ほしぞloveログ

天体観測始めました。

タグ:VC200L

以前光軸調整したVISAC。


その後の進展状況です。


実際に星を見る

ある晩、期待に胸を膨らませ、実際夜に星を見てみました。

結果は見るも無惨で、内外で三角形と細長の形を行き来しているような状態でした。焦点近くでは点像に全くならずに、 三角と細長が混ざったようなひどい形。

光軸が「全然」ダメなのか、「微」調整が取れていないからダメなのかも全くわからないくらい惨敗です。最初は副鏡だけでしたが、そのうち主鏡も、接眼部も、全部の調整ネジを闇雲にいじったのですが、よくなっていく様子は全くなく、どんどん悪くなって全く手がかりなし状態になってしまいました。


昼間に調整

しかたないので別の日の昼間の明るいうちに、再びコリメーターと、こんどは点光源に近いものを実際に見て、それがどういう形になるのか視野をカメラで映してじっくり見ながら調整してみました。

あらためて明るいところでやってみると実感するのですが、どうやらこのページが示しているように、調整時にものすごい精度が必要なようです。何度曲げるとかよりは、ネジを少し力を入れて締め込む、ネジを心持ち緩めるとかで、その形が劇的に変わります。反射では普通は3つのネジのうち2つをいじれば角度に関しての自由度は足りるのですが、VISACは3つのネジが形を歪ませるように効くようで、3つともいじる必要があります。

気になるのは内外像が全く違うこと。片方は中心遮蔽部がものすごく大きくて、明るいところが1-2割とかしかなく、もう片方は遮蔽部がかなり小さくて、明るい部分が8-9割くらいで筒内気流がよく観察できるような感じです。

IMG_3434
スパイダーが上下左右4本見えていますが、全体の形は三角です。


IMG_3439
どっちが内でどっちが外かわかりませんが、
内外でこれくらい差があります。

焦点近くになってくると、3つの像が重なるような形になります。

IMG_3428
全部が重なるとそこそこ丸くなるようにも見えます。一度これで星を見てみることにします。

あと、今回の補正は主に主鏡の方で行いました。副鏡の調整がいまいちどこに効いているか分かりにくいです。唯一分かったのは、内外像の形を変えるというより、光の中心をずらす効果が大きいように思えました。

01_sub_bad
1. 副鏡を縦にずらし、主鏡で補正した場合。

01_sub_better
2. 副鏡をすこし戻し、主鏡で再び補正した場合。

03_sub_best
3. 副鏡を元に戻し、主鏡で再補正した場合。

光の強度の中心が上下にずれるのがわかると思います。でも内外像を見ると、像の形自身はほどんどずれてないんですよね。ただし副鏡のずれは主鏡とも自由度がカップルしているようで、そこまではっきりとしたことは分かりませんでした。

あと、途中迷走してどうにも状態がわからなくなった時はコリメータを入れて目で見ると良かったです。こんな時は十字線が大きくずれてしまっていて、まずはコリメータで見てそこそこおかしくないように合わせます。副鏡は中心の円が同心円になっていない場合は大きくずれているようですが、微調整まではコリメータでは分かりませんでした。主鏡は十字線が合うようにすればいいので、難しくないです。コリメータでそこそこあってれいれば、内外像の微調整レベルになってきます。逆に、内外像で調整済みのものをコリメータで見ると、これでもかというほどぴったりあっているように見えます。

少なくとも明るいところでの調整は再現性もあり、やり尽くした感があります。そこそこ点像になっている気がします。


星を見てみる

実際に星を見ると、やはり三角。というより結局今回の調整は歪(いびつ)な三角形を頑張って正三角形にしたような感じです。だめですね。

キャプチャ


何がおかしい?

  • やっぱりVISACって本質的に三角なんですよね。これが何かの2次的な効果で出てくるのかとしたら、調整はよほど難しいということになります。
  • そもそも、スパイダーは4つ割です。3つ割になっているところは限られていています。副鏡は真ん中のネジを緩めても像は変わらないので、多分歪みとは関係なし。接眼部は反射も透過も、とにかく光学系がないので多分白。主鏡はあやしいです。全バラして固定ネジを緩めた方がいいかもです。
  • 内外像の差はもしかしたら副鏡位置が間違ってるかもです。副鏡を取り付ける際ワッシャーが何枚かはいっていました。これを調整すると何か変わるかもしれません。もしくは、CMOSカメラの位置が間違っているか?
  • 接眼側に補正レンズが入っているので、バックフォーカスは重要なはずです。とりあえずカメラを適当に置いているので、問題かもしれません。
  • あと、鏡筒が地面に対して垂直に立っている時もしくは水平とは違う時と、調整時と同じ水平になっている場合で三角の鋭さが違う気がしました。水平の方が円像に近くなります。これは主鏡に重力がかかっているからなのでしょうか?

すごいシミュレーション結果を載せているページが!

また落胆してたのですが、バックフォーカスを調べている途中でものすごいページに行き当たりました。「銀命堂」様のページです。その中のVISACのシミュレーションのページが超秀逸です。このような解析をしていただいて、ものすごく感謝しています。



4年越しの計算ということで、かなり苦労されたようですが、三角形の像をものの見事に再現しています。このシミュレーションを信じると、主鏡の端で0.05mmズレたらもう像はボロボロです。ネジのピッチが0.5mmだとして、10分の1回転=36度で激変とすると、少なくともその10分の1くらいが調整の単位でしょう。ネジの回転でわずか3度ですよ!これなら難しいのも納得ですし、実際の微調整具合とオーダーで間違っていない気がします。

副鏡のずれを主鏡で直せそうと書かれていますが、その像を見るとやはり三角形。ということは、副鏡も主鏡も両方ともばっちりあってやっと円になるということです。

このシミュレーションから、光軸合わせがものすごく難しいことはよーくわかりました。それでもこれは大きな大きなヒントです。どこをどういじると、像はどう変わるのか。しかもそのいじる量のオーダーもわかります。

次回晴れた日の休日、昼間にまた点光源を見ながら調整してみます。

昨日光軸調整したVISACですが、その日の夜遅くに晴れてきたので、少し見てみました。

結果だけ言うと、シンチレーションがいまいちで星が揺れていて、いろんな方向にぶれていたので評価は保留です。まだ3つの固定具を視野から隠してないこともあるので、きちんとした評価はそれが終わってからにしようと思います。ただ、一応ある程度きちんと星には見えていたので、少なくとも光軸調整が全然間違っていたということはなさそうです。


満月間近の月

その後少しだけ月を撮影しましたが、画面で見ていても細かい揺れが多く、細部を比べると前回ほどの解像度は出ませんでした。やはりシンチレーションがよくなかったのかと思います。それでも全体を写した月と思えば、強拡大しない限り細部にそこまでこだわる必要もないので、私的には満足です。

00_36_22_lapl2_ap8304_IP-denoise2-standard_stitch

  • 月齢12.7日
  • 撮影日: 2021年7月23日0時22分
  • 撮影場所: 富山県富山市自宅
  • 鏡筒: Vixen VC200L
  • フィルター: SIGHTRON IR640 
  • 赤道儀: Celestron CGEM II
  • カメラ:  ZWO ASI294MM Pro(常温で使用)
  • ガイド: なし
  • 撮影: SharpCap、露光時間5ミリ秒x125/250枚  
  • 画像処理: AutoStakkert!3、ImPPG、ICE、DeNoise AI
でもこれ実は画像処理で少しインチキしています。画素数が多過ぎてRegistaxが使えないので、ImPPGを使っているのですが、どうしても細かいノイズがのってしまいます。ノイズ除去をするために、ここにDeNoise AIをSharpを1と最低にして、ノイズ除去を20と軽くかけてみました。

DeNoiseの処理としてはかなり軽くて、暗い部分のノイズはてきめんに減りましたが、明るいところのノイズがまだ残っています。ただ、やはり月の場合は偽線が出る可能性が否定できなく、今回は試しに使ってみましたが、明るいところのノイズが消えるくらいまで強くするとどうしても不自然に見えてしまい、あまり使いたくないなあというのが正直な感想です。今回は最低限のノイズ除去だけという感じです。ちなみに、Sharpen AIも試しましたが、こちらは偽線が出まくりでさすがに使うのを躊躇しました。

Registaxが使えないという理由でImPPGを使い続けるなら、うまく相性が合うノイズ処理を見つけるのが課題かと思います。


赤外の透過波長の違いの比較

今回の撮影は少し余裕があったので、IRパスフィルターの比較をしてみました。使用したのはサイトロンのIR640、IR720、IR800で、それぞれ640nm、720nm、800nm以上の波長のみを通します。

撮影したのは上の画像の左上の方。上の写真は撮影後回転しているので、下の写真では右上に見えてしまっています。ASI294MM Proを常温で、Bin1モードにして分解能を上げ、画角を一辺4分の1の2072x1410にしました。露光時間を5ミリ秒に固定していますが、ゲインは画面の明るさに合わせてヒストグラムがフルになるように変えています。IR640、IR720、IR800の順にそれぞれゲイン200、270、340です。

撮影中の動画で見ている分にはIR640、IR720はあまり変わらなかったですが、IR800は明らかに見た目で揺れが少なくなっているようでした。もちろんその分IR800では暗くなります。

画像処理はAS!3でRegistaxになります。Waveletのパラメータは比較しやすいように全て同じにしてあります。画素数を少なくしたのでこれらの画像はRegistaxを使うことができました。RegistaxのDenoiseが細かいノイズに結構効くので、ImPPGよりももう少し攻めることができます。

とりあえず3枚並べます。

00_50_43_lapl2_ap3043_RS
IR640

00_52_38_lapl2_ap3189_RS
IR720

00_56_05_lapl2_ap3279_RS
IR800

わかりやすいように一部切り出して拡大します。

comp

左からIR640、IR720、IR800です。IR640、IR720はほとんど変わりませんが、細かいところを比べるとIR800は解像度が明らかによくなっています。ただ、IR800の場合は光量が減ったのを補正するためにゲインを上げたせいかと思いますが、ノイズが少し残っています。

波長が長くなれば揺れが小さくなるという、まあそこそこ予測通りの順当な結果ですが、分解能の違いがあると言ってもごくごくわずかで、シンチレーションの違いで出るさの方が遥かに大きい気がします。なので無理してIR800以上で撮るとかよりは、揺れの少ない日を狙った方が素直な気がします。


かゆくて、かゆくて

本当はもっと続けたかったのですが、とにかく蚊が多くて、あまりにかゆくて自宅に引き返しました。明るいところで見たら三十箇所くらい刺されてました。自宅なのでゆるゆるの格好で、Tシャツ、短パン、サンダルとかなので、そりゃあだめですよね。

ムヒを塗って痒みが収まってきたところで再び外に出たら相当曇ってきてました。雨の心配もあったのでその時点で撤収することにしました。


まだまだ連休

連休中は天文イベント目白押しです。

今回の月の撮影は木曜夜のことで、ブログは次の日の金曜夜に書いてますが、この金曜の夜はMちゃんが自宅に来てくれました。そのことも記事にしたいのですが、ネタがどんどん溜まって書ききれなくなりそうです。

しかも明日の土曜は13時から天リフの「星と宇宙の夏ライブ2021」です。こちらもかなり楽しみです。




わたくしSamがオススメの重力波のお話、よかったら聞いてみてください。




連休初日、朝からVISACにかかりきりでした。懸案事項だった光軸調整です。色々やりましたが、多分正しい方法に辿り着いたと思います。


準備

道具はASI294MCと小さなCマウントレンズ。副鏡あたりにピントを合わせて見るために、別途レンズが必要です。VISACには2インチのアイピースなどが取り付けられるアダプターを使います。カメラで映した画面を見るためのPCなども必要です。

IMG_2889


最初の試み

まずは最初の挑戦です。これは失敗その1となります。

1. ASI294MCに50mmのCマウントレンズを取り付ける。
2. VISACに2インチアダプターを取り付け、そこにレンズごとASI294MCを取り付ける。
3. 取り付ける際、アダプターにカメラの前面が平面できちんと接するように押さえながら取り付けること。
4. カメラの像をPCに映す。使ったソフトはSharpCapです。同心円状のガイド線を出すとわかりやすいです。
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画面を見る限り、中心から明らかにズレているのがわかります。

5. 画面に見えている副鏡の中心が、画面の中央に来るように、鏡筒手前の内側の3つの押し引きネジを調整する。
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すでに結構あっているように見えます。でもまだ早とちりです。

6. 画面に見えている中心の副鏡の外周が中心に来るように、副鏡の角度を3本の押しネジと、1本の真ん中の引きネジで調整しようとしたら、画面に見えている副鏡の中心も動いてしまったので、接眼部の調整が全く意味が無いことになり、ここで行き詰まります

ざっと試してみてこの段階で分かったことは、2インチアダプターにカメラを挿入しても結構隙間があるのでガタガタ。横に揺れるというよりは、ぐらぐら回転してしまいます。ネジの固定具合で画面の中心が簡単にずれてしまいます。ネジを占める際、アダプターにカメラの前面が平面できちんと接するように押さえながら取り付けると、毎回同じように固定でき再現性があることがわかりました。


2ndトライアル

少しVISACの光軸調整で検索してヒントを得ることにしました。すると副鏡を外すことで、そのねじ穴を接眼部の調整の指標にするアイデアが見つかりました。でも結局はこの方法も途中で行き詰まり、失敗2となります。新しいところは赤で書いておきます。

1. ASI294MCに50mmのCマウントレンズを取り付ける。
2. VISACに2インチアダプターを取り付け、そこにレンズごとASI294MCを取り付ける。
3. 取り付ける際、アダプターにカメラの前面が平面できちんと接するように押さえながら取り付けること。
4. カメラの像をPCに映す。
5. 副鏡を取り外す。
IMG_2870
外した副鏡の鏡面を見てみると、大したことないですが少し汚れてました。
良い機会なので掃除をしておきます。

6. 副鏡を取り付けるネジ穴の位置を画面上で確認。
7. ネジ穴の中心が画面の中心にくるように、鏡筒手前の内側の3つの押し引きネジを調整する。
IMG_2869

8. 副鏡を再度取り付け、
画面に見えている中心の副鏡の外周が中心に来るように、副鏡の角度を3本の押しネジと、1本の真ん中の引きネジで調整する。
9. 鏡筒手前の外側の3つの押し引きネジを調整し、4本のスパイダーが中心になるように持っていく。
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10. これで完了と思ったのですが、ASI294MCの前面をアダプターにぴったりくっつくようにしながら、アダプターのネジを緩めて、カメラを180度回転させると、なんとが全てあっていた同心円とスパイダーが画面中心からずれてしまいました。ここで失敗と判断しました。

IMG_2877
合わせ終わったと思ったところ。

IMG_2878
カメラを180度回すと、画像の中心から全然ズレてしまいました。


一体何がおかしいのか

ここでかなり迷いました。何がおかしいのか?ずれている可能性があるものを挙げてみると
  1. カメラセンサーの法線と、カメラの円筒ケースの軸もしくはカメラの前面の平面がずれている。
  2. フォーカサーが接眼部の軸と平行に取り付けられていない。
最初に考えたのはこの二つです。

でも1はこれまでもカメラを回転させたりして撮影していますが、ここまで顕著にずれが見えたことはありません。
2についてはフォーカサーを前後に動かしてみましたが、画面は対称に拡大縮小されるので、恐らくこれも大丈夫そう。

ここで思いついたのが、もしかしたらCマウントレンズの光軸がズレているのではというものです。

最初床の上でレンズをつけたままカメラを転がしてみたのですが、どうもよくわかりません。ここで、副鏡を外したVISACに取り付けて、カメラをアダプターにピッタリつけたまま回転させてみました。センサーがきちんと取り付けられていて、レンズの光軸もずれていなければ画面の中心を軸として画面が回転するはずです。ここで明らかにずれが見えたので、レンズの軸がずれていると考えることにしました。


3度目の正直か

レンズの光軸にずれがあると仮定して、どうしたら光軸調整ができるか考えたのが、次の方法です。
  1. ASI294MCに50mmのCマウントレンズを取り付ける。
  2. VISACに2インチアダプターを取り付け、そこにレンズごとASI294MCを取り付ける。
  3. 取り付ける際、アダプターにカメラの前面が平面できちんと接するように押さえながら取り付けること。
  4. カメラの像をPCに映す。
  5. 副鏡を取り外す。
  6. 副鏡を取り付けるネジ穴の位置を画面上で確認。
  7. ASI294MCの前面をアダプターにぴったりくっつくようにしながら、アダプターのネジを緩めて、カメラのみ回転させる。
  8. 回転させた時の画面上の回転中心が、ネジ穴の中心になるように、鏡筒手前の内側の3つの押し引きネジを調整する。これはレンズの光軸ががカメラセンサーの法線とずれている可能性があるからです。
  9. カメラのみをアダプターから傾けて、画面の中心にネジ穴の中心が来るように、頑張ってアダプターのネジを調節し固定する。このアダプターですが、ネジが2つしかないので、もう一つ穴を開けタップを切って3つのネジにしたほうがいいかもしれません。
  10. 上手く固定できたら、それがずれないように気をつけながら副鏡を取り付け、画面に見えている中心の副鏡の外周が中心に来るように、副鏡の角度を3本の押しネジと、1本の真ん中の引きネジで調整する。
  11. 同じくカメラがずれないように注意しながら、鏡筒手前の外側の3つの押し引きネジを調整し、4本のスパイダーが中心になるように持っていく。
IMG_2885
最終的に合わせ終わったところです。
まだカメラは傾いたまま取り付けられています。

写真を撮る余裕がなかったので、取れたのは調整後の写真だけです。 

最後に、カメラのズレを直して見てみました。
IMG_2887

なんと、上下は少しずれてますが、触る前の一番最初の写真の位置とよく似ています。おそらく、最初から光軸はかなりあっていたと思われます。長くかかりましたが、そのことに確証が持てただけでも良かったのかと思います。


まとめ

この方法、原理的には多分正しいと思います。少し心配なのは、
  • カメラをずらして固定するのが難しかったので、少しズレがあるかも。先にも書きましたが、3つ目のねじ穴を空けた方がいいかもしれません。
  • そもそもカメラをずらした方が良かったのか、カメラをずらすのでなく見えている中心を画面中心と改めて定義してから合わせた方がいいのか?
2つ目の疑問は、多分前者の方が正しいと思います。全然間違ったことをやっていないか、星像を見て試そうと外に出たのですが、曇りで月も見えません。なのでこのブログを書いているというわけです。
(2021/8/22 追記: レンズの光軸ずれの誤差が大きいと思い、その影響を小さくする光軸調整の方法を考えていました。)




あと、今回の記事の鏡筒内のどの写真にも写っていますが、主鏡の固定具でしょうか3つの遮蔽物がかなり目立ちます。おにぎり星像の原因の可能性大です。本当は光軸調整よりこちらを隠すようなリングを作るべきなのですが、今回は光軸調整としました。(2021/8/21 追記: 主鏡どめのマスクを作りました。)




四連休は

明日の金曜はMちゃんが来る予定。UV/IRフィルターを入れて星像がどう変わるか試してみようと思っています。
明後日土曜はいよいよ天リフさん主催の「星と宇宙の夏ライブ2021」です。気合を入れて参加します。


 

ラッキーイメージの過程で、M87を撮影して見ました。M87といえば...

目的はもちろんジェットを見ることです。

さてさて、うまく見えるのでしょうか?


SharpCapでのディザー

実際の撮影は前回のラッキーイメージNGC4216の後に続けて撮影しています。なので設定は全く同じで、10秒露光を30回LiveStackして、今画像を見たら10枚撮影していたので、合計50分でした。

前回書くのを忘れましたので、今回改めて書いておきます。SharpCapの最新ベータ版を使っていますが、ディザー対応がかなり改善されています。

一番大きいのがLiveStackパネルのguidingタブのところに「Reduce Exposure While Dithering 」とうオプションができたことです。これはPHD2などとの連携でディザーをしている間は露光時間を短くするという意味で、以前はDhitherの間も露光し続けていたので、例えば5分間の露光とすると、ディザーが終わっても最大5分近く待たなければならず、まるまる1枚は必ず無駄になっていました。撮影毎にディザーしていたら、撮影時間の最低半分はディザーに取られてしまっていたので、ほとんど使い物にならなかったのです。

そのため、SharpCapでディザーは実質やる気にならず、結果SharpCapは長時間露光は向いていない、もしくはできないという結論でした。今回のオプションで、SharpCapにも長時間露光での撮影に道が開いたことになります。

今回のLiveStack撮影でも、ディザーは使っています。ディザーを15分毎にするように設定しているために、(10秒x30ライブスタックを)3枚撮影するたびにディザーが適用されます。でもディザー量を試しに減らしたため、揺れ幅が不十分で、縞ノイズが少し出てしいました。


画像処理と結果

今回は鑑賞目的というよりは、少し科学写真に近くなりますので、画像処理はほとんど凝ったことはしてません。ダーク補正はLiveStack中にリアルタイムでしてます。WBPPではフラット補正のみで、バイアス補正もなし、ダーク補正もなしです。あとはストレッチと、一度トーンカーブで暗いところを持ち上げて暗いでしょうか。あ、恒星の色を出すために少しだけ彩度を上げています。


「M87」
masterLight_ABE_ABE_ABE_AS_HT2
  • 撮影日: 2021年4月11日0時49分-4月8日1時45分
  • 撮影場所: 富山県富山市
  • 鏡筒: Vixen VC200L
  • フィルター: なし
  • 赤道儀: Celestron CGEM II
  • カメラ:  ZWO ASI294MC Pro、-10℃
  • ガイド: f120mmガイド鏡 + ASI120MM mini、PHD2によるマルチスターガイドでディザリング
  • 撮影: SharpCap、gain420、露光時間10秒x30枚のライブスタック x10枚 = 50分、ダークは10秒x64枚をライブスタック中にリアルタイムで補正、フラット128枚(gain420、露光0.78ミリ秒)、フラットダーク128枚(gain420、露光0.78ミリ秒)
  • 画像処理: PixInsight、Photoshop CC


でも困ったことに、JPEGに落とす時点でM87の周りの淡いところの諧調が制限されてしまい、階段上になってしまいます。あと撮影中に少したわみで流れたみたいで、ディザーであまり散らしてなかったので明るくすると縦の縞ノイズが少し出ていました。

さてさて、ジェットは見えてますでしょうか?拡大してみます。

masterLight_ABE_ABE_ABE_AS_HT3_cut

おおー、右上にはっきり見えてますねー!上が北なので、方向から考えてもジェットで間違いなさそうです。不思議なのは、切り出すとJPEGでも諧調が飛ばないことです。そこそこきれいに見えてますね。自分で撮影したものだと、感動もひとしおです。

6000万光年先の銀河で、ジェットの長さは7-8000光年におよぶそうです。ご存知の通り、2019年に超長基線の電波干渉計によりM87の姿が映し出されました。リング形の中心にブラックホールが存在すると考えられています。このリング中の黒いところは直径1000億km程度なのですが、これがそのままブラックホールというわけではなく、事象の地平線は直径400億kmでもっと小さいと考えられているそうです。



ついでにアノテーションです。ここにもそこそこの数の銀河があります。

masterLight_ABE_ABE_ABE_AS_HT2_Annotated

少し斜めになってしまっています。これは前々回の記事の最後に書いた、鏡筒バンドに対してまだ鏡筒の回転方向を合わせ切らずに撮影してしまったからです。実際にはこのM87で回転が残っているのに気付いて、この撮影の直後に直しました。


M87といえば

M87といえば、M87JETさんを真っ先に思い出します。胎内星まつりで初めてお会いしたのですが、当時からほしぞloveログを読んでいてくれて、興奮気味に自分で撮影したM87のジェットを見せてくれした。ペンネームをそのままM87JETとしようと思っている」と、その時お聞きしました。その後は小海の星と自然のフェスタでも一緒に食事したりしてました。いつも面白い文体のブログ記事を書いていて、最近はISSの追尾でご活躍されています。



M87JETさーん、やっと私もジェットを取ることができましたよ!


 

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。


「M13: ヘラクレス 座球状星団
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。


 

お盆休みの月曜日、昼からずっと空全体にかかっている薄雲が恨めしく、夕方以降何度外に出ても月がボヤーッと朧(おぼろ)状態です。ペルセウス座流星群が最盛期だとしてもこの月の明るさと、さらに雲なので何もやる気が起きず、もう寝ようかと思って22時頃外に出ると、雲がだいぶ無くなっていて月もキリッとしています。ここは気を取り直してVISAC君ことVC200Lのテスト再開です。

アペニン山脈の分解能

最初に試したかったことは、前回のファーストライトの時に撮影したアペニン山脈が、なぜ過去に撮影したC8で撮影した時の分解能にはるか及ばないかを調べることです。

comp_C8_VISAC
左のC8で撮った方がはるかに解像度が良いです。

口径は同じ200mm、C8の焦点距離は2000mmでVISACが1800mmなので高々1割の違い。それで解像度が大きく違うとは全然思えません。ましてやスポットダイアグラムの優れているはずのVISACが大きく劣るとは、なかなか不思議な結果です。一番大きな違いはカメラで、C8はASI178MCで1素子のサイズが2.4um、VISACがASI294MC Proで1素子のサイズが4.6um。2倍近く178の方が細かく撮れるはずですが、それだけで上の比較写真くらいまでの違いが出るものなのでしょうか?他にもピントがどれくらいあっているか、シンチレーションが違うのかなどもあるかと思います。

このナゾを解くため、今回はVISACにASI178MCを取り付けて、同様な画角で写してみます。撮影条件は12.5msec露光で、ゲイン120。1000コマ撮影して25%、上位250コマをスタックしました。その結果が以下になります。

Capture_ 23_34_49_23_34_49_lapl3_ap2661_RS_cut
VISACにASI178MCを載せて撮り直し。きちんと分解能が出ています。

月齢11.5日で満月に近く、陰影はあまりないですが、解像度は相当上がったように見えていて、C8で撮影したものにほぼ差し迫っていると思います。ということは少なくともASI178MCで同条件で撮影したら、以前C8でとったかなりの解像度までは迫ることができるということがわかりました。ただし、(これは最後の解析までしてやっと気付いたのですが)まだ少なくとも同じくらいのものが撮れたというだけで、この時点では他の条件の違いの可能性もあるので、カメラの違いかどうかの確証はありません。

と、ここでふと思いました。VISACでM57をASI178MCで撮ったらもう少し分解能が上がるのではないかと。


M57の中心星を出す

やることは単純です。VISACでカメラをASI178MCにして撮影するだけ。ただしセンサーサイズが1/1.8インチと小さいので見ている範囲がせまく、導入に少し苦労します。露光時間は10秒にして、ゲインは470と高めです。これはASI178MCの感度がいつも使っているASI294MC Proなどに比べて約4分の1と低いため、ある程度の露光時間をかけて、かつゲインも上げてやらなければ、そもそも満足に写りもしないからです。

とりあえず、10秒一枚の撮って出しを見せます。オートストレッチをかけてあるだけです。

Capture 00_59_11_Stack_16bits_7frames_70s
中心星がこんなに点で出るのは初めてです、

一枚なのでノイジーなのは仕方ないとして、驚くべきことにM57の中心星と隣の星がほぼ完全に点になっています。これまでこんなに点になるとは、考えることさえできなかったレベルです。

この時点でも、おむすび型の星像はまだ残っています。でも前回のテストは1秒露光で鏡筒が持っている星像がかなりそのまま出ていたはずですが、今回は10秒露光なので機材の揺れやシンチレーションで積分され、オリジナルな星像は鈍って多少真円に近くなっています。

これをスタックして画像処理をしてみます。Live Stackで6枚の60秒分の画像をSharpCap上でスタックし1枚の画像としそれを45枚、すなわちトータル45分の露光時間となります。ダーク補正は撮影中にリアルタイムでしてありますが、フラット補正とバイアス補正は今回省略しています。その結果が以下になります。

integration_DBE_PS2
中心星はOK、でも星の形がやはりいびつ。

M57の中心星と隣の星に関してはかなり満足なレベル。M57の12時方向の2つの距離の近い星も、何の苦労もなくはっきり分かれています。

フラット補正をしていないので、背景はグチャグチャで適当にごまかしています。こうなってくると星像のアラがどうしても目立ちます。次はおにぎりさんの改善を目指すことにします。今情報を集めてますが、少なくとも改善の方法はありそうなことがわかってきました。こちらはもう少し実践してからまた記事にします。


考察

さて今回の疑問は、1素子のサイズが高々2分の1もいかないくらいになっただけで、こうもいろいろ変わるのかということです?

いろいろ考えたのですが、なかなかこの差を説明することができなかったので、頭を切り替えて、C8で撮った画像をどれくらい解像度を落とすとVISACで撮ったのと同程度になるのか試してみました。

1素子のサイズ比 = 46./2.4 = 1.93なので、まずはC8の画像の解像度を1.93分の1にしてやってみました。でも結果はまだ全然、あからさまにC8のほうがいいです。やはり高々2倍くらいの素子のサイズ違いでは全く説明できないです。

そこそこ合うなと思ったレベルはC8の画像の画素数を一辺で8分の1にしたとき、すなわち3128 bx 2014 pixelの画像を、Photoshopで一旦391 x 263 pixelにまで落として、それをバイキュービック法で再び3128 x 2014 pixelに戻したくらいの相当荒い画像でやっと一致するということです。以下がその画像になります。

comp_C8_VISAC_x8
最初の画像の左のC8の方の分解能を8分の一くらいに悪くして、
やっと前回とったVISACと同等です。

これくらいまで落として、やっとVISACの画像と同程度か、下手をしたらまだいいかもしれません。流石にこれだけの違いをカメラの解像度だけで説明するのは無理なので、今回はおそらくVISACで最初に撮った画像がピンボケだったと言うくらいしかないです。ただし、VISACの方は視野の端で撮ったからという影響も無いとは言い切れていません。

ピンボケだったとするとまあ間抜けな話なのですが、でもこれはある意味怪我の功名で、少なくともカメラを代えたりしたり手間をかけての検証でしたが、M57の解像度を上げることにはつながったことになります。

じゃあM57の画像もピンボケだったのかと言うと、どうやら多分そうだったみたいです。今回VISACとASI178MCで撮った画像の解像度を半分くらいに落としましたが、まだまだ中心星も全然点像で十分な解像度があります。こちらも解像度を6分の1くらいに落としてやっと前回撮影したM57と同レベルになりました。

comp_camera
こちらも前回のASI294に一致させるためには、
解像度を6分の1くらい悪くする必要があると言う結果です。

こちらもこれだけの違いを、カメラの1素子のサイズの違いだけで説明することはやはり困難かと思います。前回はファーストライトでまだ慣れてなくてピンボケで、今回は気を使ったと言うことになるかと思います。


まとめ

でもまだ本当にピンボケだったのか、100%そうかと言われるとイマイチ自信がありません。今回のASI178MCの点像の出方が良すぎるからです。もしピント問題だったとすると、ピント位置は結構シビアな可能性が出てきます。今一度VISACにASI294MC Proをのせて、M57できちんとピントを合わせて見てみるなどすると、単にピント問題だったのかがより確定すると思います。

また、C8やMEADEでも例えばASI178MCを使えば同じように解像度よく出るのか、それともやはりVISACだけがすごいのか、まだもう少し検証してみたいです。

うーん、でもかなり楽しくなってきました。いままでC8とMEADEで全く無理だったこの点像。少なくともこの点像を出せるだけでもVISAC侮れないです。


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