ほしぞloveログ

天体観測始めました。

カテゴリ: 調整・改造

やらかしました。

調子にのって太陽撮影の分解能がどこまでいくか確かめようと、無謀にも20cmのC8にPSTを取り付けてみました。PST-50は2インチの接眼部にそのままはめることができます。C8にも簡単に取り付けることができたので、少しだけ試してみました。

自分でもわかっているのですが、マニアというのはとてつもなくアホです。ダメそうなことはわかっているのですが、試さずに放っておくことがどうしてもできません。ある程度は危ないと予測していたので、相当注意してやっていたのですが、結論としては危険すぎます。

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光量は口径10cmの時の4倍。まず、焦点付近に手をかざすと火傷しそうなほど熱いです。そのため、補正板の先のカバーを閉じ、ほんの一部だけずらして開けて光量を絞りながら試すと、なんとか合焦する位置を見つけることはできました。そのまま短時間で撮影しようとして試しに一本だけ撮ったのですが、その直後にピシッという音がして、ああやっぱりと見てみたら、PSTの先につけてあるERFがわりの赤色フィルターが見事にひび割れていました。触ってみるとものすごく熱いです。撮影した一本もブレブレで処理する価値もありません。

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20cmでの太陽は危険すぎることがよくわかりました。よほど注意しながらやらないと下手をすると火事になります。一度だけならまだしも、毎回このレベルで注意を払い続けることは不可能です。根本的な対策をしない限り、この方法は不適です。しばらくお蔵入りにします。

こんなことをやる人はあまりいないと思いますが、機器を壊すことはおろか、火事や火傷、目で見ると失明の恐れもあります。太陽観測は本当に安全に気をつけて、くれぐれも自己責任で楽しんでください。

最後に、この記事を公開するかどうかしばらく悩んでいました。このような危険な試験は推奨されるべきではないので、本来このような記事は公開するべきことではないのかもしれません。さんざん迷ったのですが、このブログは自分がやったこと(やってしまったことも含めて)の記録も兼ねているのと、今回は反省と自戒の意味もあるので、正直に書いておくことにしました。 

今日は富山で最大の山王祭というのがありました。夕方曇っていたので安心して子供を連れてお祭りに出かけたのですが、屋台で買い食いしている途中で木星が綺麗に輝き出しました。子供はお祭りを楽しんでいるのでなかなか帰ることができません。結局屋台が閉まり始めるくらいまでお祭り会場にいることになってしまいました。木星が南中する頃にやっと自宅に戻って、かなり透明度が良さそうなのを確認して、早速撮影の準備を始めました。この際せっかくなので、ピントの微調整のためにLX200-25にマイクロフォーカスを取り付ける加工を済ませることにしました。

最近大活躍のMEADEの25cmシュミカセのLX200-25ですが、C8で使っていたシュミカセ用という笠井のマイクロフォーカスが取り付けられませんでした。MEADEも使えるようなことが書いてあったので、やはり接眼部のアダプターがオリジナルのものではないようです。でもせっかく頂いた鏡筒で、我が家では未だに最大口径の贅沢品なので、多少のことではめげずに改造です。

自宅でできる加工はせいぜい穴あけとタップ切りくらいです。MEADEのアダプターを外して、マイクロフォーカスの鏡筒に取り付ける側の部品を外して見て色々組み合わせていたら、ネジ止めくらいでうまく固定できそうなことがわかりました。というわけで早速加工です。

マイクロフォーカス側に十字に4箇所に穴を開け、その穴の位置に合わせてMEADE側のアダプターにも穴を開けます。十字に穴をうまく対象に開けるのは結構難しいです。少しだけずれてしまったので、マイクロフォーカス側の穴を少し大きくして回転して穴が変わっても、なんとかしたのアダプターと会うようになりました。あとはアダプター側の穴にM3のタップを切り、4箇所でネジ止めできるようにします。

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左が笠井のマイクロフォーカスの鏡筒側にネジ止めする部品。
右がMEADEに付いてきたアダプター。
ちょうどタップを切っているところです。


加工も無事に終わって、うまく固定できました。

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さあ撮影だ!と、鏡筒を担いで外に出たらなんと一面の曇り。月もほとんど見えません。あの綺麗な空から1時間も経っていないのに...と諦めてトボトボと家の中に入り、このブログを書いています。


週末の金曜日、晴れているので新規投入のCGEM IIのテストです。

やはり重い。中型赤道儀の部類に入ってくるのですが、こんなもんなんでしょう。重いです。バッテリーはもちろんですが、追加ウェイトも結局AVXのものをそのまま使うことができました。

ここにMEADEの口径25cmのシュミットカセグレン式のLX200-25を載せます。これまた重い。今まで軽かったのがいかに楽だったかを思い知らされます。

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バッテリーに電源ケーブルをつないで電源オン。モーターの動きもスムーズで特におかしなところはなさそうです。今日は月が出ているので、とりあえず簡単にソーラーアラインメントで月のみで初期アラインメントをとってみましたが、こちらも問題ないです。大口径で見る月はそれはそれは明るくて、眩しいくらいでした。次に木星を見ました。星が瞬いているので、シンチレーションは良くないですが、すでに副鏡もそこそこ調整されていて、特にボケることもなく木星の縞も見ることができます。

さて、問題はここからです。もう一度月を導入してから、例のオプティカルエンコーダーを試そうとクラッチを緩めて適当なところに持って行き、再び月を導入したのですが、全然実際の月のところまでいきません。あれっ?と思い、「MENU」ボタンを押してユーティリティーから「Get Axix Position」を選んで見てみると、コントローラーのボタンで方向を変えた時はきちんとリアルタイムで表示位置が変わるのに対し、クラッチを緩めて移動した時は全然表示位置は変わりません。これはエンコーダーと連動していないことを示します。

その後色々調べると「光エンコーダー」とは書いてあるのですが、「デュアルエンコーダー」とは一言も書いていないんですよね。検索で引っかかったのは2chの投稿で、CGEM IIでもクラッチを緩めて動かしてもまた元に戻る「はずだ」というようなことが書いてあったので信じていたのですが、どうやらこれは間違いのようです。

決め手はCludy Nightの投稿で、そもそもCGEMからのアップデートは
  • ハンドコントローラーがUSBポートになった
  • クラッチハンドルが長くなった
  • 三脚にインデックスマークがついた
  • アリミゾがビクセンとロスマンディーの両対応になった
ということだけだと書いています。そこに追加で

These are not the axis encoders you hear about that allow you to move the scope by hand, yet continue to know where it is pointing.

と書いてありました。どうやらEQ8とかにあるようなエンコーダーのようにはならないようです。

うーんこれは紛らわしいですね。光エンコーダーというと、普通は別の独立エンコーダーで、回転情報を保持していると思ってしまいますよ。これからCGEM IIを購入される方は、後悔しないようにこの点注意してください。

誤解されないように書いておきますが、CGEM IIには「エンコーダー」はついていてその役割はきちんと果たします。でもAVXにも「光」ではないですが、モーター部にエンコーダーはついていますし、これまでも自動導入などで恩恵を受けてきました。例えば、バランスが悪くてモーター途中でカックンとかなっても、エンコーダーが情報を保っているので、スリップさえしなければ何度か導入することで目的のところまで持っていってくれます。でも、読み出しが「光」になっても、本質的にはモーター部のエンコーダーと同じことで、もう一つ独立に回転軸を直接読むようなエンコーダーがない限り、クラッチを緩めて位置を保っているということはできません。

もしデュアルエンコーダーがついていてクラッチフリーで情報を保持する赤道儀が欲しい場合は、現行ではEQ8とスカイウォッチャーのAZ-EQ5GTくらいなのでしょうか。もう少し選択肢があればいいのにと思います。

一番期待していたところが期待外れでしたが、それ以外の機能は特に不満はないです。値段的にも(多分普通にCGEMを買うよりも)安く買えたので、まあよしとします。

あ、あとハンドコントローラーは相当良くなっていました。文字の解像度が上がって読みやすいし、ボタンは押しやすいし、USB接続はまだ試していませんがRS232Cの代わりになるようなのでケーブルも少なくできそうです。ここら辺は「新機種」の恩恵ですね。AVXからの機能アップとしては「パーマネント」のPECがあります。こちらもいずれ試してみます。


手持ちのAdvanced VX分断事件の修理後、多少不安に思いつつも使っていたのですが、ついに新しい赤道儀を購入してしまいました。選んだのはCelestronのCGEM IIです。ブログの中やコメントでもちょくちょく「CGEM II欲しいと」言っていたのですが、特価品が出ていたのでついつい勢いで購入してしまいました。機種選定は実は結構長い間悩んでいたので、ここで選んだ理由をまとめておくと、


1. まず動機ですが、火星最接近を控えた惑星シーズンに際し、MEADEの25cmシュミカセ(実測13kg)をなんとか早く稼動させたいというのがありました。今の手持ちのAdvanced VXの搭載可能重量は13kgなので本当にギリギリ、しかも一度、二つに分断されているので重いものはちょっと怖い。

2. 大きな重い赤道儀は稼動率が下がるため、極端に大きいのは避ける。この時点で
  • タカハシのEM-200 (オリジナルは1989年、搭載可能重量16kg、精度も良くかなり頑丈、ステッピングモーター、実売47万円位)
  • ケンコーのEQ-6PRO(2012年発売、搭載可能重量17kg、ステッピングモーター、実売25万円位)
  • Sky-WatcherのEQ6R(2016年発売、搭載可能重量20kg、ステッピングモーター、実売22万円位)
  • iOptronのiEQ45Pro (2014年発売、搭載可能重量20kg、ステッピングモーター、実売27万円位)
  • CelestronのCGEM (2009年発売、搭載可能重量18kg、DCモーター実売20万円位、在庫なし)
  • CelestronのCGEM II (2017年発売、搭載可能重量18kg、DCモーターデュアルエンコーダー(追記: 間違いでした、「光」エンコーダーですがデュアルではないです)、実売25万円位)
などが候補です。ちなみに(個人的に)グリーンはメリット、赤はデメリットと思う点。他にもフリーストップが特徴のロスマンディーのGM811GHDもいいなと思いましたが、こちらは予算オーバーです。

3. 新しいデザインの方が色々良くなっているだろうという期待から、EQ6RとCGEM IIが候補。中古でいいならEM-200もありですが、新品だと流石に予算オーバー。マニュアル導入の腕のない私には自動導入は必須なので、EM-200でもTemmaはあった方がいいが、これだと中古でも高価。同じく中古などで安いならCGEMやEQ-6PROもありかと。

4. ステッピングモーターは少し惜しいですが、AVXでDCモーターでそれほど不満はなかったこと。ちなみにロスマンディーもDCモーターのようです。

5. 今のAVXもエンコーダーはついているが、それに加えてオプティカルエンコーダーの威力を実際に試してみたい。ここで一気に絞られCGEM IIに決定です。でも将来オプティカルエンコーダーという理由でEQ8を見据えるなら、いまのうちからEQ6Rという手もあるのですが、将来よりも今のオプティカルエンコーダーを選びました。う(テストでデュアルエンコーダーではないことに気づきました。クラッチを緩めてしまうと位置情報は保持されなくなるので、これまでのAVXでついていたモーター部のエンコーダーと本質的には同じです。)

6. 同じCelestron系だと、これまで構築したソフトなどをそのまま使えるというのもあります。

7. 実はこれがいちばんの理由なのですが、予算がそれほどあるわけではないので、CP+展示品で特価だったことがホントの決め手になりました。



太陽も落ち着いてきて、やっと少し時間もできたのでCGEM IIを開封して組み立ててみました。雨の日なので外に出すわけにもいかず、部屋の中での組み立てです。その際の感想です。

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  • まず最初に思ったことが「重い」。AVXより多少重いくらいだろうと思っていましたが、重さは想像以上でした。車で持って行って外で組み立てるのが億劫になる重さです。組み立てておいて玄関から外へだけの移動の、自宅稼動に限るかもしれません。 
  • あたりまえですが、作りがAVXに比べてかなり頑丈です。クランプひとつ取っても不安感がありません。
  • 三脚の脚の部分がが思ったより開いている(気のせいかも)?脚が太いのもあってか、ぱっと見AVXより相当安定な気がします。AVX三脚も決して不安定ではないですよ。でもそれにも増してという感じです。
  • ウェイトが一つしかついていないので、買い足す必要があるかもしれませんが、AVXのが使えたら使い回しするかもしれません。
  • バッテリーと極軸望遠鏡も使い回しできそうです。極軸望遠鏡はSharpCapを使った電子極望で十分なのでそもそも必要ないかもしれないくらいです。
  • 三脚に水準器がついているのがいいです。AVXは何もついていないので自分で後付けしました。

さて、晴れた時に実際に25cmのシュミカセを乗せて試してみたいと思います。


その2 テストに続きます。
 

焦点の合わなかった10cm P.S.T.ですが、エタロン部をもっと対物レンズ側に近づけなければならず、結局フォーカサー部分を全て取り払ってしまいました。そこに適当にP.S.T.のペンタプリズムボックスを無理やり取り付けています。隙間が空いていますが、とりあえずはあまり気にしないでおきます。

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P.S.T.の固定は、とりあえずあり合わせのアルカスイス互換プレートとアリガタで組み上げてあります。光軸を合わせるために高さ合わせで、鏡筒バンドとアルカスイス互換プレートの間にM6のナットを挟んでいます。この状態で赤道儀に載せても、そこそこ前後のバランスは取れています。

前の方に見える赤いのは太陽ファインダーです。エタロンの前にはPST-50をつけていて、そこに31.7mmのIR/UVカットフィルターを取り付けてあります。さすがに10cmの集光はそこそこ熱くなるので、エネルギーを分散させたほうがよさそうです。48mm系のフィルターをはめることもできるそうなので、赤色以下をカットするフィルターも付けようかと思っています。

あと、今回使う口径102mm、焦点距離1000mmの鏡筒は国際光器のマゼラン102Mらしいということがやっと判明しました。アクロマートの比較的安価なものですが、値段の割によく見えると評判のようです。太陽のHαは単色なのでもってこいです。

ついでに対物レンズも外してお掃除。大きなカビが一つあって、そこは結局周りのシミが少し残ってしまいましが、あとはそこそこ綺麗になりました。

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でもせっかく用意したのですが、週末は天気が悪くなるとのこと。次の週末までお預けかもしれません。


続き P.S.T. (その16): とうとう結果が! 
 

日曜の午後少し晴れていたので、早速到着したPST-50を使い、P.S.T.の大口径化を試してみました。

2インチのアイピース差込口があり、F10に近いもの、かつ口径が40mmよりは大きい鏡筒を選びます。手持ちでは以前譲っていただいた、国際光器製の焦点距離1000mm、口径102mmのものがあるので、今回はそれを使ってみました。

鏡筒はアクロマートのMade in Chinaと書いてありました。太陽のHαで単波長なのでなのでアクロマートで十分です。長いこと使っていなかったので、外側をきれいに掃除し、Advanced VXに載せられようVixenアリミゾをとりつけます。対物レンズに結構カビ発生してましたが、除去はちょっと大変そうなので、うまくいったら気合を入れて清掃しようと思います。

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取り付け自身は写真のように特に問題なくできました。対物レンズ側からみて、鏡筒、フォーカサー、2インチ接続部、PST-50、エタロン、ペンタプリズム、BF、ERF、CMOSカメラという順番になっています。

苦労をしたのはここからで、ピントがどうやっても合いません。色々試していくつかわかったのですが、下の写真のカメラのセンサー位置くらいがちょうど焦点になるようです。しかも、鏡筒のフォーカサーを伸ばすと、エタロンに入っているレンズの影響でさらにエタロン出口から合焦する点までの距離が短くなります。

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なのでフォーカサーは一番短くしているのですが、それでも上記くらいの距離にカメラを持ってこなければいけません。BFやERFもこの距離の中に入れる必要もあります。今のところ、BFが固定されているつつのネジ系にあうものが、もともと付いていたP.S.T.のペンタプリズム部の箱しかありません。ですが、この箱を使うと光路長が長すぎます。手持ちのアダプターなどでもこの短い距離を実現するのは無理そうなので、エタロン部をもっと鏡筒内側に配置できるような改造(追記: 2018/4/13試してみました。)、もしくは鏡筒を変更することまで含めて再考です。

とりあえず今日はここまでやっと理解できてまし。うーんなかなか簡単にはいきませんね。

夕方暗くなってきたので機材を片付け始めました。星が面白くてはじめたのになんか本末転倒です。でも昼も夜もだとさすがに大変なので、無理はしないことにします。


続き P.S.T. (その15): 大幅改造でピントが合うか?

バローレンズを使い太陽を拡大して撮影すると、干渉縞のようなシマシマが出てくるということに悩んでいたのですが、HBさんのコメントからニュートンリングであると判明し、カメラ側を傾ければ解決することが示唆されました。

少しまとめておくと
  1. バローレンズなどを使い拡大して撮影しようとすると、焦点距離を長くすることに等価なので、F値の大きな光学系になってしまいます。
  2. F値が小さいということは焦点距離に対して相対的に口径が大きいために、いろいろな方向から光がやってきます。
  3. 逆にF値が大きいということは相対的に焦点距離に対して相対的に口径が小さいということになり、光は光軸中心付近だけの限られた方向から来ることになります。そのために、カメラ付近に汚れなどがあると、一方向から来る光に照らされて汚れがセンサー面に影を落とします。
  4. これがバローで拡大して撮影するとゴミが目立つ理由で、一眼レフカメラではわざと絞りを絞ってF値を高くした状態で汚れを目立たせてから、センサークリーニングをするようです。
  5. ニュートンリングは一般的に平行に近い2つの平面に垂直に単色光(今回はHαなので単色光に近いはず)を入れて、その入射軸と同じ方向から見ると見えます。
  6. ニュートンリングが今回見えたこともゴミが目立つことと同じ理由です。そもそもセンサー面と、センサー付近の平行に近い面、例えば保護板やフィルターなどで、干渉縞ができるのですが、F値が低いといろんな方向からの光で拡散されて見えなくなっているだけで、F値が大きくなると一方向からの光で照らされるのでニュートンリングも目立って見えるようになります。
とまあ、こんなわけだということがやっと理解できてきました。これを解決するためにはニュートンリングが表れる条件を崩してやればいいわけです。なので、センサーを少し傾けて取り付け見ている方向を変えてやれば消えるはずだというのが理屈です。

今回手に入れたTilt mountはASI製のもので、取り付けると下の写真のようになります。傾ける時のネジの長さが3mm位、ネジとネジの間の距離が5cmくらいなので、3/50 * 180/pi ~3.5度くらいまで傾けることができそうです。

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カメラの下についているのがTilt mountです。
少し傾いているのがわかると思います。



その際に、傾けることにより焦点がずれるのではないかという心配もありますが、センサーサイズがASI178MCの場合1/1.8インチなので、長編で14mm程度。これを最大3.5度傾けた時、焦点距離のずれで0.84mm程度のずれとなります。ずれの許容範囲はDavid Cortner氏のThe slow blogによると、The New CCD Astronomyという本のp39に、問題になるくらいの焦点距離の位置の誤差が

f^2 * 2.2 [um]

で表されると書いてあって、例えば今回焦点距離400mm、口径40mmのF10のP.S.T.に5倍のバローをつけるとF50と等価なので

50^2 * 2.2 = 5500[um] =5.5[mm]

となるので、0.84mmに比べて十分大きいため許容できることになります。今回はP.S.T.を改造して口径80mmとかにしているので、一番小さくなることを考えると、Fが5とかになり、3倍のバローで見たときに、

15^2 * 2.2 = 495[um] =0.495[mm]

とかになるので、上の0.84mmは問題になってくるかもしれません。その場合は傾きの角度をもう少し小さくすればいいのかと思います。

さて、今回のtilt mountをつけた場合と、つけない場合の比較です。2018/3/24に試しました。

2018-03-24-0205_9_lapl4_ap1059_conv
P.S.T.に5倍バローをつけて撮影。センサー面の傾き無し。
ニュートンリングが見えています。
ボケているのはスタックしただけで、Wavelet変換などまでしていないからです。


2018-03-24-0211_9_lapl4_ap1154_conv
同様にP.S.T.に5倍バローをつけて撮影。
Tilt mountをつけてセンサー面を傾けています。
傾けた角度は最大の半分くらいなので1.7度程度。
ニュートンリングが消えているのがわかります。

上の写真を比べると分かりますが明らかに効果ありです。これで拡大しての撮影にも目処がつきました。このあと曇ってしまったので、実際の撮影はまた次の機会です。


あともう一つ、P.S.T.と一緒にジャンクでSolarMax40を手に入れたのですが、どうも当初からほとんど効果が見えないというか、像がおかしくなるので、とうとう分解を試みました。するとエタロン部分が壊れていて、二つの鏡が分離してしまっていることがわかりました。これではさすがに機能しないはずです。


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エタロンの写真です。ガラスの破片のようなスペーサーが見えると思います。
くっついているように見えますが、撮影用にただ置いただけで、二つに別れてしまっています。

まあ、壊れたついでなので色々見ることにしましたが、まずスペーサーですが、適当に割れたかけらのようなスペーサーを周り5箇所と真ん中に一つ配置しています。こんな形でいいのか?と思うのと、あとはどうも接着はオプティカルコンタクトのようでした。オプティカルコンタクトとは、機材表面がある程度以上に平坦になって来ると分子間力が働いてくっつくというものです。機材同士を同様の材質にすることもポイントなのですが、うまくクリーニングができたらまたくっつけることはできるかもしれません。もしくはピエゾ素子を3つ挟んでアラインメントと鏡間の距離を変えるようなものにするか。電圧を屋外で確保する必要があるので、ドライバを作る必要がありそうです。

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右の黒いリングの真ん中に棒が出ていて、
それでエタロンを押すだけのものすごく単純な構造です。

あと、調整リングを回しての波長の調整機構ですが、何の事は無い、真ん中に棒が一本ついていて、リングを回すとその棒が押されてエタロンの中心部分に圧力を加えるだけです。エタロンはP.S.T.付属のものと同じく、スポンジ状のものの上に置かれている状態で、圧で微妙な角度が変わることで、透過波長を調整するだけのようです。コスト削減のためとはいえ、さすがにこれではきちんと調整するのは厳しい気がします。


続き P.S.T. (その12):  3度目の撮影で奇跡の一枚が



 

うーん、前回の記事では副鏡のオフセット量は考えないようにしていたのですが、コメントもあったので、誤差も含めて少し考察してみます。

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目的

光軸調整をした後の反射型望遠鏡で見ている光軸は、どれくら鏡筒の中心軸とずれるのか?言い換えると、鏡筒の入射光側の入り口で何mmくらいずれて見えているかという問題です。これを求めることにします。


自由度の確認

調整の自由度(それぞれ3つのネジのセットがありますが、自由度としては2です。厳密にいうと光軸方向にもずらせるので自由度は3ですが、とりあえず無視します。副鏡だけは無視できないのであとで扱います。)
  • 副鏡の角度 x 2自由度
  • 主鏡の角度 x 2自由度
  • 接眼部の角度 x 2自由度
普通は上の2つだけを使う解説が多いです。またレーザーコリメーターを使った光軸調整では、3つ目の接眼部の角度の自由度を認識する方法がなく、上の2つだけしか調整することができません。


でも実は実際の自由度はこれだけではなく、他にもずれを引き起こす原因はたくさんあり、ざっと考えただけでも
  1. 副鏡のオフセット量(副鏡が接眼部より奥にどれだけシフトしているか)mm~1cm
  2. スパイダーネジの締め具合による副鏡の上下左右の位置: mm~1cm
  3. 副鏡の引きネジを締めたときの副鏡の回転と、上下左右の位置(光軸方向とは垂直の方向の意味): ~5度と~0.3mm
  4. 副鏡の引きネジと押しネジの締め具合のバランスによる光軸方向のオフセット量: ~mm
  5. 光軸調整アイピースの十字: ~0.1mm
  6. センターマークの位置精度: <1mm
などがあります。後ろに書いてあるのは、誤差の大体のオーダー見積もりです。


誤差の見積もり: 接眼部での調整をしない場合

前回の光軸調整で、最初の1、2だけを合わせた場合、すなわちレーザーコリメーターで合わせたのと同じ状態の時に、どれくらいの誤差が残っているかを評価してみます。評価するところは、接眼部の中心軸が鏡筒に垂直に立っていると仮定した時の、「接眼部の中心軸と鏡筒の中心軸の交点」を理想的な点として、そこから現実的にはどれくらいの範囲でずれている可能性があるかで考えます。

1. 簡単のために2の副鏡のオフセットはとりあえず無いと仮定します。

2. まず、スパイダーの長さは4本を頑張って合わせますが、まあ工作精度、測定精度から1mmくらいでしょうか。この時点で、1.のオフセットがないとしても、上で考えた「理想的な接眼部の中心軸と鏡筒の中心軸の交点」から1mmくらいずれている可能性があるということとです。この調子でいきます。

3. は副鏡の回転角5度くらいのずれを、副鏡についている3本の押しネジで補正する必要があります。押しネジの間の距離が3cmくらいだとして、5度=5 x pi/360 ~ 0.05[rad]なので、0.03m x 0.05rad = 1.5mmくらいのずれとなります。まあ1.と同じくらいですね。副鏡についているネジを閉める時の位置も多少ずらすことができるので、それでもまあ頑張って円筒を手で合わせて気を使いながらネジを締めるとして、0.3mmくらいのずれに抑えるとしましょう。

4. これは正しい位置さえわからないので、押しネジと引きネジの長さの半分くらいの範囲で平気で前後します。3mmくらいは平気で変わるでしょう。


大まかな計算なので、ここでそれぞれの誤差の2乗和のルートを取ります。

sqrt(1mm^2+1.5mm^2+0.3mm^2+3mm^2) = 3.5mm

となります。副鏡は45度傾いた斜鏡になっているので、ルート2で割ってやると

3.5/1.4 = 2.5mm

と結構気を使って設定してもこれくらいの範囲で理想点からずれる可能性が高いということです。気を使わないとこれよりもっとずれていきます。一番ずれやすいところはスパイダーの長さでしょうか。5mmくらいずれることは平気であるので、倍くらいの誤差になってしまうことは平気であるということです。

では次に、理想点から2.5mmくらいのずれがあった時に、接眼部の角度はどれくらいずれるかというと、理想点からアイピース先端までの距離が10mm程度、そこに2.5mmの誤差があったら角度にして2.5mm/100mm = 0.025rad ~ 3度になります。接眼部の3本の押しネジの間隔が10cmくらいなので、押しネジのところで約2.5mmのずれ、この押しネジはM3なので、ネジ山のピッチは0.5mm。回転数にすると5回転です。今回の接眼部でのネジの調整は+/-2回転くらいの範囲で合わせたので、ほぼ一致します。

さらに、主鏡の面が鏡筒の中心軸からどれくらいの角度ずれる可能性があるか考えます。副鏡の位置から考えると、だいたい主鏡から700mmくらい離れたところに3.5mmの誤差があるので、3.5mm/700mm = 0.005rad = 0.57度くらいのずれです。結構な量ですね。これくらいのずれがあると、入射口のあたりでは0.005rad x 800mm = 4mmくらいずれたところを見ていることになります。まあ、こんなもんでしょうか。

こうやって考えると、そもそもの工作精度や調整精度から、オフセット量と同程度の範囲で位置に誤差があるために、あまりオフセットの量を気にして光軸合わせをしてもしょうがない気がします。


誤差の見積もり: 接眼部での調整をした場合

さらに、前回の光軸調整の、接眼部までキチンと合わせたとすると、アイピース中心と主鏡中心で結ばれる光軸が、スパイダー中心に向きを揃えることになるので、誤差はスパイダー中心の精度で決まることになります。これだと1mmくらいのオーダーになるので、ざっくりいって誤差は上記の2.5mmくらいから3分の1くらいになるということです。


まとめ

いろいろ考えましたが、結論としてはレーザーコリメータで合わせる範囲で問題はない。最終的には星を見てきちんと合わせる必要があるということでしょうか。

結局は普通のやり方は特に問題ないというごくごく当たり前の結論になりました。



最後に

もともと前回の光軸調整の記事を書いたわけは、独立した2自由度の調整の場合のみでなく、さらに1自由度絡んだ調整が必要なことが、光学機器での調整ではよくあるということを示したかったからです。このある自由度を変えたら、他の自由度も全て合わせ直すような方法はround walkとかいうのですが、歩き回るとかいう意味でしょうか、最適点を見つける一般的な手法です。めんどくさいのであまり解説とかしてある記事はないのですが、身につけておくと機器の性能を最大限引き出す時に役立つことがよくあります。


 

土曜の夜に、久しぶりにニュートン反射型のBKP200を覗いてみました。その結果はまた別で書くとして、なんと光軸がかなりひどいことになっています。気合を入れて一から調整し直しました。

実はBKP200の光軸調整の記事は以前にも書いたことがあります。 この時は光軸調整アイピースとレーザーコリメートタイプの光軸調整ツールを使いましたが、今回は光軸調整アイピースのみを使いました。そうすることで一つ気づいたことがあったのでメモがわりに記事にしておきます。


普通の反射式の光軸調整の手順

0. 光軸調整アイピースをアイピース差込口に挿入し穴からのぞいて最初はめちゃくちゃで、何も揃っていません。この状態から始めます。

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1. まず、副鏡に映っている主鏡の「センターマーク」が、「光軸調整アイピースの十字ワイヤー」の真ん中に来るようにします。調整方法は、副鏡のお尻についている3つのネジ押しネジと真ん中の推しネジです。3つの押しネジは、一つを緩めて2つを締めるとかがいいでしょうか。3つの押しネジがどれも固い場合があるので、そんな時は真ん中の引きネジを少し緩めてやると調整しやすくなります。まずここでセンターマークを自由に移動できるようになるくらい色々いじって感覚を掴むといいでしょう。

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写真ではわかりにくかもしれませんが、手前の太いピンボケの十字の線の中心と、さっきまでずれていた主鏡のセンターマークが一致しています。


2. 次に、主鏡の3箇所のネジをいじって、主鏡が映している映している「光軸調整アイピースの光取入れ口の中心の黒丸」を、「光軸調整アイピースの十字の中心」と合わせます。この際、主鏡のネジも押しネジと引きネジになっているので、まずは径の小さい押しネジの方を3つとも緩めてしまい、引きネジで合わせて、全部あったところで押しネジを締めて固定するといいでしょう。中くらいの黒い丸は副鏡のセルが主鏡に写っているものですが、オフセットがついて固定されているために、あまりこの黒丸にこだわっても意味がありません。


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写真では「太い十字」と「光軸調整アイピースの光取入れ口の中心の黒丸」をあわせています。


と、普通の合わせ方ではだいたいここでおしまいです。ここまでの解説は「反射 光軸 調整」などと検索するとすぐに出てきます。

ちなみに、「光軸調整アイピースの十字の中心」とその外側の白い円は「光軸調整アイピースの斜めの光取入れ口」が主鏡に映ったものです。下の写真を見ると、大きな白丸の中心が黒丸になっているのがわかると思います。

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さて問題はここからです。この状態で改めて上の写真の光軸調整アイピースを覗いたものを見てみると、「センターマーク」と「光軸調整アイピースの光取入れ口の中心の黒丸」はあっているのですが、スパイダーの十字」が下の少し左方向にずれてしまっています

このずれを見て、やっともう一つの自由度があると気づきました。「接眼部の傾き」です。接眼部の構造をよく見ると、鏡筒部に固定されいるところで3つのネジがあるのに気づきます。


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白い筒の周りの一番内側にある3つのネジ(写真には左上と下のネジが写っています)
で接眼部全体の角度を変えることができる。


これで接眼部全体の傾きが調整できるのです。この部分の自由度の調整はレーザーコリメートタイプの光軸調整器を使っている場合は気付くことができませんでした。



接眼部の角度調整

ここからの合わせ方は結構めんどうで、根気がいります。
  1. まず、上の調整が一度済んでいていて、「センターマーク」と「光軸調整アイピースの十字」と「光軸調整アイピースの光取入れ口の中心の黒丸」があっているのが前提です。
  2. 接眼部の3つの(小さなイモネジタイプの)押しネジと引きネジのセットから、副鏡セルが大きくずれているように見える方向に一番近いネジセットを選びます。そしてそのネジセット引きネジを緩めて、押しネジを締めます。この際押しネジの締めは1回転とか決めておくことが重要です。
  3. この状態で、上記の1、2を再び合わせ直します。きちんと合わせたら、先ほどと比べて「スパイダーの十字の交点」が真ん中に寄ったかどうかを見ます。もし寄らずに離れて行ったのなら、押しネジを今度は逆に2回転緩めて、引きネジを締めます。
  4. その際に、もし引きネジを締め切っても押しネジがゆるゆるなら、接眼部のそのネジの位置でのプレートが鏡筒に接してしまって、これ以上調整できないことを意味します。こんな時は、今締めたネジではなく、残り二つのネジを今度は押しネジを締める方向に進めます。
  5. 最初の1、2を再び繰り返して、「センターマーク」と「光軸調整アイピースの十字」と「光軸調整アイピースの光取入れ口の中心の黒丸」があったら、また「スパイダーの十字の交点」が真ん中に寄ったかを判断します。うまく真ん中に寄っているならその方向が正しいです。
  6. これを「スパイダーの十字の交点」が完全に真ん中に一致するまで、他の2つのネジでも同じことを繰り返します。(実際には3つのネジのうち2つをいじれば原理的には合うはずです。)

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接眼部の角度もきちんと合わせると、このように全て同心円状にすることもできます。


ポイントはかなりの回数をこなす必要があるので、最初の方でセンターマークを自由自在に移動できるくらい感覚的に3つネジの調整を身につけることが必須になってきます。

上の写真は実はまだ少しスパイダーがずれていて、むしろ副鏡セルの黒い丸が中心にあってしまっています。副鏡セルはオフセットがついているので、スパイダーをきちんと合わせるとこの黒丸はすこし左(主鏡側)にシフトします。


さて、ここで一つ疑問が湧いて来ます。実際には最後の接眼部の角度を合わせるプロセスは必要があるのでしょうか?答えはNoだと思います。少し考えてみます。最後のプロセスをしないで、最初の1、2だけをすませるとします。この状態は、アイピース中心からの光軸が副鏡(のどこかの点)で反射されてセンターマークまで行って、その後、主鏡に反射されアイピースの中心まで戻って来ることになります。これはレーザーコリメーターを使った光軸調整と全く同じ状態となります。普通はこれでいいので、その後のプロセスは必要ないだろうというのが答えです。

ではこの状態では何がずれているのでしょうか?まず、アイピースからの光軸が副鏡のどこに当たっているかは不明です。また、副鏡での反射角も90度の保証は全くありません。副鏡からの反射光も鏡筒の中心軸とはずれていますし、主鏡も鏡筒に対して垂直に配置されていません。それでもアイピース、副鏡、主鏡だけに注目すると、アイピースから出て戻って来る光が保たれているので、問題ないのです。


最後にですが、今回は試していませんが、このように光軸調整をしたとは、実際に星を見て焦点内外像で微調整をする必要があるでしょう。


 

土曜に引き続き、日曜も朝から晴れているので太陽観測です。今日は昨日出ていなかった小さなプロミネンスが出ています。代わりに昨日大きかったプロミネンスは少し小さくなっています。こうやって日々変わっていくところが太陽の面白いところでしょうか。

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富山県富山市
P.S.T. + ASI178MC+ Advanced VX赤道儀
Surface1 (2018/3/4 11時57分 ): : Shutter 10ms, gain 175, 400/500 frames
Surface2 (2018/3/4 11時56分 ): : Shutter 10ms, gain 325, 400/500 frames
Prominence (2018/3/4 11時59分 ): Shutter 20ms, gain 325, 400/500 frames
Autostakkert3 + Registax6 + Photoshop CCで画像処理
 
手法は昨日までとほぼ同じです。ただし、太陽らしい色を出すために青と緑のセンサーの情報も使っています。

プロミネンスだけを取り出しても結構見栄えがします。もっと大きなプロミネンスが出た時に写してみたいです。

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さて、今日もう一つ大きなことをしました。手持ちのiOptronの焦点距離400mm、口径80mmの鏡筒にP.S.T.のエタロン部、及び焦点部、フィルター部を取り付けて口径を大きくして撮影してみました。P.S.T. 大口径化計画の初期テストです。焦点距離はP.S.T.と同じですが、うまくいくと口径が2倍になるので分解能も2倍細かく見えるはずです。まだ試しなので、iOptronについていたアイピース側のフォーカサー一式を取り外し、下にプレート置いてそこにiOptronの鏡筒部とP.S.T.のエタロン部より下流側を配置しました。隙間も空いていますがまあ気にしないでおきます。

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P.S.Tに口径80mmのiOptron製の鏡筒部分を取り付けました。


いちばんの問題は、エタロンがF10用に設計されているはずなので、エタロンへの入射光が平行光で無くなるはずで、性能が落ちるなどの無理がくるはずです。さて試して見ると、まず合焦は問題なくします。ただし、ピントを合わせていく過程で像がピントに合わせて拡大、縮小されるようになりました。ノーマルなP.S.T.の時はこんなことはなかったので、F値が変わったことの影響が出たようです。その後、バローも試しましたが、最初対物レンズからエタロンまでの距離が短かったため、合焦しませんでした。対物レンズ-エタロン間の距離を1インチほど長くしてやることで、無事に合焦するようになりました。

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ノーマルP.S.T.と80mm P.S.T.でこの状態で解像度を見るために拡大して撮影してみました。昨日までの5倍とは違って、Celestronの3倍のバローレンズです。Autostakkert3でスタックして、Registax6でWavelet変換しました。Phoroshopなどは使っていません。ニュートンリングが見えているのはとりあえず気にしないでください。

まずはノーマルのP.S.T.の口径40mm。

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ノーマルP.S.T.での撮影。口径40mm。

次に魔改造後の口径80mmでの撮影結果です。

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P.S.T.のエタロン部を口径80mmの鏡筒に取り付けての撮影。



comp
拡大図: 口径40mm(左)と口径80mm(右)。

画像処理もAutoStakkert3, Registax6も全く同じパラメータで処理したので、ある程度きちんと比較できると思います。結果は黒い筋のところを見るのがいちばんわかりやすいですが、明らかに80mmで撮ったほうが分解能が高いです。これは思ったより差が出ました。撮影している最中は外で明るかったせいか、画面上ではほとんど見分けがつかなかったのですが、画像処理をするとさすがに細かい違いがわかります。これはもっとやる価値がありそうです。やはり10cmクラスで、F10付近の鏡筒に取り付けるべきでしょうか。BFの径が5mmなのが気になり出しそうです。いずれにせよこれはもう少しチャレンジしていきたいです。


夜は子供達が集まって観望会。M42をFAMILY800と、SCOPETECHの60mmと、Vixenの初代ポラリス80Lで見比べました。古くてもさすがに口径80mmの初代ポラリスが圧倒的でした。FAMILY800はアイピースがダメなのか、もしくは汚れてしまっているのか、にじんでしまい、どの星を見ても星雲に見えてしまいました。アイピースを変えるだけでもかなりマシになると思います。あと、微動機構をつけたくなります。
 
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その時にSCOPTECH60mmに同じくSCOPETECHが販売しているスマホアダプターをつけてiPhone5で撮った月です。

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鏡像になってしまっていますが、こんなんでも結構取れてしまうので、観望会で手持ちのスマホで撮影というが受けるわけです。

さて、2日連続の太陽撮影に、P.S.T.の改造、夜の観望会と今週も充実した週末でした。


続き P.S.T. (その10): 画像処理の検証をしてみます。
 

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