたために、きちんと比較するのは難しかったのですが、それならば他にサチっていない部分を探せば、露光時間によってその星像の大きさが違うのかをきちんと評価できるはずです。

画像をぱっと見るだけだと、輝度によって半径が見かけ上大きく変わるので、全然判断できません。なので評価はFWHMでします。今回はPixInsightを使いました。それぞれの露光時間の画像からPreview機能ででサチっていない恒星を切り抜き、Previewタブを右クリックして「Make Image」で独立した画像にします。これを一旦「IMAGE」「Color Spaces」「Convert to Grayscale」で白黒画像にしてから、「SCRIPT」「Image Analysis」「FWHMEccentricity」で半値全幅を見積もります。写真に撮った画像はすでにSTFでオートストレッチをかけて見かけ上サチっているように見えますが、実際の解析はスタックしたての画像で解析しています。そうしないと、多分輝度が圧縮されて半径も変わってきてしまうからです。

0.1秒露光: FWHM = 6.952 pixel

1秒露光: FWHM = 7.333 pixel

10秒露光: FWHM = 8.108 pixel


となるので、確かに露光時間が短いほど星像は小さくなっていることがわかります。ただし100倍露光時間が変わって、わずか15％ほどの改善です。それでもこれは解像度に直結するはずで、実際2割解像度が変わると見た目にはっきり分かるくらい改善されます。

ここで元の画像をRegistaxでWavelet変換して細部を出してみます。0.1秒露光と10秒露光の画像を見比べます。Wavelet変換のパラメータは全く一緒にしてあります。ホワイトバランスは合わせていませんが、輝度のみ比較しやすいように、少しだけ変えています。

0.1秒露光

10秒露光

0.1秒露光の方がノイジーなのは変わらないとして、やはり多少細部まで出ていることがわかります。この部分をこれからいかに引き出すか、ノイズをいかに減らすかが今後の課題になってくるのかと思います。



せっかく撮影したので、少しだけ仕上げます。ただし、使ったのは10秒露光の画像です。流石に0.1秒露光の画像を仕上げても、ノイズが多すぎで全く使い物になりませんでした。むしろ、光害や露光時間不足で撮影がうまくいかなかった時の画像処理の苦労を彷彿とさせ、ものすごい無理をしてあぶり出す時の感じだったので、早々と諦めました。


仕上がりを見ると、

• コマ補正がまだ十分でない
• 明る恒星がサチっているため不自然（RegistaxでのWavelet変換でエッジが強調されてしまった）

などの反省点がありますが、今回はまだテスト撮影なのであまり気合を入れずにこれくらいにしておきます。



もう一つ反省するところがあります。ダーク補正についてです。ダークフレームのノイズが0.1秒露光のものに一番残っている可能性が高いことに気づきました。やはりダークノイズの枚数も撮影枚数と比例させるべきでした。例えば0.1秒露光のものは1000枚、1秒露光のものは100枚、10秒露光のものは10枚とかです。今回の場合0.1秒露光のものが一番ノイジーだったのですが、単に相対的に少ない枚数で作ったダークフレームが、スタックした画像に比べてまだノイジーで、ダーク補正の時にノイズを新たに加えてしまっている可能性があります。


さて、課題をまとめておきます。

• 光軸調整をきちんとする
• トラベジウムがすでにサチっていたので、もっとゲインを落として比較すべき
• ダークをきちんと考えて枚数を撮る
• C8とも比べてみる
• 冷却に挑戦する

といったところです。これらを踏まえて、もう少し検証したいと思います。



今回は、ラッキーイメージングを試してみました。まずはテストでしたが、結構面白い結果が得られました。

• 露光時間が短くなるにつれて星像の大きさは改善される。
• 同時に解像度も改善されるようである。
• ただし、その効果を生かすためには光学系の設定を詰める必要がある。

冷却でも改善されそうなので、まだまだ楽しみです。長焦点のキリッとした画像をいつか撮影したいです。


21時過ぎ、かなり寒くなってきたのでかんたろうさんと一緒に一旦自宅に退散。子供達、特にSukeがかんたろうさんと遊びたそうでしたが、次の日もかんたろうさんも私も仕事なので、あまり遅くまでダラダラしているわけにはいきません。子供達は春休みなので気楽なもんです。「泊まってっていいよ」とかふざけたことを言っていました。22時頃かんたろうさんが帰る時に外に出ると、空はすっかり曇っていました。ほんの少しのチャンスだったようです。また晴れ間を見つけて試します。