ほしぞloveログ

天体観測始めました。

カテゴリ: 調整・改造


非常に有益な情報が!

昨日の太陽撮影の記事に、hasyamaさんという方から早速有用なコメントをいただきました。どうやら黒点から伸びるあの謎の線は、ガスの噴出現象とのことです。

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上昇方向で地球方向に向かってくるガスだとすると、ドップラーシフトで波長が青側に移るために、エタロンを波長が短くなる方向に回転すると、このようガスが見えることがあるということです。逆に、下降方向などで地球から遠ざかる向きの場合は赤側にシフトするとのことです。

コメントにはFacebookへのリンクも書かれていて、以前にも同様のものが波長がずれたLUNTで撮影されたとのことです。その投稿によると、やはりこのガスの噴出はそこそこ珍しいもので、あまり頻繁に撮影されているものではないようです。

今回は実際に何をみているのか、矛盾点はないかなど、自分なりに評価してみました。新たに疑問点が出たりしていますが、ある程度納得できたので記事にしておきます。


そもそもHαで何を見ているのか?

でもそもそも、なぜガスがHαで見えるのか、理由がまだよくわかっていません。光球面は納得できます。Hαに吸収線があり、Hαの653.6nmに合わせたエタロンでそこだけ透過させると、他の波長の明るい部分を除外することができ(吸収されながらも残った)Hα固有の光で作られる模様を見ることができます。要するに、吸収された光なのでHα部分は周りの波長より暗いということです。その一方、例えば彩層面からはるかに高いところまで写る派手なコロナまで含む30.4nmや19.3nmの光は、吸収線ではなく輝線です。すなわち周りの波長より明るいということです。

Hα領域の光は太陽表面に出てくるまでに吸収されるので、プロミネンスや噴出するガスも同様にHαに吸収線を持っていることは容易に想像がつきます。でも上で書いたように、Hα領域は周りの波長より暗いので、他の波長では明るく光っていることになります。光球面上は明るすぎるので、その明るさをエタロン除いてやるとHαがよく見えるようになるのはわかります。でもプロミネンスを見ている太陽の縁のところの背景は、光球面よりはるかに暗く、それに比べてHα以外の波長で明るいはずのプロミネンスが、エタロンの調整角をHαからずらしたら見えなくなるのかが、まだ理解できていません。

私の太陽の知識はせいぜいこれくらいです。まずはこの疑問を解決したいです。


波長のずれを見積もってみよう

とりあえず上の疑問は疑問として置いておくとして、その上で今回見えたガスも、プロミネンスと同様に元々はHαのみで見えるものなのでしょう。仮にそうだとして、エタロンで光球麺を見た時、狭い透過波長のみで見ることになるので、その周りの波長は暗く見えて、その結果ガスも見えることになるのかと思います。

この仮定の元、今回Hαからずらしたエタロンで見えたガスがドップラーシフトによるものだとして、ガスの速度から計算できる波長のズレと、エタロンの調整角から推定できる波長のズレが、一致するのか、それとも全然おかしいのか、簡単に評価してみたいと思います。

まずガスの速度からの見積もりです。
  1. ガスの長さは太陽直径の100分の1よりは大きくて、10分の1には届いていないくらいですが、ざっくり1/10とします。
  2. 太陽の直径はざっくり地球が100個並ぶくらいで、地球の直径はざっくり1万kmとすると、100万kmのオーダーです。
  3. なのでガスの長さはざっくり10万kmとします。
  4. ガスが伸びる時間は1分よりは長くて1時間よりは短いと思うので、とりあえず1000秒としましょう。
  5. そうするとガスの速度は10万km / 1000秒 = 100km/秒程度となります。
  6. 光の速度は30万km/秒で、それが100km/秒程度ぶん圧縮されるとすると、ドップラー効果で波長も同様の比率100/300000 = 1/3000くらいで短くなるので、653.6nmは0.2nm程度短くなります。

次にエタロンの回転で変わる波長です。
  1. PSTのエタロンの透過波長性能は、1Å = 0.1nm程度です。
  2. エタロンは半回転くらいしかしませんが、半回転の4分の1くらい回すと見えているHα領域がほとんど見えないくらいになります。ということは8分の1回転で変化する波長が1Å程度と考えてオーダー的にはおかしくないでしょう。
  3. 今回エタロンは波長の長い側か短い側かはわかりませんが、完全に端に回し切ったところにに行っていました。ということは、真ん中がHαに合っているとして、半回転のうちのさらに半分回っていたことになるので、4分の1回転回っていたことになります。
  4. 1/8回転で1Å = 0.1nmなので、4分の1回転回っていたとすると、エタロンでは2Åぶん、すなわち0.2nm程度Hαから波長がズレていたことになります。

おおっ!!

ものすごいラフなオーダー計算ですが、ものの見事に0.2nmで、両者ドップラー効果の波長のズレとエタロンの波長のズレが一致しました。多少のファクターのズレはありますが、少なくともオーダー的にはドップラー効果でHαからズレたガスを見ていたと結論づけておかしくなさそうです。


以前の撮影でもジェットが!

そういえば、以前もジェットのようなものを見たと報告したことがあるのを思い出しました。


この時はHαで見ていたはずですが、真横に出ているので地球方向に向かう速度成分はほとんどなかったのかもしれません。また、ジェットが数分で伸びていると書いてあるので、もしかしたらジェットの速度は今回見積もったものよりもかなり速いのかもしれません。ただし、それに地球方向の速度成分をかける必要があるので、それでもオーダー的にはそこまで間違っていないかと思います。


プロミネンスでも波長のずれは起こる?

ところで、プロミネンスもタイムラブスで見ると非常に高速に動いていることがわかります。下の動画は以前撮影したものですが、わずか19分間でこれだけ動いています。
Blink

プロミネンスの移動速度もそこそこ出ているはずで、地球に向かう速度成分も多少はあるとすると、エタロンを回転して調整する時に、いつも光球面とプロミネンス部でエタロンの最適位置が合わないように思えるのは、もしかしたらこちらもドップラーシフトが起こっているからなのでしょうか?


まとめ

簡単なオーダー見積もりでしたが、少なくともドップラー効果で波長がズレたものが見えていたようだということは納得しました。

でもまだなぜプロミネンスやガスがHαだけでよく見えるのかは納得できていません。どこかにいい説明はないのでしょうか?

でもこうやって、自分で撮影した謎の現象が理解できているというのは、とても面白いです。天文趣味の醍醐味の一つなのかと思います。






今回の記事は小ネタです。

以前赤道儀の子午線越えの反転時に、ケーブルが引っかかってUSBハブを
壊したことがありました。2022年4月のことです。


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さらにもう一度、2023年1月、ケーブルを引っ掛けてUSBのコネクタを壊してしまった記事を書きました。こちらは子午線反転時ではなく、ターゲットを切り替えた時でした。反転はしないからいいだろうと油断してたのですが、次の天体がかなり離れたところにあり、反転に近いような状態で導入されてしまったときでした。

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他にも、直接の反転ではないのですが、ターゲットは同じでもフィルター切り替えなどの時にNINAで中心合わせのオプションをオンにしておくと、反転を伴って再導入されることがあります。自動反転をオンにしていなくても、反転するのでこれも注意です。


さすがに反省

NINAで赤道儀の自動反転ができるようになってから1回、自動反転でなくても導入時に1回と、すでに過去に2回はやらかしていて、しかも自動反転以外でも壊す可能性があるとわかってきたわけです。極端なことを言うと、単純な導入時や、ターゲットやフィルターの切り替え時でも、もうその場で見るしかなくなってしまいます。でも平日とかの撮影で、寝てしまった後に毎回起きて外に出るのも大変で、しかたないので何らかの対策をしようと考えていました。

2023年5月にε130Dのセットアップの過程で機器の接続について解説した記事もありますが、この時はまだε130D反転対策はしていませんでした。 


でも実はその時には、既にSCA260にはコッソリ反転対策を施していました。用意したものは、
  1. 30cmくらいの短いUSB3.0ケーブル
  2. 二又の30cmくらいの短い12V用DC電源ケーブル
  3. USBの2メートル延長ケーブル
  4. 2メートルの延長用12V用DC電源ケーブル
  5. ケーブルタイ
です。

1はType Bのものでカメラに接続するケーブルです、USB2の短いものはよくありますが、USB3.0の短いものはほとんど種類がないみたいです。


2は二又ケーブルの一方をカメラ側に接続し、もう一方はEAFに接続しています。この手のケーブルは何種類かあるので、自分のシステムに合わせて適したものを選べばいいでしょう。ただし、普通の一本ケーブルの短いものはほとんどないようです。この場合は適当なパーツを買って、自分で好きな長さに切って、自作することになるようです。なので私はEAFに繋ぐこともあり、二又タイプを買ったというわけです。


ポイントは、下の写真のように1と2の一方をケーブルタイでカメラにかなりキツく固定してしまうことです。ケーブルタイの固定から手前側はケーブルがぷらぷら状態になっていて、引っ張られると抜ける方向に力がかかるようにします。カメラに挿したUSBケーブルだけだと、引っ張られた時に抜ける方向と直角に力がかかったりで、コネクタ破損の原因になります。

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カメラからケーブルがピロンと2本出た状態になるので、そこに下から長いケーブルで接続します。カメラに固定した1のUSBケーブルのもう一方の端はType Aなので、3のUSBケーブルはType  Aのオスとメスが両端についた延長タイプのケーブルを用意する必要があります。

ちょっと心配なのは、1と3のUSB  Type Aの接続が結構固くて、引っ張られた時にうまく抜けるかどうかです。手で引っ張るくらいの力ではなんとか抜くことができるのと、買い直すのもシャクなので、とりあえずこのまま運用してみることにしました。


反転対策の実際の効果

この対策をしたのはいつくらいのことだったでしょうか?先に最初にSCA260で対策したのは2023年の2月とか3月だったと思います。2023年1月に2度目のコネクタを壊して流石に反省してすぐに対策したと思います。その後、ε130Dにも同様の対策をしています。

さて、今回実際にケーブルの引っ掛けが発生したのはSCA260の方です。自宅でM104を撮影していた時です。自動反転オンにしたのですが、近い時間になったら見にいこうと思っていました。でも一旦仮眠を取ったらそのまま朝近くまで寝てしまって、目が覚めて画像をチェックしようと、ベッドの中からまだ眠い目を擦りながらリモートPCに繋ぐと、PHD2の警告で「カメラが認識されていません」とか出ています! 画像をチェックしてみると、ちょうど反転の時刻くらいから画像が保存されていません!!! これはまずいとすぐに飛び起きて、望遠鏡を見にいきました。

すでに周りは明るくなってきていて、そのまま状況が見えます。

ものの見事に、2本のケーブルはすっぽ抜けてくれていました。

焦っていて直後の写真を撮り忘れたのですが、ケーブルが首を巻くよう赤道儀のところで一回転していました。赤緯体がくるっと一回転したような状態です。M104で南の低い空なので、もしかしたら撮影時に赤緯体が180度近く回ったところにあって、反転時に赤緯体の反転方向の判断を間違えたのかもしれません。仮にそうだとしても、その判断が赤道儀での判断なのか、NINAでの判断なのか、再現性も含めて検証する必要があるのかと思います。赤緯体が一回転してケーブルが巻きつく可能性があり得ると思っておいて、ちょっと気をつけた方がいいかもしれません。

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まとめとその後

とにかく反転時の引っ掛けでケーブルが無事に抜けていて、最悪の事態を回避できたのは、まずはよかったです。引っ掛けた時は結構な力が赤道儀などにもかかったはずですが、その次の番も撮影がてらテストしましたが、特段おかしなところはなかったので、まずはこの反転時のケーブル引っ掛け対策は、成功と言えるかと思います。

あ、もちろんケーブルを引っ掛けないのが一番なのですが、子午線越えだけでないというトラップもあります。まだ気づいていないトラップもあるかもしれません。2年で3回やらかしていることになるので、確率的には1年に1回は今後も起きそうな気がします。こう考えると対策は絶対に必要ですね。カメラの端子部分を壊したらそれこそ大ごとです。

と、この記事をほぼ書き終えてから公開しようとする前に、ちょうど今日届いた天文ガイド6月号のリモート天文台の特集記事を見てたら、3人が3人ともカメラのところにケーブルタイで同じようにケーブルを固定していました。もしかしてこの手法は常識なのでしょうか?でも、改めてWebで検索とかしてもそれらしいものは全く出てきません。まあ、いざという時に助かるので、興味がある方は試してみてください。

BlurXTerminator version 2.0 and AI version 4がリリースされました。



以下BXT2とかAI4とか呼ぶことにします。以前のものはBXT1とか単にBXTでしょうか。BXTというのはバージョンに限らずBlurXTerminatorの略語の場合もあるので、ここでは文脈によって使い分けたいと思います。


Correct only

まず、恒星についてはこれまでのBXT1に比べて明らかに大きな改善です。以前もこの恒星の収差を改善するCorrect onlyがかなりすごいと思って評価しましたが、その当時は星雲の細かい模様出しが第一の話題の中心で、恒星を小さくすることが次くらいの話題でした。収差などを直すCorrect onlyはあまり話題になっていなかったのが残念でした。でも今回はむしろ、この収差補正の方が話題の中心になっていて、しかもその精度が格段に上がっているようなので、より精度の高いツールとして使うことができそうです。

今回のBXT2で修正できるものは:
  • First- and second-order coma and astigmatism: 1次と2次のコマと非点収差
  • Trefoil (common with pinched optics and in image corners with some camera lenses): トレフォイル(矢状収差?) (歪んだ光学系や、いくつかのカメラレンズで出る画面四隅において一般的)
  • Defocus (poor focus and/or field curvature): デフォーカス:  (焦点ズレや、もしくは像面歪曲)
  • Longitudinal and lateral chromatic aberration: (縦方向、横方向の色収差)
  • Motion blur (guiding errors): 動きのブレ(ガイドエラー)
  • Seeing/scatter variation per color channel: 各色ごとのシーイング/散乱の違い
  • Drizzle upsampling artifacts (2x only): ドリズルのアップサンプリング時の偽模様(2倍時のみ)
とのことです。

ちなみに、BXT1の時に修正できたのは以下のようなものなので、BXT2では圧倒的に進化しています。
  • limited amounts of motion blur (guiding errors): ある一定量までの動きのブレ(ガイドエラー)
  • astigmatism: 非点収差
  • primary and secondary coma: 1、2次のコマ収差
  • unequal FWHM in color channels: 各色のFWHM (星像の大きさ) の違い
  • slight chromatic aberration: 多少の色収差
  • asymmetric star halos: 非対称なハロ

なので、まずは星雲部分を補正する前に、一度Correct Olnyをチェックして収差などによって歪んで写った恒星がどれだけ改善されるのかを、十分に味わうべきでしょう!星雲部の模様出しとかは他のツールでも似たようなことはできますが、上に挙げたような収差補正をここまでやってくれるツールはBXTだけです。画面全体を見ている限りは一見このありがたさに気づかないかもしれませんが、拡大すればするほど、こんなに違うのか!というのを実感することと思います。

では実際に比較してみましょう。全て前回のクワガタ星雲の処理途中のリニアな段階での比較です。

1. オリジナル画像
まずはオリジナルの画像です。
Image13_mosaic_original
ε130Dは、スポットダイアグラムを見る限り非常に優秀な光学系です。同系列のε160EDやTOA-130N+TOA-645フラットナーといったスーパーな鏡筒には流石に負けますが、FSQ-130EDとコンパラくらいでしょうか。反射型なので光軸調整さえ安定してできれば、間違いなく最強の部類の鏡筒と言えると思います。上の画像は四隅でもかなり星像は小さくなっていますが、まだ少し流れが残っています。

2. BXT1相当 (BXT AI2)
ここにまずは、BXT1相当の、BXT2に従来のAI Ver.2を適用します。ここではCorrect onlyでの比較です。
Image13_mosaic01_BXT

四隅の星の流れは明らかに改善されていることがわかりますが、星の大きさなどは大きく変わることがなく、これだけ見てもε130Dの光学性能の優秀さが伺えるかと思います。

3. BXT2 AI4
では上の画像で十分で、高性能鏡筒に今回のAI4をかけても意味がないかというと、そんなことはありません。BXT1では微恒星を救いきれていない場合が多々ありました。このページの「もう少しL画像を評価」の2のところ以降に、

「BXTはかなり暗い最微恒星については恒星と認識するのは困難で、deconvolutionも適用できないようです。そうすると逆転現象が起きてしまうことも考えられ、より暗い星の方がそれより明るい星よりも(暗いけれど)大きくなってしまうなどの弊害も考えられます。」

と当時書いていました。そして暫定的な結論として

「この逆転現象とかはかなり拡大してみないとわからないこと、収差の補正や星雲部の分解能出しや明るい恒星のシャープ化など、現段階ではBXTを使う方のメリットがかなり大きいことから、今のところは私はこの問題を許容してBXTを使う方向で進めたいと思います。シンチレーションの良い日を選ぶなどでもっとシャープに撮影できるならこの問題は緩和されるはずであること、将来はこういった問題もソフト的に解決される可能性があることなども含んでの判断です。」 

と書いていますが、今回は実際にソフト的に改善されたと考えて良さそうです。

実際に見てみましょう。BXT2 AI4を適用したものです。
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一見BXT1との違いがわからないと思うかもしれませんが、少しぼやけて写っているような最微恒星に注目してみてください。BXT1では取りこぼしてぼやけたままに写っているものがBXT2ではきちんと取りこぼされずに星像が改善されています。

このことはリリース次のアナウンスの「Direct linear image processing」に詳しく書いてあります。

One of the most significant “under the hood” features of AI4 is that it processes linear images directly. Earlier versions performed an intermediate stretch prior to neural network processing, then precisely reversed this stretch afterwards to restore the image to a linear state. This was done because neural networks tend to perform best when their input values lie within a well-controlled statistical distribution.

While this worked well for most images, it introduced distortions that compromised performance. Flux was not well conserved, particularly for faint stars, and the network could not handle certain very high dynamic range objects (e.g., M42, Cat Eye nebula). These compromises have been eliminated with AI4, resulting in much more accurate flux conservation and extreme dynamic range handling.

要約すると、

BXT2では直にリニアデータを処理することができるようになった。BXT1ではニューラルネットワークの処理過程の制限から、一旦ストレッチした上で処理し、その後リニアデータに戻していた。そのため恒星の光量が変わってしまったり、特に淡い恒星では広いダイナミックレンジを扱うことが難しかった。BXT2ではこのような妥協を排除し、その結果より正確に光量を保つことができ、大きなダイナミックレンジを扱うことができるようになった。

というようなことが書かれています。これは大きな進化で、実際に自分の画像でも微恒星に関しては違いが確認できたことになります。


Nonsteller

Niwaさんが恒星の締まり具合から判断して、PSFを測定してその値を入れた方がいいという動画を配信していました。その後訂正され、PSFの設定はオートでいいとなりましたが、一方、私はこのPSFの設定は星雲部分の解像度をどれだけ出すかの自由度くらいにしか思っていないので、測定なんていう手間のかかることをしたことがなかったです。

BXTのパネルは上が「Steller Adjustments」となっていて、「Sharpen Stars」とか「Adjust Star Halos」とかあるので、こちらは恒星のためのパラメータで、恒星の評価はこちらを変えて判断すべきかと思います。とすると真ん中の「Nonsteller Adjustments」は恒星でない星雲部などのパラメータで、星雲部を見て判断すべきかと思われます。このPSFが星雲部にどう働くかはユーザーにとっては結構なブラックボックスですが、必ずしも測定値を入れなくても、星雲部の出具合を見て好きな値を入れればいいのかと思っていました(BXT2ではここが大きく変わっています)。

というわけで、いくつかのパラメータを入れてどう変わるかを見てみましたが、これまた興味深い結果になりました。

1. まずはオリジナルのBXTをかける前の画像です。こちらも前回のクワガタ星雲の画像の中のバブル星雲部分拡大していて、リニア処理時の画像になります。まだ、バブル星雲もかなりボケてますね。
Image13_ABE1_RGB_ABE4_SPCC_SCNR1_Preview01

2. 次は右下のリセットボタンを押して、すべてデフォルトの状態でどうなるかです。
Image13_ABE1_RGB_ABE4_SPCC_SCNR_BXTdefault_Preview01
恒星は上で書いた収差補正などが入り、さらに星を小さくする効果(0.5)で実際に星が小さくなっているのがわかります。そして確かに星雲部の分解能が上がっているのがわかります。今回の画像は全てBin2で撮影しDrizzle x2をかけてあることに注意で、これにBXTをかけたことになるので、相当な解像度になっています。

3. さてここで、PSFの効果を見てみます。パラメータはSharpen Stars: 0.70, Adjust Star Halos: 0.00, Sharpen Nonsteller: 1.00で、PSF Diameterだけ変えてみます。極端な場合のみ比べます。まずはPSFが最小の0の場合です。
Image13_ABE1_RGB_ABE4_SPCC_SCNR_BXTSS07PD0_Preview01

次にPSFが最大の8の場合です。
Image13_ABE1_RGB_ABE4_SPCC_SCNR_BXTSS07PD8_Preview01

あれ?恒星は確かに少し変わっていますが、星雲部が全く同じに見えます。このことは、PSFを1から7まで変えて比較しても確認しました。


4. BXT1時代にはPSFを変えたら星雲部が大きく変わっていたはずです。念のためAI2にして確認しました。

PSFが4.0の場合。
Image13_ABE1_RGB_ABE4_SPCC_SCNR_BXTSS05PD4_Preview01

PSFが8.0の場合です。
Image13_ABE1_RGB_ABE4_SPCC_SCNR_BXTSS05PD8_Preview01

他のパラメータは全て同じなので、やっぱり明らかにPSF Diameterだけで星雲部が大きく変わっています。

5. ここで、再びAI4に戻りもうひとつのパラメータ「Sharpen Nonsteller」をいじってみました。1.0からから0.5に変えています。
Image13_ABE1_RGB_ABE4_SPCC_SCNR_BXTSS07PD8N05_Preview01
これまでのSharpen Nonstellerが1.0の時と比べて、明らかに星雲部の分解能は出にくくなっています。

今回のリリースノートでは星雲部の記述がほとんどありません。ということはPSFに関しては大きな仕様変更?それともバグ?なのでしょうか。ちょっと不思議な振る舞いです。でもBXT1の時のように星雲部の解像度を出すパラメータがPSF DiameterとSharpen Nonstellerの2つあるのもおかしな気もするので、BXT2の方がまともな設計の気もします。いずれにせよ、今回のAI4ではすでに星雲部に関しては最初から最大限で分解能を出してしまっていて、これ以上の分解能は出せないようです。BXT1の時には星雲部の解像度出しが大きく扱われていたので、これを期待して購入すると、もしかしたら期待はずれになってしまうかもしれません。

でもちょっと待った、もう少しリリースノートを読んでみると、BXTの2度掛けについての記述が最後の方にあることに気づきます。

The “Correct First” convenience option is disabled for AI4 due to the new way it processes image data. It is also generally no longer necessary. If desired, the same effect can still be accomplished by applying BlurXTerminator twice: once in the Correct Only mode, and then again with the desired sharpening settings. The same is true for the “nonstellar then stellar” option: it is generally not needed anymore with AI4, but can be accomplished manually if desired.

Correct Firstとnonstellar then stellarはAI4では使えなくしたとのことで、その代わりに一度Correct Onlyをかけて、その後にCorrect Onlyを外して好きな効果をかければいいとのことです。

実際に試してみましたが、いくつか注意点が必要そうです。下の画像は、上で使ったオリジナルの画像から
  1. Correct Only
  2. Sharpen Stars: 0.70, Adjust Star Halos: 0.00, Automatic PSF: on, Sharpen Nonsteller: 1.00
  3. Sharpen Stars: 0.00, Adjust Star Halos: 0.00, Automatic PSF: on, Sharpen Nonsteller: 1.00
  4. Sharpen Stars: 0.00, Adjust Star Halos: 0.00, Automatic PSF: on, Sharpen Nonsteller: 1.00
4回かけています

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まず、星雲部の解像度出しを後ろ3回でかけていることになりますが、その効果は回数分きちんと出ていて、複数掛けで効果を増すことができるのがわかります。その一方、Sharpen Starsは2回目のみにかけ、それ以降はかけていません。これは繰り返しかけると恒星がどんどん小さくなっていき、すぐに破綻するからです。3回目のみにかけるとか、4回目のみにかける、もしくは小さい値で複数回かけてもいいかと思いますが、恒星が破綻しないように注意してチェックする必要があると思います。

最も重要なのが、PSFの設定です。BXT1時代にはここをマニュアルで数値を入れてやることで、星雲部の解像度が調整できましたが、ここまでの検証でBXT2ではその効果は無くなってしまっています。しかも、ここで試しているようなBXT2の複数回掛けで固定PSFにすると、小さくなっていく恒星に対して間違った値のPSFが適用されてしまい明らかに恒星が破綻していくので、Automatic PSFを必ずオンにしておく必要がありそうです。

というわけで、ここまでの検証でまとめておくと、
  • BXT2は星雲部の解像度出しの効果が弱いので、複数回がけで効果を強くすることができる。
  • 複数掛けは作者がOKを出している。
  • Sharpen Stars(と、今回は検証してませんが多分Adjust Star Halosも)は無理をしない。
  • PSFはオートにしておいた方が楽で変なことが起きないのでいい。
と言うことがわかりました。PSFはNiwaさんの言うようにBXT2をかけるたびに毎回きちんと測定してからその値を入れるのでもいいかもしれませんが、私の方では今回は検証していません。


BXTの中身について推測

BXTですが、まだまだブラックボックスなところはたくさんあります。ここからはあくまで個人的にですが、どんなことが行われているのか色々推測してみようと思います。

最初に、AIと言っていますがどこに使っているのか?です。自分だったらここに使うとだろうという意味も込めて推測しています。

まずは「恒星とその他の天体の区別」にAIを使っているのではないかと思います。これはStarXterminatorで既に実装されているのでおそらく確実でしょう。画像の中にはものすごい数の星があります。全てまともな形をしていればいいのですが、収差などで崩れた形の(元)恒星もきちんと恒星と認識しなければいけません。ここはAIの得意とする分野だと思います。でも、恒星の認識率も100%にするのはかなり難しいと思います。リリースノートで示されているような種類の収差を膨大な画像から学習しているものと思われ、逆にそうでないものは恒星でないと判断すると思います。ハッブルの画像などから学習したと書いていますが、ハッブルの画像は逆に収差は比較的小さいと思いますので、これと収差があるアマチュアクラスの画像を比べたりしたのでしょうか。それでも現段階でのAIなので、学習も判別も当然完璧では中々ないはずなのですが、例えば銀河などはかなりの精度で見分けているのかと思います。

個別に恒星が認識できたら、恒星にのみdeconvoutionを適用することが可能になるはずです。上での検討のように、BXT1では超微恒星は星像改善がなかったものが、BXT2では無事に恒星として認識できて星像改善されているので、このことは認識できた恒星にのみdeconvoutionを適用していることを示唆しているのかと思います。従来のdeconvolutionは効果を画面全体に一度に適用せざるを得ないので、恒星部と星雲部に同様にかかってしまいます。恒星が星雲を含む背景から分離でき、そこにのみdeconvolutionをかけられるなら、個別に効果を調整できるので、従来に比べてかなり有利になるでしょう。

ただし、恒星が小さくなった後に残る空白の部分は、従来のdeconvolutionでは黒いリング状になりがちなのですが、BXTはかなりうまく処理しているようです。説明を読んでも「リンギングなしでうまく持ち上げる」くらいしか書いていないのでわからないのですが、ここでもAIを使っているのかもしれません。例えば、簡単には周りの模様に合わせるとかですが、もう少し考えて、恒星の周りの中心よりは暗くなっているところの「背景天体の形による輝度差」をうまく使うとかも考えられます。輝度を周りに合わせるようにオフセット値を除いてやり、模様を出しやすくしてから、それを恒星が小さくなったところの背景にするなどです。S/Nは当然不利なのですが、そこをAIをつかってうまくノイズ処理するとかです。本当にこんな処理がされているかどうかは別にして、アイデアはいろいろ出てくるのかと思います。

あとBXTの優れているところが、画像を分割して処理しているところでしょう。512x512ピクセルを1つのタイルと処理しているとのことで、その1タイルごとにPSFを決めているとのことです。収差処理もおそらく1タイルごとにしているのでしょう。現在のAI処理はそれほど大きなピクセル数の画像を扱っていないので、どうしても一回の処理のための画像の大きさに制限が出るはずです。でもこのことは画像の各部分の個々の収差を、それぞれ別々のパラメータで扱うことにつながります。四隅の全然別の収差がどれも改善され、恒星が真円になっていくのは、見事というしかありません。これをマニュアルでやろうとしたら、もしくは何かスクリプトを書いて個々のタイルにdeconvolutionをかけようとしたら、それこそものすごい手間になります。画面全体に同じ処理をする従来のdeconvolutionなどとは、原理が同じだけで、もう全く違う処理といってもいいかもしれません。


微恒星の補正について

もう一つ、極々小さい微恒星がさらにdeconvolutionされたらどうなるか考えてみましょう。

もともと時間で変動する1次元の波形の周波数解析によく用いられるFFTでは、サンプリング周波数の半分の周波数以下でしか解析できません。この半分の周波数をナイキスト周波数と言います。要するに2サンプル以上ないと波として認識できず、周波数が決まらないということです。ではこの2サンプルのみに存在するインパルス的な波を、無理矢理時間軸で縮めるような処理をしてみたらどうなるでしょうか?元々あった2サンプルで表現されていた波が2サンプル以下で表現され、より高周波成分が存在するようになります。

これと同じことを2次元の画像で考えます。上のFFTの時間が、画像のドットに置き換わり、縦と横で2次元になったと考えます。周波数と言っているのは画面の細かさになり、「空間周波数」という言葉に置き換わります。細かい模様ほど空間周波数が高く、荒い模様ほど空間周波数が低いと言ったりします。

1ドットのみの恒星は、本当に恒星なのか単なるノイズなのか区別のしようがありません。少なくとも各辺2ドット、すなわち4ドットあって初めて広がりのある恒星だと認識できます。この各辺2ドットがナイキスト周波数に相当します。超微恒星に対するdeconvolution処理はこの4ドットで表されている恒星を、4ドット以下で表現しようとすることになります。その結果、この画像はナイキスト周波数以上の高周波成分を含むことになります。

deconvotionはもともと点像であった恒星と、その点像が光学機器によって広がりを持った場合の差を測定し、その広がりを戻すような処理です。その広がり方がPSFという関数で表されます。広がりは理想的には口径で決まるような回折限界で表されますが、現実的にはさら収差などの影響があり広がります。BXTはあくまでdeconvolutionと言っているので、ここに変なAIでの処理はしていないのかもしれませんし、もしくはAIを利用したdeconvolution「相当」なのかもしれません。

BXT1からBXT2へのバージョンアップで、処理できる収差の種類が増えていて明確に何ができるのか言っているのは注目すべきことかと思います。単なるdeconvolutionなら、どの収差を補正できるのか明確には言えないはずです。でもAIで収差の補正の学習の際、どの収差か区別して学習したとしたら、deconvolution相当でどのような収差に対応したかが言えるのかと思います。そういった意味では、やはりBXTのdeconvolutionは後者の「相当」で、AIで置き換えられたものかと思った方が自然かもしれません。


BXTの利用目的

ここまで書いたことは多分に私自身の推測も入っているので、全く間違っているかもしれません。BXTの中身の実際はユーザーには全部はわからないでしょう。でも中身はどうあれ、実際の効果はもう革命的と言っていいほどのものです。

個人的には「個々のタイルでバラバラな収差をそれぞれのPSFで補正をして、画像の全面に渡って同等な真円に近い星像を結果として出しているところ」が、マニュアルでは絶対にやれそうもないところなのでイチオシです。もちろん今のBXTでは完璧な処理は難しいと思いますが、現在でも相当の精度で処理されていて、BXT1からBXT2のように、今後もさらなる進化で精度が上がることも期待できそうです。

では、このBXTが完璧ではないからと言って、科学的な目的では使えないというような批判は野暮というものでしょう。そもそもBXTは科学的に使うことは目的とはしていないはずです。

それでもBXTを科学的な側面で絶対使えないかというと、使い方次第だと思います。例えば、新星を探すという目的で、BXTでより分解能を増した上で何か見つかったとしましょう。それが本物かフェイクかの「判断」は他のツールも使うなどして今の段階では「人間が」すべきでしょう。判断した上で、偽物ということもあるでしょうし、もし本物だったとしたら、例え判断はBXTだけでできなかったとしても、そのきっかけにBXTが使われたいうことだけで、BXTの相当大きな科学的な貢献になるかと思います。

要するに「ツールをどう使うか」ということだと思います。今の天文研究でもAIが盛んに使われようとしていますが、主流は人間がやるにはあまりに手間がかかる大量のデータを大まかに振り分けるのを得意としているようです。ある程度振り分けたら、最終的な判断はAIに任せるようなことはせず、やはり人の目を入れているのが現実なのかと思います。AIは完璧ではないことはよくわかっているのだと思います。


まとめ

BXTはどんどんすごいことになっていますね。今後はBXT以外にもさらに優れたツールも出てくるでしょう。将来が楽しみでなりません。

何年か前にDenoise AIが出た時も否定する意見はありましたし、今回のBXT2も推測含みで否定するケースも少なからずあったようです。デジカメが出た時も否定した人が当時一定数いたことも聞いていますし、おそらく惑星撮影でWavelet変換を利用した時も同じように否定した人はいたのかと思います。新しいものが出た時の人の反応としてはごく自然なのかもしれませんが、私は個人的にはこのような新しいツールは大歓迎です。新しいものが出たときに否定だけするような人から、新しい革新的なツール作られるようなことなどほぼあり得ないでしょう。新しいツールはその時点では未熟でも、将来に発展する可能性が大きく、その可能性にかけるのが正しい方向かなと思っています。

実際私も、電視観望をしていて頭ごなしに否定されたことが何度がありました。でも今では電視観望は、眼視と撮影の間の手法として確立してきているはずです。当時否定された方達に、改めて今電視観望についてどう思っているのかお聞きしてみたかったりします(笑)。

BXT素晴らしいです!!!

この記事は「実画像のノイズ評価(その3): 信号について」の続きになります。



久しぶりのブログ更新になってしまいました。実は小海の星フェスからコロナになってしまいました。4−5日で平熱に戻ったのですが、その後体力が全然戻らず、仕事から帰っても疲れ果ててすぐに寝てしまうことをずっと続けていました。新月期で晴れた平日もあったのですが、全く機材を出す気力がありませんでした。細々と今回の計算だけは続けていて、発症から3週間たってやっとブログを新たに書くくらいの気力がもどってきました。

というわけで前回の記事から結構経ってしまいましたが、今回の記事ではこれまでのノイズ評価がどこまで通用するか、具体例を検証してみたいと思います。だいこもんさんと、Niwaさんの協力もありましたので、いくつかの撮影条件を比べてノイズ評価が正しいかどうか検証してみることにします。


開田高原で撮影したファイルの検証

まずはこれまで通り、開田高原のものから。使っているカメラはASI294MM Proです。


1. Read noise


最初はRead noiseを検証してみましょう。比較すべきは、
  1. ASI294MM ProのRead noiseのグラフから読み取ったノイズ
  2. 自分で撮影したBiasファイルから実測したノイズ
の2つです。

  1. 今回の撮影ではゲインを120としたので、その時のRead noiseの値をグラフから読み取ると、1.8 [e]程度でしょうか。
  2. その一方、Baisファイルはゲインを120として、最初露光時間(0.032ms)で撮影し、RAW16のfits形式で保存します。実測はPixInsightのStatisticsツールをつかいました。撮影されたファイルは実際には14bit階調なので、Statisticsツールで「14bit [0,16383]」を選びます。その時のavgDevの値を読むと2 [ADU]となります。この場合単位はADUなので、比較できるようにeに変換するため、コンバージョンファクターを使います。コンバージョンファクターはグラフの縦軸「Gain(e/ADU)」から読み取ります。横軸の「Gain(0.1dB)」の120のところでは0.95 [e/ADU] 程度となります。これを使うと、Baisファイルのノイズは1.9 [e]となり、グラフから読み取った値にほぼ一致します。
結論としては、Read noiseに関しては、メーカーの示すグラフから読み取った値と、実測の値が10%以下の精度でかなり一致していると言えます。実はこのことは、2019年に既に確認していて、その時もよく一致していることがわかっています。


2. Dark noise

次にDark noiseを検証します。こちらも比較すべきは、
  1. ASI294MM Proの Dark currentのグラフから読み取った暗電流値から計算したdark noise
  2. 自分で撮影したDarkファイルから実測したノイズ
の2つです。

  1. 今回の撮影時の温度は-10℃、1枚あたりの露光時間は300秒です。グラフから安電流は0.006 [e/s/pix]程度、露光時間の300 [s]をかけて1.86 [e/pix]。単位がeなので、ノイズはそのルートをとればよく、ピクセルあたりでは1.3 [e]となります。
  2. 一方、自分で撮影したダークファイルから、Biasファイルの時と同様にノイズをPixInsightで実測すると2.5 [ADU]となりました。これをコンバージョンファクター0.95[e/ADU]で単位をeに変換してやり、2.38 [e]となります。ここからRead noise 1.8 [e]を引いたものが実測のDark noiseとなります。ただし引く際には、互いに相関のないランダムなノイズなので、実測値の2乗とRead noiseの2乗の差を取り、ルートを取ることになります。出てきた値は1.4 [e]となりました。
結果としては、Dark noiseに関してもメーカーのグラフから求めた値と、実測の値が10%以下の精度で一致していることがわかります。


3. トータルノイズ

さらに、開田高原で撮影したライトフレームの輝度から推測したノイズと、ライトフレームのノイズの実測値を視覚します。
  1. 天体や分子雲が支配的でない暗い部分の輝度をPixInsightのStatisticsで実測すると、920 [ADU]程度となりました。ここから撮影時のオフセット40x16=640を引き、実際の輝度が280[ADU]であることがわかります。これをコンバージョンファクターで[e]にすると266 [e]。単位が[e]なので、ノイズは輝度のルートをとると直接出てきて、16.3 [e]となります。
  2. その一方、ライトフレームからPixInsightのStatisticsでノイズを直接測定すると、16.9 [e]となりました。
撮影したライトフレームの輝度から計算したノイズと、実測のノイズが10%以下の精度でかなり一致していることがわかります。


4. Sky noise

輝度から推測したノイズと直接測ったノイズから、トータルノイズがかなり一致することがわかったということと、Read noiseもDark noiseも推測値と実測値がかなり一致していることがわかるので、残り(今は天体が写っていない部分を考えているので、天体からのショットノイズはないと考える)のSky noiseもそこそこ一致すると推測できます。Sky  noiseは、トータルノイズからRead noiseとDark noiseを引いたものと考えることができます。ただしこの場合も、それぞれのノイズを2乗して、トータルからRead noiseとDark noiseを引く必要があることに注意です。その結果、Sky noiseは16.2[e]程度となりました。トータルノイズが16.3 [e]なので、Read noiseとDark noiseはほとんど効いていなくて、ほぼSky  noiseに支配されていることがわかります。


開田高原撮影のまとめ


まとめると、

グラフから読み取ったRead noise1.8 [e]
実測のRead noise1.9 [e]

グラフから読み取ったDark noise
1.3 [e]
実測のDark noise [e]1.4 [e]

背景光の輝度から推測したトータルノイズ

16.3 

[e]
実測のトータルノイズ [e]16.9 [e]

Sky noise
16.2 [e]

となります。

開田高原の暗い空であっても、L画像であること、口径260mmでF5のかなり光を集める鏡筒であることなどから、Sky noiseが支配的になってしまうのかと思われます。これが小さい口径で暗い鏡筒を使った場合や、明るい鏡筒でもナローバンドフィルターを使い入射する光を小さくした場合には、Read noiseとDark noiseが効いてくる可能性が高くなることに注意です。


条件を変えた場合

少なくとも、これまで検証してきた開田高原で撮影したライトフレームでは、メーカーグラフからの読み取り値と実測などがかなり一致することがわかりました。他の例とも比べてみましょう。

ここでは4つを比較します。鏡筒、カメラ、露光時間、ゲイン、温度、背景光の明るさなどがそれぞれ違います。
  1. 開田高原: SCA260 (d260mm、f1300mm)、ASI294MM Pro、露光時間300秒、gain120、-10℃
  2. 自宅: SCA260 (d260mm、f1300mm)、ASI294MM Pro、露光時間300秒、gain120、-10℃
  3. チリ1: RS200SS (d200mm、f760mm)、ASI294MM Pro、露光時間120秒、gain120、-20℃
  4. チリ2: FSQ106N (d200mm、f760mm)、ASI1600MM Pro、露光時間300秒、gain0、-20℃
協力: だいこもんさん(チリ1)、Niwaさん(チリ2)

個々の計算過程は省略しますが、結果は

1. 開田高原2. 自宅3. チリ14. チリ2
グラフからのRead noise [e]1.8 1.8 1.8 3.6 
実測のRead noise [e]1.9 1.9 1.9 3.6 

グラフからのDark noise [e]
1.3 1.3 0.9 1.4 
実測のDark noise [e]1.4 1.4 0.9 1.3 

背景光輝度からのトータルノイズ [e]
16.3 49.3 12.0 7.0 
実測のトータルノイズ [e]16.9 51.3 12.5 8.3 

Sky noise [e]
16.2 49.3 11.8 5.8 

となりました。各種条件はかなり違っていますが、どれも推測値と実測値がかなりの精度で一致しています。これまでの検証が大きく間違ってはいないことがわかるのかと思います。言い換えると、グラフからの推測値だけである程度正しいことがわかるので、今後の計算では実測値を用いなくともグラフから計算した値を用いて話を進めても、ほぼ問題ないと言えるのかと思います。

「背景光輝度からのトータルノイズ」と「Sky noise」を比較すると、やはりSky noiseが支配的なのがよくわかり、それでもチリ2のように暗いところで小口径の場合は、Sky  noiseの貢献度が小さくなり、Read noiseやdark noiseの貢献度があるていど大きくなることがわかります。

逆に言うと、Read noiseやdark noiseが効かない範囲でうまく撮影されているとも言えます。Read noiseやdark noiseが支配的と言うことはある意味暗すぎるわけです。暗い鏡筒を使っていたり、1枚あたりの露光時間が足りなかったり、ゲインが小さすぎるなどの状況や、ナローバンドフィルターやかなりきつい光害防止フィルターを使った場合などは暗すぎる状況になることがあります。

Read noiseやdark noiseが効かない状態の撮影ができているなら、あとはどこまで淡いところが出るかは背景がどこまで暗くできるかに依ります。より暗い空が有利となってきます。この状態ではもう1枚あたりの露光時間を伸ばしても意味はなくなり、トータルの露光時間を伸ばすことでSky noiseの影響を小さくしていくしか手はありません。

今回の記事でははまだ1枚撮影のみをこと議論しているのですが、本当は多数枚撮影してスタックした時のことを考えて判断するべきですね。次回以降に議論できればと思います。


撮影時の背景光の輝度推測

実は、鏡筒とカメラのパラメータがわかっている(口径、焦点距離、量子効率、ピクセルサイズ、コンバージョンファクターなど)ので、画像から撮影時の背景光の輝度が推測できるはずです。それぞれの場所でのSQMがわかっていれば、推測値と比較して画像として得られた背景光がある程度正しいのかどうか検証できるはずです。

結果としては、開田高原とだいこもんさんが撮影したチリの画像は、1.4倍くらい開田高原の方が明るかったです。開田高原はPolution Mapで見た場合、SQM21.8程度、チリはだいこもんさんによるとSQM22.1程度のことなので、10^((22.1-21.8)/2.5)=1.32倍なので、比較ではそこそこ正しいです。ただ、開田高原の当日の現地でiPhoneのアプリで簡易測定したSQMだと20.9が最高だったので、開田高原の実際はもっと(2.5倍くらい)明るかった可能性もあります。

でもNiwaさんが撮影したチリの画像からの推測値の輝度はだいこもんさんが撮影したものより1.8倍くらい明るく出てしまい、どうしても合いません。新月期ではないのではと思いましたが、撮影日から調べてみると新月期です。方向など何か別の明るい理由があったのか、まだ計算がどこかおかしいのかよくかっていません。Niwaさんのだけカメラが違うので、何か取り込めていないパラメータがある可能性もあります。

また、富山の自宅での撮影では開田高原より10倍以上明るく、Polution Mapで見たSQM20.6とかけ離れています。一つの可能性は、北の空なので街明かりが効いていたというのはあり得るかもしれません。と考えると、チリも方向によって明るさが結構違うのか?昔方個別の光害マップ「ふくろう」というのがあったのですが、残念ながらもう稼働していないようです。

いずれにせよ、画像ファイルからの背景光の輝度の測定はまだあまり正確ではないようなので、具体的な値は割愛します。だいこもんさんにも言われましたが、輝度は既知の恒星の明るさから求めるべきなのかもしれません。でも今回の範囲は越えるので、輝度の推測は諦めることにします。 


まとめ

これまでのノイズの検証が正しいかどうか、簡単にですが検証してみました。条件を変えてもそこそこ正確に見積もれているのかと思います。

といっても、メーカーが示しているグラフからの計算値との比較なので、ある意味そのグラフが実際の測定と正しいかどうかの検証とも言えます。少なくともメーカーが示しているグラフは、今回の測定で自己矛盾のような現象は見られず、実際にユーザーが手にしているカメラでの実測とかなり近い値となっていると思われます。

これ以降の記事では「グラフから推測したノイズはそこそこ正しい」と考えて進めていけばいいと言うことが言えるのかと思います。








 

カバンからおもむろに取り出して「実はこれ望遠鏡なんですよ」とか言いたいわけです。小ささにびっくりして欲しいわけです。星雲を見て感動してもらいたいのです。そう、たとえ変な人とか、マニアだと思われようとも。

今回はそんな切なる思い(?)を実現してくれる機器「トラバース」の詳細レビュー記事です。

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見よこの極小組み合わせセット!


祝!トラバース正式発売

サイトロンからとうとう発表されましたACUTERの「トラバース」!!! 2023年7月4日に日本で発売開始、

発売記念キャンペーン価格で7月31日(月)23:59まで27,182円 (税込 29,900円)

とのことです。最小、最安の自動導入経緯台。これまで最小だったAZ-GTiよりもさらに小さいです。

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一昨年前、2021年の小海の星フェスでトラバースのサンプルを見て、そのときから惚れ込んでいました。2022年の小海の星フェスでフリマスペースのブラックパンダさんのところでとうとうサンプルを手に入れ、周参見で初お披露目。まだ正式版になる前のもので少し不安定でしたが、先日とうとう正式版ができたので是非テストしてみてくださいと連絡が入りました。すでにこれまでにテストで何度か使っていて、ブログにも少し登場してきましたが、今回は満を辞しての詳細レポートです。

箱の中身ですが、以下の様なものが入っています。特にバッグが以前の試用版から大きく変わっていて、以前はペラペラのものだったのですが、クッション性のある素材になり、しかもトップが膨らんだ形なので、上に大きなものがくるのにピッタリ合ってます。トラバースは三脚を変更してちいさくしてつかいたいので、このバッグはSWAT+AZ-GTi+Gitzo三脚の方を入れるのに使おうと思ってます。バッグに肩掛けベルトをつけるフックがついていますが、ベルトは入っていませんでした。もしかしたら福島で箱を開けた時とかに落としてしまったのかもしれません。

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箱の中にはトラバース本体が三脚に取り付けられていて、
付属品とマニュアル、専用のバッグが入っていました。


トラバースを選ぶ理由

そもそも、なんでそこまでトラバースに惚れ込んているかです。

これまでずっと電視観望を試してきました。その中で、小口径鏡筒でも電視観望を十分に楽しむことができるとわかってきて、最近は口径わずか3cmのFMA135が主力機となっています。これを最小最軽量「だった」 AZ-GTiに載せて運用していました。最軽量のはずのAZ-GTiですが、370gのFMA135と比べると圧倒的に重いんですよね。今使っているノートPCでさえ900gです。カメラがUranus-Cで180g、三脚も250gくらいの小型のものが使えるので、カバンの中に入れるともう1.3kgのAZ-GTiの重量が目立って重くなってしまい、しかもそこそこの体積なのでカバンの中で大きなスペースをとってしまうのです。

この1.3kgのAZ-GTiがトラバースの650gまで小さくなるのは、カバン(リュクタイプ)に入れて持ち運ぶのに劇的な違いが生じます。というか、これでやっとリュックタイプのカバンに入れようとする気になります。冒頭のようにおもむろにカバンから出す!これがトラバースを待ち望んでいた理由です。

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バラすとカバンの中にコンパクトに収まります。


三脚の交換

さて、トラーバースセットを順に見ていきましょう。まず、今回発売のセットには三脚が標準で付いてきます。あとは望遠鏡を載せるだけでつかうことができるので便利です。でもここは、トラバース本体の小ささを生かすために、三脚を取り替ることにします。付属三脚とトラバース本体は、1本のネジで固定されています。

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「あれ?3本のネジが見える」と思う人もいるかもしれません。本体下面に見えている3本のネジは、どうも水平調整ネジに相当するようで、イモネジタイプで本体に当たって止まっているだけです。3本とも少しだけ緩めて、あとは本体を回転させると三脚から外すことができます。

今回使用した三脚は、Amazonで何年か前に買ったものですが、80kgの荷重まで耐えられるという「本当か」と突っ込みたくなるものです。実際かなりの荷重をかけることができるのは確かですが、上に重いものを載せると先にバランスの方が崩れてくるので、倒れないかが心配になります。転倒防止として、使うときは赤いリングを回して足が180度開くようにします。リングが固いので、どう回るのかがちょっと分かりにくいのですが、力を入れるときちんと回ります。

この三脚ですが、今でも現行であるみたいです。でもよく見ると2種類合って、違いは上部の接続ネジのところです。私が持っているのは、1/4インチと3/8のどちらでも使える便利なもので、外側の3/8インチのネジはバネじかけになっていて、押し込めることができ、中の1/4インチネジでも固定できる仕様です。

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もう一種類のは普通に1/4インチネジがあって、外側にアダプター的に3/8インチをつけるよくあるやつです。バネ式の方が実用上は圧倒的に便利なので、もしこの三脚に興味がある場合はバネ式のものをおススメします。




私のオリジナルアイデアなのですが、この三脚、足にインチネジ用の穴がいくつか空けてあって、端の穴にちょっと長めのネジをはめると、水平出しの微調ができるようになります。TRAVERSEに水準器がついているので、それを見ながらネジを締めたり緩めたりして水平を合わせることができます。ネジは3本つけてもいいですが、2本でも十分実用的です。

一見M6ネジが合うように見えますが、途中ですぐに入って行かなくなります。インチネジが必要なことにだけ注意です。

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トラバース本体

トラバース本体は、単3電池4本で動きます。AZ-GTiでは単3が8本必要だったので、ここだけでも軽量化になりますし、8本用意するのはちょっと大変だったので、4本だと大分楽になります。みなさん興味があるのが、充電式の電池で使えるかどうかなのですが、エネループで試したところ、特に問題なく使えています。どのくらいの時間持つかなどはもう少し検証が必要ですが、2−3時間の使用ではまだまだ全然余裕でした。

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裏側にも電池を入れるところがあり、合計4本で稼働します。

さらに、電池横の電源確認用LEDのすぐ上にUSB-C端子があり、ここを利用してモバイルバッテリーなどから電源を取ることもできます。

積載可能重量は2.5kgということで、AZ-GTiの半分になります。そのため大きな鏡筒は載せることはできません。自分の手持ちだと、FMA135、EVOGUIDE 50ED、FS-60CBくらいでしょうか。FS-60Qだと2.4kgなのでギリギリで、カメラなどをつけると厳しくなってくるかもしれません。しかもバランスウェイトをつけることができないので、重い鏡筒になってくると倒れないように注意が必要になってきます。付属の三脚を一番短く使ったとしても、倒れてしまうとダメージは避けられないので、積載重量には従分な余裕を持って運用した方が良さそうです。

Vixen規格のアリガタを固定するネジと、すぐ横にもう一つネジがついています。こちらは垂直方向の回転を固定するためのネジです。その一方、水平方向の回転はネジなどはなく固定されていてフリーで動かすことはできず、モーターを動かして回転するしかないようです。

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垂直回転台の下に、黒い大きめのギヤが見えます。2021年の小海で初めて見たときはこのギヤが付いていたのですが、2022年のテストモデルではこのギヤの部分は外されていました。製品版では復活したようです。これはタイムラプス用のアダプターを取り付けるときに使うギヤで、平行移動のために使われるのかと思われます。日本では夏に発売されるとのことです。


SynScan系アプリでの接続

操作するためのアプリはSynScan系のものが使えます。SynScan、SynScan Pro、SynScan用ASCOMドライバーなどです。SynScanは動作に制限も多いので、最初からSynScan Proの方を使うこととお勧めします。電視観望で使う際は、SharpCapを使うことが多く、ASCOMでSynScan Proに接続して、プレートソルブなどを使用することが可能になります。



上のリンクのように、SynScan Proを使っての操作などはこれまで何度もこのブログで書いてきたので、ここでは詳しくは書きませんが、一つだけ注意です。

今回SynScan ProとASCOMを使い電視観望を試しましたが、最初は何の問題もなく動きました。しかし次の日、観望会で使おうとしたらプレートソルブまで全然辿り着きませんでした。最初トラバースのトラブルかと思ったのですが、これまで安定に動いていたAZ-GTiに戻してもうまく動きません。どうやらASCOMとSynScan Proの間の接続の不安定性からきていたようで、複数台をつなぐとトリガー的に不安定になるようです。

何度か接続をし直したり、ASCOMドライバーやSynScan Proのバージョンを変えることで最終的にはトラバースでもAZ-GTiでもうまく動いたのですが、どうもSynScan Proの方が複数からの接続にうまく対応できるように設計されていないという情報を聞きました。私自身はまだ未確認なのですが、ASCOMのDeviceHubを使うことで複数台にうまく対応できるという話を聞きましたので、もし新たにトラバースを接続して不安定になるような現象に見舞われた時は、DeviceHubを使うといいかもしれません。私の方でも、梅雨が明けて天気が回復したら試してみたいと思います。


新アプリ「Acuter SKY」

トラバース専用で、Acuter SKYというアプリが開発されています。iOS用Android用があるようです。眼視が前提のアプリのようなのですが、なかなか面白いです。

まず、Wi-FiだけでなくBluetoothでもつながります。これは何を意味するかというと、スマホの場合インターネットに繋ぎながら操作ができることになります。SynScan ProのようにWi-Fiで繋いでしまうと、スマホで携帯電波につながっていたとしてもインターネットはWi-Fiが優先されてしまうために、実際にはインターネットにつなげなくなります。これが改善されているのは大きいです。

その一方、SynScan Proでインターネット接続と併用させるには、別途ルーターなどが必要で、「ステーションモード」で接続するなどの工夫が必要になります。詳しくはここを見てもらうとして、少なくともAcuter SKYでBluetoothで接続できる様になったために、単独でインターネット接続までできる様になることは大きいです。

また、Acuter SKYでは接続までのヘルプが充実していることも特徴でしょう。以下のような項目があり、それぞれ選ぶと、絵のみで一切文字のないヘルプ画面が現れます。

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例えば一例が以下の画像です。これは「望遠鏡の取り付け」を選ぶと出てくる絵の一部で、取付だけで10枚の絵で説明されています。三脚の設置から望遠鏡の取り付けまで、一切の文章なく絵だけで説明しているのはとても分かりやすいです。

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本体に添付されている紙のマニュアルにも同じような絵が掲載されているので、まずはマニュアルを見てみるのも良いでしょう。ただし、アプリは日本語対応ですが、添付されていたマニュアルは英語版でした。

ヘルプの後にある、特に最後の「素調整又はやり直し」はかなり特徴ある調整方法になっています。スマホを鏡筒に載せて、スマホの上側が鏡筒が向いている方向と同じようにします。この時にスマホの角度センサーを使って、今どちらの方角とどの位の高度を望遠鏡が向いているかを測定し、その情報をトラバース本体に送って初期アラインメントをするのです。精度はせいぜい数度程度と思われますが、これまでにない新しい試みで、面白いアイデアだと思います。


簡易StarSense Explorer?

初期アラインメント機能と同じような原理なのですが、もう一つ「スカイビュー」という機能が一番面白かったです。眼視の導入補助としてスマホの方向センサーを利用して、ターゲット天体までの方向のずれを示してくれます。言ってみればStarSense Explorerの簡易版みたいなものでしょうか?

Acuter SKYを立ち上げてから「空の探索」を押して、次に何か天体を選び、その後「確認」を押すとその「スカイビュー」モードになります。矢印の長さと方向で、天体までどれくらいずれているかが分かります。天体の方向に向くと画面に大きな丸がでます。

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実際使ってみての精度は、これもせいぜい数度くらいかと思うので、ファインダー導入支援といったレベルくらいかもしれません。重要なことは、ACUTER製品に接続とかしなくてもこの機能は使うことができるようなので、任意の赤道儀や経緯台に載った望遠鏡にくっつけたり上手く固定すれば、画面の矢印に従ってラフな天体導入ができるのかと思います。興味がある方はぜひ試して見てください。

このACUTER SKY、惜しむらくはスマホだけのアプリで、PC用ではないので、当然ASCOMには対応していないために、SharpCapからプレートソルブして同期などはできないところでしょうか。
 

トラバースを使った電視観望

今回の目的、実際に電視観望で稼働してみた様子をレポートします。既に福島星まつりでも試していますが、改めて自宅で試したのが2023年6月16日で半月ほど前になります。

設置ですが、三脚もトラバース自身も小さいことから、置き場所に困ることがあります。小さすぎて暗いところでは目立たないので、間違えて蹴飛ばしてしまう可能性があるからです。

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机の下に置くとか、ライトを横に置いて目立つようにするなどの工夫が必要でした。テーブルの上に置いてもいいのですが、PCを操作するたびに揺れてしまい、星像がブレてしまいます。石やブロックの上など、これ位されたものの上におく方がいいでしょう。

まず、SynScan  Proとは何の問題もなく接続できました。ただし、接続後ネットワーク設定の画面にたどり着けなかったので、ネットワーク設定はデフォルトのままです。観望会などで複数台で使うと混乱する可能性があるので、今後の改善を待ちたいと思います。今のところはネットワーク設定はAcuter SKYを使うことで可能になるようです。

SynScan Proから初期アラインメントをすると、トラバース本体が回転し出しますが、AZ-GTiに比べると全然静かで、これならば夜中にマンションのベランダなどで駆動してもほとんど迷惑にならないレベルかと思います。

初期アラインメントでの最初の導入の位置合わせがすでに面倒だったので、ここですでにSharpCapから ASCOM経由で、PC上で立ち上げたSynScan Proに接続し、プレートソルブを実行しました。

一つ注意は、PCで立ち上げたSynScan Proでトラバースに接続するためには、当然PCをトラバースのWi-Fiに繋げる必要があることと、もう一つこれは忘れがちなのですが、初めてPC上のSynScan Proでトラバースに繋いだときには緯度経度情報が正しく設定されていません。デフォルトでは「位置情報を使用する」がオンになっていてGPSからの緯度経度を自動的に取得するようになっていますが、ほとんどのPCにはGPSユニットが付いていないので、そのままでは緯度経度情報が何も入っていないことになります。これをオフにして、きちんとマニュアルで入力するようにしてください。その際の自分のいる位置の緯度経度ですが、スマホのコンパスアプリなどを利用すると、値を知ることができます。

プレートソルブがうまくいくと、画面中心近くに指定した天体が入ってきます。もちろん、プレートソルブなどしなくても、SynScan Proの方向ボタンを押して指定天体を真ん中に持ってきても構いません。

初期アラインメントがうまくいったら、次は見てみたい目標天体を自動導入します。最初はM27: 亜鈴状星雲です。

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全く問題なく導入できます。もしうまく導入されない場合は、トラバースの水平度が出ていない可能性があります。その場合でも再度プレートソルブを実行すれば導入されると思いますが、水平度が大きくずれていると毎回プレートソルブをする必要があるかもしれません。その際は、水平度を見直した方が効率が良いかと思います。

次は北アメリカ星雲です。
スクリーンショット 2023-06-17 000312

続いて、少し離れたところのM8: 干潟星雲です。
スクリーンショット 2023-06-17 001353

さて、トラバースの導入精度はどれくらいかというと、電視観望程度ならもう十分で、AZ-GTiとほとんど変わらないような実感です。

少し気になったのは、トラバース本体の水平方向を力を入れて揺らすと少しガタがありました。それでも稼働中にずれるようなゆるいガタではないので、実用上問題になることはないでしょう。基本的には精度は十分満足です。

最後、三日月星雲です。
スクリーンショット 2023-06-17 002327


電視観望2台体制

さてこの後、長時間露光でどこまで点像が保てるか試してみました。上と同じ三日月星雲ですが、30秒露光で以下の画像のようになってしまい、既に星が流れてしまっているのがわかります。
スクリーンショット 2023-06-17 002610

経緯台モードとはいえ、わずか30秒で流れてしまうとすると、流石に本格撮影とはいかず、電視観望的な短時間露光で枚数を稼ぐ撮影しかできないのがわかります。トラバースではなくAZ-GTiを使い、赤道儀モードにすればもう少し状況は改善されるかと思いますが、実はこのことがSWATとAZ-GTiを使っての長時間露光のアイデアにつながっていきました。



SWAT+AZ-GTiでもFMA135とUranus-Cを使いましたが、もう少し長焦点でもノータッチガイドで点像が保てそうなので、こちらはFS-60などを使った撮影になるかと思います。もちろん電視観望でも使えますので、
  1. トラバースでFM135
  2. SWAT+AZ-GTiでFS-60
など、電視観望で2台体制、そのうち一台は撮影も兼ねてという体制になるのかなと思っています。


まとめ

福島の星まつりで今話題のZWOのSeestarを見てきました。かなり積極的な値段設定なので、特に電視観望入門機として相当売れるのではないかと思います。それでも意外に大きいなとも思ったのも事実で、流石にリュックに入れて簡単に持ち運びというほどではなかったです。コンパクトさだけでいうなら今回のトラバース+FMA135に軍配が上がると思いました。値段は太刀打ちできませんが...。

それでもこのトラバースは、自動導入できる架台としては最安値で、実際かなりのコストパフォーマンスだと思います。

今回のトラバース、積載荷重、値段、なによりコンパクトさが必要かどうかが購入の決め手になるかと思います。電車やバスを使って移動しての街中での電視観望、車を使わないキャンプでの電視観望など、荷物量に制限がある場合は相当大きなメリットになるかと思います。

さて、この最小電視観望セットをカバンの中に入れて出かけ、夜におもむろに取り出して、見ている人に驚いてもらうことにしましょうか(笑)。


ここまでε130Dで3例のテスト撮影(1, 2, 3)をしてきましたが、2つの大きな問題があることがわかってきました。
  1. 光軸が合っていないこと、特に、カメラを回転させると像が変わる
  2. 迷光がありそう
などです。

この二つの問題について、福島の星まつりでHBさんから重要な情報を聞くことができました。ε130Dには特有の問題があり、
  1. 回転装置がアイピース口の光軸に対して垂直な面で回っていない可能性があること。
  2. ε130D固有の特徴的な迷光があること。
ということです。実際のテスト撮影でいずれも経験していることに近いです。今回は特に、迷光について少し検証してみました。


迷光をリアルタイムで見る

迷光が存在していることはテスト撮影からある程度わかっています。問題は何が原因なのか、改善する手段はあるかです。

まず、何も設定を変えずにフラットを撮影して再現性があるか見てみます。SharpCapで明暗が見やすいように、ヒストグラムで適当にストレッチしています。

キャプチャ3_with_hood

中心が明るくて、右にシャープな円弧状の段差があり、左になだらかな円孤状の減光があります。

前回のおとめ座銀河団の時に示したフラット画像は以下のようでした。ABEの4次をかけたストレッチしたものです。
2023_05_17_14_07_54_1x1_L_0_01s_g100_29_60C_0000_ABE

中心が暗くて、今回の画像と少し形が違うように見えて迷ったのですが、形が良く見えるようにSharpCap上でマニュアルでストレッチしているためと判明しました。RAW画像を撮影して、PixInsightで同様にABEを4次でかけオートストレッチしたら以下のようになったので、そこそこ再現性はあると考えていいでしょう。

_08_22_13_Capture_00001_08_22_13_ABE

以前の画像と一致したので、これ以降はリアルタイム性を優先し、SharpCapの画像で検証するようにします。

ちなみに、SharpCap状でもヒストグラムをいじることである程度再現はでき、
キャプチャ2

さらに、これは重要なのですが、何もストレッチしないと以下の様になり、
08_22_13_Capture_00001 08_22_13s
一見少し周辺減光があるだけの、特に何も問題ないようなフラット画像に見えてしまいます。


問題箇所の特定

さてSharpCapで左右非対称な迷光が見えている状態から、鏡筒の回転装置を180度回してみます。その結果が以下になります。

キャプチャ5_without_hood_rotete180deg

像が反転して、今度は左側がシャープに明暗が分かれます。カメラ側を回転させると像も回転するということは、原因は少なくとも回転装置よりカメラ側ではなく、鏡筒側にあることになります。

次に、フードを被せてみます。福島で特価で買ったプラスチック製のものです。きちんと真っ直ぐ取り付けることに気をつけます。

キャプチャ4_with_hood_rotete180deg
少し光量は減るので、フードがないと多少入り込む光はあるようです。でも微々たるもので、フードの有り無しで変な形を作る迷光は変わりないようです。

ここまでの結果から、回転装置より鏡筒側が原因で、フードを取り付けた鏡筒入射光側からの迷光も関係ないとすると、結論としては鏡筒の内部そのものに迷光を発生する原因があると言わざるを得ません。

この結果が正しいとすると、外部から何か改善することは期待できず、鏡筒を分解するなどして内部にアクセスして、反射する部分などを見つけて反射防止塗料などで防ぐことになるのかと思います。

例えば、フォーカサーの筒、副鏡、補正レンズなど、外からは見にくいですが、もしかしたら光を反射する明るい部分があるのかもしれません。補正レンズは取り外しができるので、(撮影では使わざるをえませんが)一度取り外して影響があるかどうか見ることは可能だと思います。もしレンズのARコート面からの反射とかだと致命的ですね。


この迷光はε130D一般のこと?

ところでですが、こんな迷光の話ネットを検索しても全然出てきません。少し気になったので、ε130Dのフラット画像がどこかにないか探してみました。少なくともすぐに2つ見つかって、
  1. 一つは本家のスターベースさんのもの、
  2. もう一つはYosshidaさんの「天体写真の世界」
で共にかなり信頼のおけるサイトです。ところが、掲載されているフラット画像を見ると、上のような円状の迷光はほとんど見られません。私の場合と全然状況が違うので、これは何かがおかしいと思い、もう少し検証してみました。

まず、両サイトともフルサイズの一眼レフカメラ(CanonのEOS 6DとNikonの810A)での撮影です。特徴的なのは上下のケラレです。

まずはこれを確認するために、私も6Dでフラットを撮影してみました。
キャプチャ8_6D_nostretch_mono
ぱっと見は上下のケラレも含めて、そこそこ再現できているようで、上記サイトの画像をかなり似ています。この場合の撮影条件は、見た目のDebayerをオフにしてモノクロにしたことと、「ストレッチをかけていない」ことです。

この画像だけ見ると特に問題はないように思えてしまいます。でも実際にはここからが問題です。上の状態から、先の検証でも試したようにSharpCap上で適当にストレッチをかけます。
キャプチャ9_6D_stretch_mono
ストレッチで炙り出すことで、見事にリング状の迷光が現れました。しかも上下のケラレの境の明暗さの方が大きいので、リング状の迷光はケラレに隠されてしまっていたということが言えると思います。

確かによく見るとスターベースの画像も、天体写真の世界の画像も、うっすらですがリング状の明暗さがあることに気が付きます。その証拠に、例えばスターベースのフラット画像をPixInsightでABEの4次をかけ適当にストレッチすると、同様のリング状の形がはっきりと出てきます。ここでは画像は掲載しませんが、興味がある方は各自試してみてください。


ちょっと迷光について検討

おそらくですが、実際にはスターベースのブログに書いてあるとおり、これまでフラット補正についてはあまり問題になっていなかったのかもしれません。そもそも、フルサイズクラスで問題になってくるリングの大きさですし、例えフルサイズでも一眼レフカメラで撮影している限りはケラレの方が大きいので、問題はそこまで露呈しないと思います。フルサイズのCMOSカメラになって初めて顕著になる問題かと思います。

もう一つは、近年画像処理の技術が発達してきて、相当淡いところまで炙り出すことができるようになってきたことも関係するかと思います。私はギリギリまで情報を引き出す傾向があるので、特に問題と感じてしまったのかもしれません。

その一方、前節で検証したようにフードを被せると入射光量は確かに変わるようなので、フラット補正後の残差はフードを使うことで軽減できる可能性はあります。まずは内部をいじるとかよりは、ちゃんとしたフードを作ることですね。これで上手く補正でき問題にならなければ、単なる程度問題なのかと思います。


まとめ

ここまでの検証で、やはりε130Dには残念ながら一般的にリング状の迷光が存在すると結論づけて良さそうです。でもフードでフラット補正の度合いが改善する可能性はありますし、画像処理をもう少し工夫するなどの手もあるかと思います。次回撮影で検証したいと思います。

言うまでもありませんが、ε130Dの明るさと分解能は特筆すべきものがあるので、いい点を上手く利用して今後も撮影していきたいと思います。撮影したいものもまだまだたくさんあり、今後どう改善していくのか、楽しみでなりません。


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