ほしぞloveログ

天体観測始めました。

カテゴリ:観測・撮影 > 太陽

星を始めたのが2016年5月、それ以降日本で日食が見られたのが2019年の1月6日と12月26日と先日の2020年6月21日の3回。2019年は両方とも冬なので日本海側の富山ではほとんど見られず。というわけで、今回の日食は実は星を始めてから初めての日食になります。

最近忙しくて、最低限の時限ネタの撮影だけはしているのですが、画像処理をしている時間が取れません。当然ブログも進まないです。溜まる一方なので、まずは新しいものからというので日食だけ処理します。


日食撮影の準備

日食当日、朝から晴れていますが、日食時の天気予報は微妙。SCWで見ても富山が晴れと曇りの境界となっています。撮影場所をどうするか迷っていましたが、前日のテストで夕方近くになると太陽の位置が電線が引っかかることが判明。そのため、見晴らしのいい近くの神通川の堤防下の河原に決めました。

朝から準備を始めますが、こんな時に限って庭の木を切るのを頼まれたり結構時間ギリギリです。以前、富山のIさんに雑誌を譲ってもらった時にいただいた太陽用のフィルムを鏡筒とカメラレンズに取り付けます。河原への移動は5分もかからないのですが、16時には日食が始まるとして15時には着いていないと機材を出す時間も無くなってしまいます。結局自宅を出たのが14時半頃。結構ギリギリです。

今回は3台体制での撮影になりました。
  • EOS 6DとSamyang 14mmレンズで広角、三脚に乗せての固定撮影
  • FS-60CBにASI178MCで日食の形、AZ-GTiの経緯だモードで追尾
  • PSTと1000mmの屈折でHα、CGEM IIで追尾
です。

IMG_0238
向こうに見えるのが6D、手前がFS-60CBです。

IMG_0240
さらにHα撮影用にPSTです。

実際の準備はドタバタ状態でした。まず、6Dにつけたレンズが14mmでしたが、もう少し焦点距離の長いものでも良かったかもしれません。横向きで撮影して、日食開始から終了まで縦の半分くらいを占めました。なので倍の焦点距離にして縦向きで撮影するくらいでちょうど良かったくらいでした。でも時間に余裕がなくて画角も結構適当に決めたので、放っておけるこれくらいの画角でも良かったかもしれません。

AZ-GTiは経緯台モードでガイド無し、CGEM IIも以前FireCaptureでガイドを試したですが、今回はその余裕もなくガイド無しです。極軸合わせもできていないので、AG-GTiもCGEM IIも数分もすれば太陽の位置がずれていきます。仕方ないので、手動ガイド状態でずれたら合わせるということを2時間半くらい繰り返していました。

天気はというと、最大食くらいまでの前半は快晴に近かったのですが、

IMG_0246

徐々に雲が出てきて、

IMG_0247

食の終わりの頃にはかなり厚い雲に覆われました。

IMG_0265

それでも雲に隠れながらも時々は撮影できるくらい見える時もあり、結局最後食の終わりまでなんとか太陽を見続けることができました。


広角での撮影

EOS 6Dで1分おきに149枚撮影してgifアニメにしたものです。

Blink

5分おきに比較明合成してみました。

integration_Preview01

反省点としては、同じ画角で太陽フィルムなしのものを撮影しておけば景色と合成できたので良かったかもしれません。今回は時間がなくてフィルムをレンズに直接貼ってしまったのですが、やはり簡単に取り外せるように別途穴あきのフードとかを用いてそこにフィルムを貼ったら良かったかと思いました。


食の様子

FS-60CBでもう少し見てみます。実際には167枚撮影していて食の様子をアニメにしようと思っていたのですが、途中雲にやられて位置合わせが難しかったので、今回は諦めて15分おきの9枚だけを取り出して一枚の画像にしました。

comp

あまり目立たないように明るくしてますが、カメラのセンサーが少し汚れていて、少しシミができてしまいました。やはり時間に余裕を持って準備したかったです。

PSTで日食時のHα画像を撮影

太陽の全体像を写したかったので、センサー面の大きいASI294MC Proを使いました。ただしPSTのBFが5mmと小さく画角がここで制限されるので、ある程度太陽を画角の真ん中にキープしておく必要があります。前述したように時間的に余裕もなくガイドもできなかったので、手動で真ん中のあたりにキープしているに過ぎません。この状態で、1分ごとに100フレームし、合計118ショットを撮影しました。ところが前半モノクロの8ビットで撮影してしまい、どうもゲインが高すぎたようでうまく光球面が出ませんでした。最大食の少し前にこのことに気づき、RAW16にしRのみをGとBに比べて大きくしましたが、前半はほとんど使い物にならなかったです。後半も雲にやられてアニメ化するにも厳しかったので、最大食の一枚だけを処理しました。

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なんと前日クマがこの場所で駆除されていた!

準備中も撮影中も、結構何人かのお客さんがきてくれました。でもみんな鮎釣りの人です。「こんにちは」と声をかけるとみんな「何か見てるのですか?」と物珍しいのか、興味津々のようです。「今日日食ですよ」というと、ニュースとかで聞いていた人がほとんどで、「え、太陽見えなくなるのですか?」とか聞いてくれます。「もう欠けてますよ」といって、太陽グラスで見てもらうと皆さん結構喜んでくれます。

もう終わりがけの頃、鮎の様子を見にきていたご夫婦が話しかけてきてくれました。なんでも前日にすぐ見えるところでクマが駆除されたとのことです。この奥様が発見者とのことで、駆除されたのが子グマだったのでまだ親グマがいる可能性があるので、注意して声をかけているとか。撮影始めの頃にはたくさんいた鮎釣りの方たちも、終わりの頃にはすっかりいなくなって、最後はほぼ自分一人でした。さすがに怖くなって、もう食も終わっていたので、すぐに後片付けをして自宅に戻りました。

以前金環日食とかの時は子供と観察したりしてましたが、実際には撮影なども含めた日食は初めての体験といっていいかと思います。やっぱり準備不足のこともありドタバタしましたが、全国的に見たら富山はかなり天気に恵まれていたようで、結構満足できました。画像処理が遅くなってしまったのですが、いつかまたチャンスがあったらもう少し戦略を練ってみたいと思います。

でも次回の日本での日食は10年後。その時はどんな状態になっているのか?機材も進化しているでしょう。もしかしたらもう興味が他にいってるかもしれません。10年後なんてわかんないですよね。

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。

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  • 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。

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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。

久しぶりに目立つ太陽黒点が出ているとのことで、早速撮影してみました。前回の黒点の撮影は2019年の4月なので、なんと一年以上ぶりの黒点撮影になります。

午前中の用事を済ませた頃、仲のいいかんたろうさんから電話がかかってきました。午前中に反射板でさっそく黒点を見たとのこと。「これから撮影しますよ」というと、自宅まで来てくれるとのことです。撮影準備をして雲が晴れるのを待っている頃、かんたろうさんが到着しました。星仲間と実際に会うのは何ヶ月ぶりでしょうか。県内ならやっとこんな交流もできるようになってきました。

雲がたまに晴れますが、いずれも短時間。その間にピントを調整したり、エタロンの角度を合わせたりで、撮影できるチャンスを待ちます。その間、最近手に入れた機材や、撮影した写真とか見せ合います。やっぱり星仲間との会話はいいですね。 

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太陽撮影風景。写っているのはかんたろうさんの手です。

そのうち、何度か晴れ間があり、黒点を含めて何ショットか撮影しました。 その中のワンショットを処理したものです。

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  • 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: 2020/6/7 14:51 ser形式でgain 320, 12.5ms x 5000フレーム中上位30%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

 撮影後、自宅の部屋で撮影した画像を見たりして話は全然つきません。そうそう、最近かんたろうさんも私もZEROを手に入れたのですが、この話はまたいずれ。

久しぶりの黒点、結構満足でした。これから太陽活動も活発になっていくのでしょうか。楽しみです。


みなさん、こんにちは。「ほしぞloveログ」のSamです。最近凝っている、太陽プロミネンス動画ですが、昔撮影してうまく最後まで処理できなかったファイルを、改めて処理したので載せておきます。


3月のテスト撮影

一つ目は少し前の3月7日に撮影したものです。まだテスト段階でしたが、ファイルが残っていたので動画にしてみました。でもプロミネンスの大きさがあまり大きくないので、動きもあまりたいしたことありません。

Blink2

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: FireCapture
撮影時間: 2020/3/7 13:55-14:50
撮影条件: ゲイン310、露光時間25ms、200フレーム撮影し150フレームをスタック 
画像処理: AS3にてスタック、ImPPGで細部出し、Sharpen AI、Photoshopで画像、PixInsightとffmpegで動画作成 

前回と同じようにgifにしましたが、gifファイルはあまりファイルサイズを小さくできないので、撮影時間1時間の60枚くらいが限界です。


4月の長時間撮影

次のファイルはゴールデンウィーク始めの4月29日撮影の約3時間ぶんの結果です。

  • 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: FireCapture
  • 撮影時間: 2020/4/29 12:59-15:55
  • 撮影条件: ゲイン300、露光時間25ms、200フレーム撮影し120フレームをスタック 
  • 画像処理: AS3にてスタック、ImPPGで細部出し、Sharpen AI、Photoshopで画像、PixInsightとffmpegで動画作成 
PixInsightで動画を作る際、

-y -r 25 -i Blink%05d.png -b:v 15000k -vcodec libx265 Blink2good.mp4

として、H.265でmp4にして、youtubeにアップしました。ただ、やはりプロミネンスがあまり大きくないので、長時間の割に動きが少ないです。このときちょうど小さな黒点も出ていたので光球面も一緒に出してみました。

本当は黒点周りや、Benar対流の動きが見たかったのですが、この日はかなり風が強く鏡筒が揺れてしまっていたので、分解能があまりよくありません。じっくり見てると少しだけ動いているのはわかりますが、いまいちインパクトがありません。再度挑戦して、もう少しはっきりとした動きを見てみたいと思います。やはり、プロミネンスと光球麺を同時に出すのはまだ難しいです。静止画ならマスク処理などで別々に細部を出せるのですが、動画だとそこまで手をかけることはできません。

SODの4月29日の動画との比較です。



UTCなので、午前5時くらいから午前8時までくらいに相当します。


苦労は理解され難く

ちなみに、撮影したファイルの合計は190GBになりました。3時間ものの超大作をやっと動画にまでして、この喜びをわかってもらおうと、妻に「すごいでしょう」と言って見せたとき、なんて言ったと思います?

「なにこれ?シューシューしてるの?
ヤカンの湯気みたい。」

ですよ!1億5千万キロも離れたプロミネンスの動きをヤカンの湯気なんて...。がっくりでした。

妻にとっては下の鳥の方がはるかにいいみたいです。


おまけ、初の鳥写真

さて、気を取り直してもう一つ、天文ネタと全然関係ないですが、庭にいつもいるキジを撮影してみました。ご存知かも知れませんが、キジは国鳥です。

FS-60CBにマルチフラットナー をつけてEOS 6Dで撮影しています。庭の端の方にいて少し焦点距離が足りなかったので、トリミングしています。

IMG_5492_cut

IMG_5492_cut_small-gigapixel-scale-4_00x

鳥をきちんと撮影するのはほぼ初めてで、星雲とかと違って色が最初から出ているのでずいぶんと楽です。普段の画像処理テクを駆使して細部とかも出してみました。羽がとても綺麗です。でもこれって正しい方法なのかどうか?

この子、この辺りにもう何年も住みついていて、グェー、グェーといつもうるさいです。今年もつがいでいます。毎年ひなを育てているのを見るのですが、今年も無事に生まれてほしいです。。

太陽プロミネンスのタイムラプスの手法がやっと確立しました。


これまでの試み

太陽アニメはこれまでも何度か挑戦しています。





でもこれ、めちゃくちゃ大変だったんです。2018年のは10分おきに3時間ですが、そもそも昼間で極軸が出ていないので赤道儀がずれてきます。ほぼずっとつきっきりでとにかく大変で、二度とやりたくないと思いました。

また、いずれもPhotoshopで一コマ一コマ手で位置合わせをしています。2019年4月の2つ目は何分かおきに撮りましたが、コマ数は11コマと少ないのでまだましです。でも位置合わせだけでなく、明るさとかもかなり違っていて、一枚一枚合わせこむので、これくらいが手合わせでは限界です。ジェットの結果は面白かったですが、この時ももう二度とやりたくないと思いました。


太陽タイムラプスの何が難しいのか

でもやっぱり太陽の変化をアニメにしたいんです。しかも1分おきくらいに数時間にわたるアニメです。そのためにはクリアしなければならない問題がいくつもあります。
  • PSTは安価ため、エタロンの平行度があまりいいわけでなく、Hαをうまく出せる部分が限られていて、画面の30-40%のみ。長時間撮影で太陽の位置が画面内でずれると、Hαの見え方も変わってくる
  • そのため長時間太陽がずれないような手法を確立する必要がある。極軸さえ合わせられないので、ほっといたらずれていく。ガイドか?でもどうやって?
  • 撮影時間が長く、画像の枚数が多いと、個別の画像処理は現実的ではなくなる。画像処理をまとめて一気にやってしまいたいが、一度にうまくできるのか?
  • たとえ撮影時の位置があまりずれなかったとしても、その精度ではアニメにしようとするとブレブレになってしまう。かと言ってステライメージやPixInsightなどの画像処理ソフトで位置合わせをしようとしても、星を使った位置合わせのような基準が何もないのでできない。
など、思ったより大変そうです。もう少し細かく考えます。
  • 撮影したserファイルをAutoStakkert!3でスタックしますが、太陽のブレ具合によって毎回出来上がる画像のサイズ(縦、横のピクセル数)が変わってきます。オプションでcropにしても拡大する方を選らんでもサイズは毎回変わってしまうようです。このため、動画にするときの位置合わせが難しくなります。
  • 炙り出しの際ImPPGを使っていますが、同じ設定でも撮影時の条件の微妙な違いにより、出来上がりの明るさや細部の描写などがバラバラになってしまいます。撮影時の条件をよほどうまく合わせるような工夫を何かしなくてはダメです。
実はあまり記事にしていないのですが、これまで何度もアニメには挑戦してきて、やっと上記問題を解決しなければうまくいないことがわかってきました。これらの反省点を含めて、手法を何度か改善しつつ、今回やっとうまく動画まで持っていける手法を確立することができました。

今回やった方法を順に書いていきます。それでもそこそこ大変です。


FireCaptureによる太陽オートガイド撮影

撮影はFireCaptureを使います。ポイントはガイド機能を使うこと。そのためにまずは赤道儀をASCOMやST4経由でPCから制御できるようにしておきます。接続がOKなら、「Setting」タブで「Telescope」を選んで、ASCOMやST4ドライバーを選びFireCaptureと赤道儀を接続してください。うまく接続できると画面の最前面に方向ボタンが出てきます。いくつか押してみてFireCaptureの画面に見えている太陽がきちんと移動するか確認するといいでしょう。

その状態で縦に並んでいるアイコンの上から5つ目の「AutoGuide」にいきます。まずは右クリックをするとオプションが選べます。制御はPHD2などと比べると随分シンプルでできることも限られますが、「Swap direction」でフィードバックする方向をきちんと選ぶこと、極軸があっていないので思ったよりずれていくことがあるので、「Guide rate」フィードバック量をデフォルトの倍くらいに増やすことなどに気を付けて調整します。

IMG_0012


設定が終わったら「AutoGuide」横のチェックボックスをクリックして、ガイドをオンにします。赤い四角いボックスが表示され、太陽のリムの形を使ってをオートガイドすることができます。最初なかなかうまくいかないかもしれません。しばらく待ってずれていかなければ成功ですが、方向とかを間違えるとどんどんずれていきます。いくつか設定を変えて試してみてください。うまくいくと数時間とかの単位できちんとガイドしてくれました。

タイムラプス映像にしたいので、一コマ一コマの時間間隔が重要になります。そのため撮影はフレーム数単位でなく、時間単位になります。今回は12.5ms露光で5秒間撮影、その後55秒休みます。保存はRAWで残したいので.serにします。今のPCだと80fpsで取り込めるので1ファイル400フレームくらい、サイズは1.7GBくらいです。これをFireCaptureの「Capture」タグのところにある「カメラアイコン」を押して出てくる「AutoRun」機能で繰り返します。「Delay」を55秒、「Limt」を5秒にします。これで1分に1度5秒間撮影します。出来たファイルのサイズやフレーム数は多少ばらつきが出ますが、気にしないでおきます。

cap1

撮影時にもう一つ気を付けておくことが、ゲインの設定です。ゲインはサチるくらい高めにしておきます。今回は440まで上げています。理由は、淡いプロミネンスを階調よく撮るためというのが一つの理由です。でも、実はもう一つの理由の方が重要で、ヒストグラムで見た時の背景ピークの幅を広げてピーク位置の依存性を少なくし、後の画像処理の時のパラメータにあまり依らないようにするためです。輝度の高い光球面までダイナミックレンジの中に入れようとすると、背景のピークが鋭く左の暗い方に寄ってしまいます。この状態で画像処理をしようとすると、撮影条件が変わった時にピーク位置がずれ、画像処理の設定が対応しきれなくなって、仕上がり画像のばらつきが大きくなってしまうからです。今回のようにゲインを上げて撮影する場合、当然ですが光球面の模様は諦めなくてはいけません。プロミネンスに特化したアニメになると思ってください。

実際のガイドの様子の動画です。娘のギターがうるさいですが、気にしないでください(笑)。


PC画面の右上の矢印がピコピコ反応して、きちんとガイドしているのがわかると思います。

長時間にわたる撮影の場合、保存されるファイル量が数百GBクラスになることもありますので、残りのディスク容量に注意してください。


ちょっと脱線、太陽のオートガイドについて

この記事を書きながら色々調べてみました。どうやら、このFireCapureのガイド機能を太陽撮影で使った例は、海外も含めてほとんどないようです。基本的に惑星での使用例ばかりです。太陽でのガイド撮影はCloudy Nightsとかでも「Hinode(ヒノデ)ソーラーガイダー」を勧めていました。名前は日本語っぽいですが、アメリカ製だそうです。ガイド精度も上記ページで動画があります。実はこれ、胎内(だったと思います)で実物を見た記憶があります。太陽を始めていたのでガイドにちょっと興味があったのですが、値段がそこそこ。なんか工夫してできないかと思っていました。

今回、SharpCapの機能で画像認識をしてそれがズレないようにガイドするのも試しました。まだ実験的と書いてあるからなのでしょうか、こちらはあまりうまくガイドできませんでした。FireCaptureはなんとかうまくガイドできましたが、これも最初はあまりうまくいかずパラメータ出しに苦労しました。あと、雲とかで一度位置を失うと、その後の復帰は位置が大きくズレる可能性があります。

要するに、まだ太陽のガイドってあまり確立された技術ではないようなのです。まあ、太陽やっている人が少ないので、仕方がないと言えば仕方ないのですが。

今考えているのは、別のカメラを用意して焦点距離を短くして、全体を見ながらガイドをかけるとかでしょうか。というのは、今回は太陽の縁が入っていたのでたまたまガイドできましたが、今後、黒点のアップなどを長時間撮影したい場合は今の方法では無理なので、何か別の方法を考える必要があります。


画像処理

ここから動画ファイルになるまでの過程を説明していきます。

まずは撮影後の画像処理ですが、動画の場合は通常以上に複雑になります。これまで太陽撮影や、太陽画像の処理をしたことがない方は、まずは下記のページを参考に一枚の画像を最後まで処理してみてください。




一枚がきちんと出せないようでは、多数枚を出すのは至難の技です。今回の動画の処理過程もある程度このページの処理方法に依っています。今回の記事では上記ページに加えて、動画作成で必要な部分に焦点を当てて、一枚画像の処理との違いを中心に説明していきます。


AutoStakkert!3での一括スタック

最初はいつも通り、AutoStakkert!3でのスタックです。撮影した全てのserファイルを一度に開きます。最初のファイルだけ処理すると、順に同じ設定で全てのファイルを処理してくれます。

ファイルの数が多いので、時間がかかります。間違えると全てやり直しで大変なので、慣れていない方は練習のためにまずはファイルを一つだけ開いて、うまく処理できるかどうか試した方がいいでしょう。これでうまく処理できたのを確認してから、改めて全てのファイルを一度に開いて処理した方がいいでしょう。

多数のファイルを処理する場合、撮影時の太陽の位置が長時間安定していなかったり、雲などで画面の明るさに変動があるとそのファイルはうまくスタックできない可能性があります。少なくとも、最初の方のファイルと最後の方のファイルをRAW動画で見てみて、位置が大きくずれていないか、明るさは大きく変わっていないかを確認した方がいいです。

全部の処理には時間がかかると思いますので、じっくり待ちます。


Photoshopで画像の大きさを揃える

次のステップとして、Photoshopで画像の大きさを揃えます。この過程はすごく重要です。なぜなら、AutoStakkert!3は写りの良い部分だけを処理するので、出てきたファイルの画像サイズは一枚一枚バラバラだからです。サイズを合わせないと、後の位置合わせがうまくいかなくて、全くアニメになりません。サイズ合わせはPhotoshopの「イメージ」->「カンバスサイズ」を使ってやります。AutoStakkert!3でできたサイズの中で一番小さいサイズ以下の大きさに設定します。

この過程をアクションツールを使って全てのスタックされたファイルに適用します。詳しいやり方は「Photoshop アクション 繰り返し」などで検索すると出てきますので、そちらを参考にしてください。ちなみにこのページが分かりやすかったです。ここでは簡単な手順だけ書いておきます。
  1. Photoshopを立ち上げ、「ウインドウ」から「アクション」を選び表示します。
  2. アクションパネルの下のアイコンの右から二番目の「新規作成」アイコンを押します。
  3. 新規アクションに名前をつけて、記録を開始します。
  4. 画像ファイルを開くところを含んで記録します。
  5. 先のサイズ合わせを一通りします。
  6. ファイルを「別名で」保存します。
  7. その後、アクションウィンドウの下の左の停止ボタンを押し記録を止めます。
  8. 次に「ファイル」->「自動処理」->「ドロップレットを作成」を開きます。
  9. 「ドロップレットを保存」で先ほどのアクションを選びデスクトップなどに保存します。ポイントは左の「”開く”コマンドを無視」と右の「”別名で保存”コマンドを省略」にチェックを入れておくことです。
  10. デスクトップなどに出来たドロップレットに、ImPPGで処理したTIFFファイルを全て選択し放り込みます。
うまくできましたでしょうか?実際に画像サイズが全て揃った、出力ファイルをきちんと確かめてみてください。


ImPPGで位置合わせ

次にImPPGを使い位置合わせをします。「Tools」の「Align image scequence」を選びます。上のPhotoshopの処理をサボって画像サイズがバラバラだと、位置合わせは全くうまくいかないので注意してください。

cap_ImPPG01

Photoshopで大きさを揃えた画像ファイルを選択します。ポイントは「Align on the solar limb」を選ぶこと。条件は太陽の縁がきちんと出ていることです。太陽が円になっていなくて、一部だけが写っていても、縁さえ写っていればうまく処理できます。これでうまくいかない場合は上の「Stabilize high-contrst feature」でやりますが、こちらは精度が悪くアニメにした時にぶれてしまうと思います。


ImPPGでの一括処理

次に改めてImPPGで炙り出しと細部出しをします。まずはImPPGで位置合したファイルを画像を1枚開き、処理過程を進めます。処理が終わったところで、「File」->「Save Processing Settings」でその際の設定を保存します。次に「File」->「Batch Processing」で、AutoStakkert!3でスタックされた画像を全て選び、先ほどの設定ファイルを選択し、適当な出力先を指定します。保存形式は「TIFF 16-bit」を選択します。「Start processing」ボタンを押して連続処理します。

IMG_0011


最終調整

この時点でもう動画にする準備はできていますが、ImPPGでの画像処理だけだと不十分なこともあるでしょう。例えばPhotoshopのアクション機能を使うことで、全ての画像に同じような処理をすることもできます。また、DeNoiseも最新バージョンではバッチ処理をサポートしていて、同じ処理を多数のファイルに一括で適用することができます。

それでも、背景の明るさが揃い切っていなかったりすることもあるかと思いますが、ある程度は一枚一枚微調整が必要なこともあるかと思います。ここら辺はアニメーションを扱うときには仕方のないことでしょう。


動画ファイルの作成

さて、素材のファイルができたのでここからやっと動画ファイルの作成になります。動画作成はいろいろな方法があるかと思いますが、ここではPixInsightを使います。PixInsightを立ち上げ、「Process」->「ImageInspection」->「Blink」を選び、これまでにできた画像ファイルファイルを全て開きます。
  1. 再生ボタン(右三角)を押すと動画の様子が確認できます。
  2. 真ん中のアイコン列の上から2つ目のオートストレッチがオンになっている場合、画像処理されてしまいます。オフにすると元の画像のまま表示されます。
  3. Previewで一部を切り取るとその部分だけ拡大してその部分だけ動画にすることもできます。
  4. Blink画面の右下の一番右端の撮影開始マークアイコンで動画にします。
  5. ffmpegがない場合は別途インストールしてください。ffmpegがインストールされていても、実行ファイルをフルパスで入れないとうまくいかないことがあります。/usr/local/bin/ffmpegとかいうことです。
  6. 今回の場合秒15コマのgifファイルにしたかったので、-y -r 15 -i Blink%05d.png Blink.gifとしました。
gifファイルは256色の制限があるので、パレットを最適化したい場合は別途コマンドラインで、

ffmpeg -y -r 15 -i Blink%05d.png -filter_complex "[0:v] fps=15,scale=1024:-1,split [a][b];[a] palettegen [p];[b][p] paletteuse" Blink.gif

などとするといいかもしれません。

Blink

実際に出てきたgifファイルを確認してみてください。gifアニメはWebなどでは再生することなく勝手に動画になってくれるので、見ていて楽しいです。長いファイルだとサイズが大きくなりすぎるかもしれません。その時はmp4などに変換するといいでしょう。


まとめ

IMG_9612


一応、動画になるまでの過程を書き出しましたが、うまく動画ファイルになりましたでしょうか?一枚一枚みていただけではあまり変化がわからなかった画像も、動画にするとプロミネンスが活発に動いていることに驚かれるかと思います。

ここに挙げた方法はあくまで一例です。他にも面白い方法があれば、どんどん探ってみてください。また、自分でやってみて分かりにくいところがありましたら、コメントでお尋ねください。できるだけ応えるようにします。

今後、このような動画ファイルがたくさん出てくると、太陽をやってみようという人がもっと出てくるかもしれません。早く太陽活動活発にならないかなー?もっとすごい動画が見てみたいですよね。

太陽楽しいですよー。


久しぶりの太陽です。記事としては3.5nmのHαフィルターの記事以来でしょうか。でも実は太陽撮影はちょくちょくやっています。ただ太陽活動があまり活発でなく、絵的にぜんぜん面白くないので、記事にするに至っていません。


晴れ間にパッと見た太陽に大きなプロミネンスが!

今年のゴールデンウィークはなかなか外に遊びに行ける状況でもなく、遠征撮影もままならないのでZoomで中継をしたりしてましたが、後半は天気もあまり良くないので、庭撮りも諦めていました。5月4日、この日も天気予報は曇りで期待していませんでしたが、午前中外を見ると珍しいくらいの綺麗な青空が広がっていました。透明度は良さそうですが、少し雲もあるので短時間なら太陽撮影できるかなと気楽に機材を出してみたら、東南方向に大きなプロミネンスが見えました。

晴れてる合間にすぐに撮ってしまおうと、午前11時半頃から撮影を始め、一度5000フレームほどのファイルを保存したのですが、風が強かったせいか、シンチレーションがたまたま悪かったのか、処理してみると写りはイマイチ。その後12時近くのわずか400フレームのファイルの方がはるかに細部が出ます。多分風がおさまったせいだと思っています。それを処理したのが下の画像です。

Sun_115711_lapl4_ap1328_IP3_OS_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: FireCapture
  • 撮影時間: 2020/5/13 11:57
  • 撮影条件: ゲイン440、露光時間12.5ms、400フレーム撮影し320フレームをスタック 
  • 画像処理: AS3にてスタック、ImPPGで細部だし、Sharpen AIで処理。
珍しくちょっと大きめのプロミネンスで、きちんと輪になっているのがよくわかります。シンチレーションも悪くなく、細部もよく出ています。

今回、細部を出すのにSharpen AIを使っています。かなり強力なシャープツールなので、擬似線が出てしまう可能性は否定できません。それでも元のファイルの出来が悪いといくらやっても綺麗に出ないこともまた事実で、やはりどんなソフトでも引き出せる限界はあるようです。AIと言えども万能ではないことは言うまでもありません。

上の画像の擬似カラー版です。

Sun_115711_lapl4_ap1328_IP3_OS_color_cut


プロミネンスのタイムラプス動画

さて、今回の目玉はこのプロミネンスのタイムラプス動画です。上のを撮影した後、まだ晴れが続いていたので、同じ構図で連続して撮影してみました。上の画像を撮影したときから30分くらい後の5月4日12時32分から12時50分までになります。

撮影条件は上の静止画の時と同じで、1分おきに5秒間撮影しています。約400フレーム撮影できるのは同じで、そのうちの240フレームをスタックしています。19分間ぶんの画像19枚でgifアニメーションを作っています。19枚で止まってしまったのは、これ以降は曇ってしまったからです。

最初短い時間しか撮影できなかったので全く期待していませんでした。せいぜい画像処理方法を試そうというくらいです。でも実際に動画にしてビックリです。

Blink

およそ20分の間ですが、細かいところがかなり動いていることがわかります。こんなに速く動いているとは想像していませんでした。これを見ると1分おきでもギリギリな間隔なくらいです。ここまでプロミネンスの動きが見えると相当面白くなってきます。

先にTwitterでテスト動画を公開したのですが、160いいねを記録し、TSA-120購入の時の言い値の数を超えて過去最高となりました。そもそも太陽関連の記事はマイナーなせいか、これまでも人気があまりなかったのでこの反応には驚いています。やはりこれだけ活発に太陽が動いているというのはインパクトがあるのでしょう。

ちなみに、その日のSDOの動画がここにあります。



時刻がUTCで表されているのでこの動画の最初の方、5月4日の午前3時半くらいのときのものが今回撮影したタイムラプス動画に相当します。SDOはこのページを見てもわかるように衛星なので、地上から撮影しているアマチュアでは到底太刀打ちすることはできません。それでも時間分解能ではそこそこ検討しているのではないでしょうか?今後、もっと長い時間撮影してみたいと思っています。


撮影方法と画像処理については次回解説

さて、太陽のタイムラプス映像ですが、これまで記事にしたものもあれば、
 

 

撮影だけして記事にしていないものもいくつもあり、実は結構な回数に挑戦しています。

やっと今回、短い間隔で多数枚撮影して、うまく最後まで画像処理する過程を確立することができました。その方法ですが、結構複雑で記事にすると長くなりそうで、未だにてこずっています。次の記事に独立して書こうと思います。多分明日くらいにはアップできると思いますので、今しばらくお待ちください。


おまけ: 撮影風景

タイムラプスの撮影時の風景です。撮影は始まってしまえばリモートで部屋の中から画面を見ることができます。娘が目の前でギターを弾いています。ギターがうるさい中、頼むから曇らないようにと祈っていました。

IMG_0005


3.5nm HαフィルターをBFに代えて使おうとした試みの、最終回です。前回までで、撮影レベルではうまくいかなかったことまで報告しました。 今回は起死回生の利用方法についてです。

そもそも、BFに代えて3.5nm Hαフィルターを使ってみた撮影自身は11月には、それも2度も終えていました。でも結果はイマイチで、太陽の活動にも比例してか結構意気消沈していて自分の中で全く盛り上がっていませんでした。

ところが最近、シベットさんに触発されて電視観望でフィルターを入れるのが楽しそうなことを知りました。シベットさんも(こちらはもちろん普通に星雲にですが)3.5nmのHαフィルターを使っていました。あ、これも楽しそうだというのと、そろそろ国際光器さんに結果を報告しなくてはと思っていたのが先々週くらいです。


前回記事でクイズの答え

ジャンジャカジャーン!それでは前回の記事のクイズの正解発表です。答えは

「3.5nm HαフィルターをCMOSカメラに取り付けて写すだけ」

です。ブロッキングフィルターもつけたままです。

ズバリの正解はいませんでしたが、むしろ面白いアイデアがいくつかありました。確かに、シベットさんの言う『ERFを取り除く』はありかもしれません。でもERFは代替のものを安価で手に入れることができるのも分かっているので、いまいち動機が盛り上がりません。でも今回の記事を読むとわかりますが、シベットさんの『「Hα+エタロン+BF」で無茶苦茶コントラストが上がった』というのがほぼ正解ですかね。

Lambdaさんの『フィルターを傾けて中心周波数を移動させる』と言うのは全然考えつきませんでした。あぷらなーとさんの『ブロッキングフィルターを星雲に使う』は一度本当にやってみたい気もします。Twitterではいのさんが『QBPとかの他のフィルターと組み合わせる』も何か応用がありそうです。フィルターはまだまだ柔軟に考えるといろいろ発展しそうです。

え、正解が単純過ぎる?多分そう思いますよね。私も最初はそう思っていたんです。でもあからさまな違いがありあました。というわけで、今回の記事を始めます。


3.5nm Hαフィルターを多段に入れてしまおう!

前回の記事のとおり、なかなかBFの代わりにするアイデアは上手くいかなくて、その後いろいろ考えていたのですが、突然閃きました。「BFの代わりと思っていたが、よく考えたらいっそのこと多段にしてもいいのではないか」と。

理由はいろいろあります。まず第一にフィルターに対していろいろ柔軟に考えるようになってきたこと。もともと、あまりフィルターは好きではなかったのですが、旧型のQBPの性能が良かったことと、NV(ナイトビジョン)ではフィルターが必須で、フィルターによって見え具合を変えていると言うのを知ったこと。特に最近31.7mmのQBPが手に入ったのが大きかったです。カメラレンズでもフィルター使えるようになるんだと妙に納得しました。直接のきっかけは31.7mmのQBPにUV/IRカットフィルターを実際に重ねたことでしょう。あ、そうかフィルターって多段でもいいんだ!もちろん知識では知っていましたが、この時の経験がBFとさらにHαを重ねてもいいのではと思うに至ったのです。

さて、思い立ったが吉日。なんとか少しだけ晴れている週末の日曜、15時頃からはじめました。

IMG_9357
今回はBFもついているので、マスキングテープの必要もありません。

今回は3.5nm HαフィルターをASI290MMに取り付けるのみ。ブロッキングフィルターはそのままです。撮影は3.5nm Hαフィルター有り/無しが違いだけです。画像処理とかもほぼ同様のプロセスです。


実際の撮影結果

結果をまず言うと、今回は大成功。まずPCの画面上ですでにはっきりと違いがわかりました。

3.5nm Hαフィルターをつけた方がもちろん暗いのですが、暗さの違いはわずか4dB、SharpCapのゲインのところで40だけです。それよりもフィルターありの時の明るさが相当均一になったのにまず驚きました。PSTのエタロンは決して性能が良いとは言えないので、明るいところと暗いところの差が結構出ます。エタロンの明暗自身は変わらないと思うのですが、このときにエタロンとは関係ない不自然な明暗がなくなり、かなり均一になって、言ってみれば至る所で周辺減光が減ったようなイメージです。

おそらくですが、、強烈な太陽光に対して鏡筒内にジャンク光がまだまだたくさん存在しているのかと思います。理想的にはHαだけが通り抜けてきているはずですが、実際には他の波長の光も明らかにカメラ側まできているのでしょう。PCの画面を見ながら鏡筒の位置を少し動かしたりしてみると、3.5nmフィルターがない時にこれまで見えていた明るくなったり暗くなったりが、あからさまに消えています。

同時に、ここからは画像を実際に見てもらったほうがいいのですが、フィルターありの方がコントラストが高く、明らかに像がキリッとしているのです。ImPPGまでの処理を終えたところでの比較です。

3.5nm Hαフィルターありと、
15_45_23_lapl4_ap1555_IP2

3.5nm Hαフィルターなし。
15_46_48_lapl4_ap1574_IP2

ほぼ同時刻、同条件、画像処理も同じです。フィルター分焦点がずれる可能性はあるので、ピントだけはそれぞれで調整しています。光彩面もそうですが、特に境のスピキュールのところのツンツン具合があからさまに違います。プロミネンスも明らかに出方が違いますが、これもPC上での撮影時もフィルターありほうが明らかに見易かったです。

別カットです。フィルターありと、
15_44_19_lapl4_ap1496_IP

フィルターなし。
15_48_02_lapl4_ap1972_IP

公平を記すために、先ほどと撮影順序を先後と後先と変えてあります。こちらも明らかにフィルターありの方が細部まで出ています。まるで分解能が完全に一皮むけた感じです。


仕上げと考察

せっかく上手く撮れる方法が見つかったので、少し仕上げまで持っていってみました。トリミングしています。

15_45_23_lapl4_ap1555_IP2_color_cut

Photoshopで更にあぶりだすと、明らかに細かいスピキュールがよく見えて、もうツンツンしています。スピキュールだけで言えばこれまで撮った中で一番きれいに出ています。同時に、これも当然かもしれませんが、プロミネンスの解像度もこれまでよりかなり楽に出るようになっています。撮影した日は夕方の西日で、決してシンチレーションがいいとは言えなかったので、これは3.5nm Hαフィルターを加えることによるジャンク光を取り除く改善効果と言ってしまっていいかと思います。

これくらいスピキュールやプロミネンスが出てくると、次に試したくなることが出てきます。プロミネンスの形の変化のアニメ化です。以前一度試していますが、位置がずれていくことによる、画質クオリティーのブレを補正するのが大変で、画像処理合わせと位置合わせでえらい苦労をしました。今回ジャンク光を軽減したことで、多少位置がずれても明るさが大きく変わらないので、この苦労が多少軽減されると思いますし、解像度も上がるのではと期待しています。あとは、いかに太陽撮影時のガイド方法を編み出して位置を固定することでしょうか。


まとめ

PSTではエタロン部を外から回転させることで、波長域を調整できるのですが、見えている全面に波長域が合っているかと言うと、ここは悲しいかな、安価なエタロンのためせいぜいきれいに見えるのは3-4割と言ったところです。このとき見えていないところは、今回の3.5nm Hαフィルターを入れても大きな改善はありません。逆にエタロンできちんと見えているところは、これまで入っていたジャンク光と思われるものがかなり減少したと考えられ、相当の改善が見られました。

今回の撮影は夕方の西日でした。これまで分解能が出たのはいずれも朝か、南中。西日ではたいていボケボケでした。その状態でもかなり分解能が出ているので、もっとましなシンチレーションや時間帯になれば、さらなる改善が期待できそうです。

元々の動機の「全体像をもう少し広い範囲で見る」というのはのは今回は諦めざるを得ませんでした。さすがにBFが高価なわけが少しわかった気がしました。今回の試みはある意味BFをサポートして能力を向上させるようなものかと考えられます。

今回のアイデアは、3.5nm HαフィルターをCMOSカメラに取り付けるだけという、極めて簡単にでき、誰でも試すことができる太陽撮影時の分解能向上です。また、アイピースに取り付けることもできるはずなので、安全性を守れば眼視にも適用でき、コントラストの増加につながるかもしれません。

もし3.5nm Hαフィルターを手に入れるチャンスがある方は、一度試してみることをお勧めします。その一方、私のは改造機なので、そもそもの性能が悪いだけで、たまたまそれが改善されただけなのかもしれません。実際に他の方でも効果があるのかどうか、結構興味があります。

最後に、私の突拍子もないアイデアに付き合って頂き、3.5nm Hαフィルターをご提供いただいた国際光器様、当初あまりよくない結果でお知らせするのをためらってしまっていましたが、別の効果は十分にあったのかなと思います。結果が遅くなってしまって申し訳ありませんでした。さらに、本来の使い方の星雲でも試してみたいと思っています。今後ともよろしくお願いいたします。

それにしても、太陽早く活動期にならないかな?たくさんの黒点とか、大きなプロミネンスとかフレアも今回のセットアップで撮ってみたいです。


前回の、3.5nm Hαフィルターがブロッキングフィルターとして使えるかの理論編の続きで、実際に撮影してみた実践編の結果です。


注  意

今回の使用法はPST、そして3.5nm Hαフィルターも含めて、本来想定される使用方法とは大きく異なります。この記事の目的は、決してこの使用方法を推奨するわけではなく、あくまで可能性を探る目的として、テスト的に試すものです。もし、この記事を見て追試や似たような方式を試される方がいたとして、何かトラブルになったとしても、本ブログは何の責任も負うことはできません。また、試験中に使用されるフィルターを提供して頂いた国際光器さんにも、一切の責任はありません。もし試される場合は、くれぐれも自己責任の範囲内でお願いいたします。

また、安全にはくれぐれも気をつけてください。一般的に太陽観察は危険を伴います。太陽はその強力な光源のために、直接、またはレンズを通して見ると、最悪失明の恐れがあります。少なくとも私はPSTの改造後、今回のテストも含めて一切眼視では見ていません。太陽像を確認する場合は、必ずカメラで撮影するようにしています。万が一、フィルターが割れていたなどの事故もあり得ます。カメラだけならば物の事故で終わりますが、目の場合は取り返しがつかないことがあります。

繰り返しますが、安全には最新の注意を払い、くれぐれも気をつけて、あくまで自己責任の範囲内でお願いします。


それではここからが今回の記事になります。

実際に3.5nm HαフィルターをBFの代わりで使って撮影してみる

そもそも、なんで10月の小海で3.5nm Hαフィルターを受け取って、11月には撮影していて、それでこんな時期の記事になったかというと、実はあまりいい結果がでなくて記事自体がお蔵入りになりかけていたからです。

昨年11月のある日、晴れていたので早速のテスト。とりあえず、これまで使っていたPSTを久しぶりに取り出してきて動作確認をします。そもそもずーっと太陽は停滞期。昨年4月の黒点以降、イマイチ盛り上がりに欠けます。なのでこの日も黒点はもちろん、プロミネンスもほとんど何もない状況。

撮影してみて、特に10cmPST自身動作に問題はなく、光彩面の模様は普通に見えます。この像を基準とします。下はBFはオリジナルのままで実際に撮影した画像で、撮影後画像処理をしたものです。

2019-11-04-0535_5-Capture_lapl5_ap2568_IP
BF換装前のオリジナルの状態。これを基準にします。

基本的にはSharpCapで撮影して、Registaxでスタック、ImPPGで模様を出します。本来はここからPhotoshopでフラット補正やカラー化、トリミングなどしますが、今回は比較だけのためImPPGで止めておきます。

さて、肝心のBFを3.5nm Hαフィルターで置き換えた場合です。まず、そもそもBFがアイピース止め口と一体になっているので、BFをを外してしまうとアイピースやカメラをきちんと固定することができません。今回の場合は仕方ないので、マスキングテープを利用して仮止めします。

IMG_8581

固定方法は雑ですが、とりあえず撮像を見ることはできます。ピントも普通に出すことができました。

まず、撮影していてPCの画面を見て思ったのが「明るい」でした。これは当然で、元々のBFよりも波長透過域が広いので明るくなるのは正しいです。でも模様が明らかに少ない気が。Registax直後の画像がこれです。

2019-11-04-0659_0-Capture_lapl5_ap1306

というか、ほぼのっぺらぼうです。この時点では「あー、これはダメかな」と思っていました。その後、ImPPGで模様だし。その際ガンマを相当下げたらやっと少し見えてきました。

2019-11-04-0659_0-Capture_lapl5_ap1306_IP

なんとか光彩面の模様も見えたか?と言ったレベルでしょうか。明るさで隠れていた情報は画像処理で多少引き出せたのかと思います。それでも元のオリジナルのBFに遥かに劣るように見えます。

少し詳しく見ると、分解能に関してはそれほど悪いとも思えない一方、コントラストは明らかに悪いです。エタロン自身は同じなので分解能はそこである程度決まってしまい、その後出てくる余分な光があるかどうかでコントラストが決まってしまうような気がします。

それでもさすがにこのレベルだと撮影としては使い物になりません。ただ、元のBFでの画像も意外なほどボケボケなので、たまたまその日がシンチレーションが悪かったということもあるかと思います。一応その週末に確認のために、再度撮影をしてみました。

1週間後に撮ったオリジナルBFでの太陽と

2019-11-09-0239_2-Capture_lapl5_ap1950_IP

BFを3.5nm Hαフィルターで取り替えた場合の画像です。

2019-11-09-0235_6-Capture_lapl5_ap2085_IP

残念ながらこの日はさらに差が広がってしまいました。と、ここら辺で今回の取り組みは諦めとなりました。


結論とまとめ、そして今後の展開

まあ、結論としては「3.5nm Hαフィルターをブロッキングフィルターとして使うと、かろうじて像をあぶり出すが、実際の撮影レベルで使うには厳しい」と言ったところでしょうか。うーん、せっかく面白いアイデアだと思ったのに、非常に残念です。とりあえずBFの「代わりとして」使うことは諦めることにします。もしこれがいい成果を出せたなら、BFを安価に大口径化できたはずなのですが。

もし興味があって追試される方がいるかもしれませんが、BFを抜いた状態になりますので、安全にはくれぐれも気をつけてください。今回の散々な結果を見て試したいと思われる方はほとんどいらっしゃらないとは思いますが。

ところで、そもそもなんで11月にお蔵入り状態だった記事が、2月のこの時期に突然復活したのか?それはつい最近3.5nm Hαフィルターを使って進展があったからです。ここでクイズです。

Baader製3.5nm Hαフィルターを使って確認できた
進展とはいったいどんなものだったでしょうか?

何か思いついた方はコメント欄に書いてみてください。全然難しいことではありません、むしろ単純です。ヒントは、近頃凝っている電視観望でのフィルター使用の経験が生きているということです。


起死回生の案の実際は、次の最終回の記事で。乞うご期待。



10cm PSTでの太陽撮影時の問題点

太陽のHα撮影はPSTを使っています。PSTは太陽望遠鏡の中でも入門用ということもあり、口径4cm程度です。分解能の観点からいくと口径で制限されていることはわかっているので、PSTに10cmアクロマートを無理やり取り付けた魔改造機で観測を続けてきました。

PSTの中に入っている波長選別器の働きをする2枚合わせ鏡のエタロンは、入射光に平行光を要求するために、直前においたレンズ系で平行光を作り出しています。このレンズ系はF10の光学系を要求するために、元々の口径4cmの鏡筒は焦点距離400mmでの設計。口径10cmのアクロマートも焦点距離はF10を保つために1000mmのものを選んでいます。焦点距離が長くなると、より拡大して見えるわけですが、焦点距離1000mmは太陽の全体像を見るのにもうギリギリです。ASI294MCを使っていてもセンサーいっぱいに太陽像が広がります。

根本的な問題は、センサーに来るまでにすでにサイズがギリギリいっぱいになっていて、少し光軸がずれるだけで太陽像が欠けてしまうところです。このサイズを制限しているのが、BF(ブロッキングフィルター)になります。安価なPSTには一辺わずか5mm程度のBFが使われています。実際にはこんな感じです。

IMG_3657

このBFのサイズを大きくすればいろいろ解決するのですが、このBFがとにかく高いのです。単体で購入するとざっくり1cm10万円が相場で、ちょっとサイズを大きくするだけで平気で数十万円とかいったりします。太陽は本気でやるとものすごい金食い虫で、私のような低予算組にはなかなか手が出ないのが現実です。

何かいい方法はないかと考えていた時に、半年くらい前、国際光器さんからバーダープラネタリウム製のの3.5nmのHαフィルターが販売されるとの情報がありました。「3.5nm? 結構線幅狭いな!」と思い、その時にパッと浮かんだアイデアが「もしかして3.5nmのHαフィルター、安価なBFの代わりにならないかな?」というものでした。


太陽Hα望遠鏡の仕組み

ここでまず、太陽Hα望遠鏡の仕組みを理解しなくてはいけません。PSTの場合、太陽側からアイピースに行くに向かって
  1. 対物レンズ
  2. 平行光を作るレンズ
  3. ファブリペローエタロン
  4. BF(ブロッキングフィルター)
  5. ERF (Energy Rejection Filter)
などで構成されています。PSTを以前分解したことがあるので、この記事を見ると中身がよくわかるかと思います。



この中で一番重要なのはファブリペローエタロン(太陽でHαフィルターと言ったら普通これを指す、以下エタロンとか呼びます)です。光彩面の模様やプロミネンスなどHα線をできるだけ単一波長で鋭くみるために必要です。PSTに入っているエタロンは1Å (オングストローム、0.1nm) の超狭帯域幅の波長を通すためのフィルターとのことです。このエタロンがあるから、一般的に太陽望遠鏡はおそろしく高価になります。エタロンの原理に関しては過去記事をご参照ください。

でもこのフィルターには決定的な欠点があります。Hαの656.3nmだけ0.1nm幅で通してくれればいいのですが、その波長幅を周期的に他の波長に対していくつも通してしまうのです。なのでコーム(櫛形)フィルターなどと呼ばれたりもしています。実際、エタロンに光を通してみても暗いわけではなく、様々な周期的な波長の光が通ってきているために、意外に明るかったりします。

でも太陽観測のためにはHα線だけを見たいので、Hα以外の波長をブロックする必要があります。そこで登場するのがBF(ブロッキングフィルター)になります。Hα周りに、エタロンよりももう少し広い波長幅で透過するようなフィルターで、余分な波長をカットしてくれます。

さらにさらに、実はBFもHαのみを通すのではなく、もっと短い波長、もっと長い波長を素通ししてしまいます。なので、その素通しを防ぐためにもっと広い範囲でHαのみを通し、さらに短い波長と長い波長は全てカットするフルターを入れる必要があります。その役割を果たすのが最後のERFです。

このように太陽望遠鏡は3段階のフィルターで構成されているというわけです。エタロンと、BFと、ERFの3つですが、順序はそれほど重要ではありません。例えば初期のころのPSTは、対物レンズにERF用のコーティングをしていました。これはコーティングの劣化で対物レンズごとダメになるので、そのうちにアイピース側に置く小さなERFに置き換えられました。


エタロンの透過波長の間隔

さて、エタロンが周期的に波長を透過すると言いましたが、その周期はどれくらいでしょうか?これはFabry-Perto etalonの2枚の鏡間の距離のみで決まるような、FSR(Free Spectral Range)という量で表され、以前計算しています。繰り返しになりますが式で表すと、以下のようになります。

Δλ=λ22nlcosθ

  • λ: 中心波長、今回の場合6563Å=656.3nm。
  • n: キャビティー中の媒質の屈折率、今回の場合空気なので1でいいでしょう。
  • l: 2枚の間の鏡の距離、PSTの場合0.1mm以下程度とのこと。
  • θ: 光の入射角、PSTの場合ここを回転つまみで調整している。動かせる幅はPSTでは0.5度程度とのこと。今回は初期状態として0としておきます。
これらの値を入れていくと、FSRは鏡の距離だけで決まるような量になり、

Δλ=λ22×1×l×cos0=λ22l

=656.3[nm]22×0.1[mm]=2.15[nm]

のように、PSTの場合 Δλ = 2nm ( = 20Å) か、(鏡間の距離が0.1mmより狭いということなので)2nmよりもう少し長い程度になります。

要するに、Hα線の656.3nm左右に2nm空けて、654.3nmと658.3nmも、さらに外側の波長も2nmおきに通してしまうということです。


ブロッキングフィルターの波長透過幅

では、BFの透過波長幅はどれくらいでしょうか?PSTのものではないですが、ここに同じCORONADOのBF15の透過率のグラフがあります。このグラフによるとFWHM(Full width Half Maximu: 半値全幅、最大値の半分の値になるところの両側の幅という意味) は縦軸最大の66%の半分の値の33%くらいのところの横軸の幅を見て、まあだいたい0.75nm程度ですね。エタロンの線幅の7倍くらいでHα線をとおし、左右2nm離れた波長は十分にカットできる性能を持っていると言うことが分かります。

ちなみに2nm離れたところでどれくらい光を通すかと言うと、左右ともにグラフの範囲外なのではっきりとした値はわかりませんが、上の658.3nmは無視できるくらい小さく、一方下の654.3nmは数%は透過してしまうことが推測できます。


3.5nm HαフィルターはBFとして使えるか? 

さて、これで求めたい条件が揃いました。これでやっと本題の3.5nmのHαフィルターはBFとして使えるかどうか?に答えが出せます。

単純に言えば2nmかそれより長い長さおきに、0.1nmのピークがあるわけです。今回のHαフィルターの中心周波数が656.3nmで、そこを中心に3.5nmだけの広がりを持っていたら、左右の2nm離れたところの0.1nmの広がりを持つ波長はカットされるはずです。

おお、やった!これなら安価にBFの代わりに使うことができる!と思ったわけです。


補足:
ただし、現実的には3.5nmの幅の定義があまりはっきりしてなくて、Baaderのページを見るとどうもFWHMらしいことがわかります。仮に3.5nmの幅がFWHMで定義されていて、かつその透過曲線をガウス分布と仮定すると、左右2nmのところではまだ40.5%程度の光を透過してしまいます。左右3nmのところまで広がっていれば13%透過まで絞れます。

やはりまだ隣の波長の光が多少漏れそうなので、もう少し透過幅の小さいフィルターがあるといいのかもしれません。現在では3.5nmが一般的に手に入れられる最狭(さいきょう、最強?)のものなので、まずはこれを考えることにします。

ちなみに、透過幅がこれまで販売されていた7nmのものだと、2nmのところでは計算上80%もの光を通してしまいます。これだとほとんど効果がないので、やはり3.5nmがでたことで可能性が出てきたと言ってもいいかと思います。



なんと国際光器さんの協力が!

と、こんな話を確か胎内の星まつりの時に、3.5nmのHαフィルターの輸入元の国際光器さんと話していました。その場で在庫があれば購入することも考えていたのですが、その時はまだ輸入するかしないかの頃で、天リフさんでやっとレポートが出たくらい。その場には当然在庫は無し。でも国際光器さんが、これは面白そうだということで、テスト用に無償で提供してくれることになり、なんと小海の星まつりで本当に持ってきてもらえたのです。これでとうとうテストすることができます。国際光器さん、本当にありがとうございました。

というわけで、小海から帰ってしばらくしての11月の晴れた日の昼間、早速テストです。まずは3.5nmのHαフィルターをASI290MMに取り付けます。

IMG_9361

うーん、なんかスペシャル感が漂います。でも写真の赤い色と実際の金色のような色が違うのが気になりますが、写真はまあイメージなのでしょう。

さて今回の記事、理論編はここまで。
実際撮影してみてのテスト結果は、また次の実践編で。


CANPの帰り道、太陽で活躍されているS氏と話すことができ、その縁で以前飛騨天文台で数多くの民生用の太陽用のHαフィルターを測定し、性能評価をしたまとめのプレゼンファイルを送っていただきました。そのファイルの簡易バージョンは出回っていて、ここで見ることができます。送っていただいたのは、この簡易版とともにもう一つ140ページもあるもっと細かい測定データまで載っているものです。

元々持っていた疑問は、ファブリーペローエタロン(Hαフィルターのこと、以下エタロンとか呼びます)の精度はどれくらいのものが出回っているかということ。ここのアホな記事のコメントの一番最後にも書いてある通り、ずっと疑問に思っています。私が持っているPSTのエタロンはお世辞にも精度がいいとは言えるようなものではないと思います。今使っている1000mmの鏡筒でASI290MMを使って直焦点で見ると、撮影画面全体を太陽光球面で埋めることができて、その中でHαに中心周波数があっていると思われるところは面積で言って30-40%もあるかというところでしょうか。もちろんPST標準の400mmの鏡筒を使えば全体像を見ることができ、エタロンの一部のみを使っていることになるので、中心周波数があっていると思われるところも見かけ上増えます。でもやはり太陽像全体を一度に見て、光球面すべてで中心周波数があっているようなエタロンが欲しくなります。でもそもそもそんなものが民生品で存在するのかどうか、PST以外の他のメーカーのエタロンの性能はどれくらいなのかというのを知りたいとずっと思っていました。

資料をいただいて、ここから導き出せた結論はというと、確かに全面をHαで見渡せるくらいの精度のエタロンは存在するが、相当選別しなければならないのではということです。CANPの帰り道のS氏との会話の中で、製品にとてもバラツキがあり、例えば実際に見て一番いいのを選んだという話がありました。上で挙げた簡易版の資料のP10をみても少しわかりますが、今回いただいた資料の中(おそらく太陽を相当マニアックにやっている方たちが持っているエタロンなので)の各測定結果をみても、性能にいい悪いがあることがわかります。見えると思っているもの中にもそれぞれ性能にバラツキがあるようです。まず中心周波数の半値全幅ですが、同じ型番のものでもバラツキがあります。また、画面内での一様性もなかなか一定にならないようです。例えば撮像のある部分ではHαの構造がものすごく綺麗に見え、ある部分ではあまり見えないとかです。これを一様に見えるように調整すると全体が均等に見えるが、全部が中心周波数からずれてしまって結局見え味が劣るとかです。

太陽に使われるエタロンはフィネス15程度のものが多いようで(ここの下の方に説明してあります)、光の折り返し回数としては10回程度です。言い換えると普通の望遠鏡などの光学素子より単純に10倍程度精度を必要とします。それを民生用に購入できる範囲の値段で作るわけですから、どうしても精度のバラツキは出てしまうのはある意味仕方ないと理解しています。もし実際の製品を見て選ぶことができるのなら、それに越したことはないでしょう。でもそれをできるようなユーザーは、よほどメーカーやショップの方と仲がいいとかいう状況でなければ、実際にはあまりいないと思います。太陽フィルターは当たるも八卦、当たらぬも八卦などと言われる理由はここらへんにあります。さらに、必要精度が10倍と言うことは、扱いもおそらく10倍くらい丁寧にするようにしないとだめで、鏡間の平行度が命のエタロンは壊れやすいため、中古などではそもそもうまく見えていないものも出回っていると思われます。オークションなどで手に入れる場合はそれを覚悟の上で落札しなくてはなりません。なので、太陽フィルターを購入する場合は信頼のあるお店でという話になるのかと思います。

いつか性能のいいエタロンを欲しいとは思いますが、今のところは完璧なエタロンを求めることはしないだろうと思います。理由はいくつかあって、撮影の際にPC上の画面で見えて暗すぎたり白くサチっているように見えても、実は情報としては残っていて、画像処理をすると多少救い上げることもできること。また、中心周波数からずれていてもトリミングでいいところだけをとることもできることなどです。例えば下の写真、動画からスタックして詳細を出した後のものです。

Capture_09_09_59__09_09_59_lapl5_ap2548_IP

中心部分以外は暗くなったり、中心周波数から明らかにずれてしまっています。これにフラット補正をして画像処理を加えると、下のように見えていないと思った部分も多少見えてきます。ただし、Hαの中心周波数からずれているところはやはり救いようがないのもまた事実です。

Capture_09_09_59__09_09_59_lapl5_ap2548_IP_mono_flat

でも中心周波数がそこそこあっていると思われるところだけトリミングすると

Capture_09_09_59__09_09_59_lapl5_ap2548_IP_mono_cut_small

これくらいにはなります。個人的には今のところは十分満足です。

また、まだPSTしか試したことのない私が最高のものを求めても、手に入れることは予算的にも手段的にも現実的には難しいだろうということ。太陽はハマると相当高価なので、そこまで予算をかけることもできません。使うことのできる機材の性能を引き出して、頑張って高級機に迫る方向でいければと思います。そう言った過程自身を楽しむことが、苦になるどころが大好きです。NEAFとかではDaystarのダブルスタックが$695で販売されているとかいう情報を見ると、実際どれくらいの見え味なのか試してみたくなります。

でもいい見え味のものが安価に手に入るのなら、やっぱり節操なく飛びつくんだろうなあ(笑)。



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