ほしぞloveログ

天体観測始めました。

2025年09月

何日か前の記事で少しだけ書きましたが、分光器のSHG700を使って、太陽望遠鏡のHαエタロンの性能を表すFWHM(Full Width Half Maximum, 半値全幅)を実測してみました。これは太陽望遠鏡のフィルターがFabry-Perot cavityを利用したものだと知った2017年頃からやってみたかったことで、一時は中古の研究用の分光測定器を買うことを本気で考えていました。長年の夢の一つが叶ったことになります。


測定方法

今回SHG700で測定したものは、
  1. 太陽光の散乱光
  2. エタロンの透過光
の2種類です。ここからFWHMまで持っていきます。

1の散乱光は、SHG700を鏡筒から外して単体にして。部屋の中の(直射日光ではない)白い壁に向けます。白く明るい壁ですが、所詮背景光なので光量は大したことはなくて、露光時間を12.8秒でG3M678Mのゲインを400とし、さらにライブスタックで10枚重ねて、十分フラウンホーファー線の構造が見えるようにしました。

2のエタロンの透過光ですが、最初1と同様に太陽の散乱光を使って測定しようと思いました。でも光量が十分でなく、エタロンが共振しない暗いところは十分に見ることができません。太陽光を直接入れて測定するのがいいのですが、あいにくこの日は曇りです。というか、晴れないので痺れを切らしてこの測定を開始したので、太陽が出てないです。代わりに下の写真のようにLEDの小さなライトを使いました。
G1ghTC8aoAAOVvC

PCの画面にも出ていますが、うまくエタロンのComb (櫛形) 構造が見えるようになりました。

ただし測定は結構難しくて、ライトの光の絞り具合とか、ライトと分光器の間の距離だとか、ライトの位置や角度など、うまく合わせないとなかなか綺麗な線が出ません。とりあえず今回は机の上に適当に置いてやりましたが、できるなら光学定盤などを使い安定した測定にしたいです。特に、エタロンは入射光に角度依存性があって、いつかそれも含めて測定したいので、光の角度をきちんと調整できる機構が欲しくなります。


撮影画像

測定した画像は以下のようになります。

まず1の背景光です。
Capture_00001_WithDisplayStretch
太陽光のスペクトルが綺麗に出ているので、この画像から波長のキャリブレーションをすることができそうです。でもこれだけだと、Hα線は目立つのでまだしも、どの線がどの波長なのかよくわかりません。JSol'Exの「Spectrum browser」で見る参照スペクトルと比べてみても、なんか違うように見えます。

下の画像を見るとわかると思いますが、左が今回撮った散乱光、真ん中の細長いSharpCapの画像が以前撮った太陽を直接見たもの、右がJSol'Exの参照画面です。
Fraun_comp_cut

左と真ん中は同じような構造になっているので、まずは背景光がきちんと取れていると判断します。でも右の参照画面の線はかなり実測と違うことがわかります。なので下の画像のように、Hα線と目立って一致しているもう一本の線の波長を調べて、それを基準として他は波長が線形に変化していると仮定して、縦方向の波長を1次の直線でフィットすることにしました。

wavelength_select_cut


2のエタロンですが、本当は透過「率」を知りたいのですが、これは結構難しいとわかりました。まず、エタロンがある場合とない場合の画像を2枚撮影します。まずはエタロンありの画像をLEDライトの位置や角度を変えうまく撮れる状況を作ります。
Capture_00001

その撮影したままの状態をキープしながら、エタロンだけを動かして取り除きます。こうすることで同じ状況で基準光を撮影することができます。
Capture_00001

基準光は一見一定に見えますが、画像の上から下までで緩やかに暗くなっていくことがわかりました。エタロンの透過光のピーク位置もやはり同様に緩やかに暗くなっていくので、基準光で割ることにより、エタロンの透過光のピーク位置が平らに近くなります。

それでも、エタロンがないときにはSHG700の入射口径全体から光が入り、エタロンがあるときにはエタロン前後のレンズ径などに制限された光しか入らないので、透過率が低く出過ぎてしまいます。そのため透過「率」とすることは諦めて、ピーク位置を1とするようように規格化しました。

波長は画像の縦方向で変化しますが、スリットに長さがあるために画像の横方向にもフラウンホーファー線は広がっていて、しかも線が直線にはならずに曲線になっています。(どういった仕組みで曲線になるのか、どう調整したら直線にできるのかの方法は私はまだわかっていないので、こちらもいずれ解決したいです。おそらくスリット位置と回折格子の相対位置で決まるのではと推測しています。)しかも、エタロンの透過光の明るいところと暗いところの幅は横位置によって多少変わります。

今回は1の画像も2の画像も、真ん中あたりの斜めになっていない場所の10ライン程度の縦線を抜き出して、横方向に平均値をとりました。エタロンについては真ん中ら辺が明るい線が一番細いようなので、こちらも真ん中ら辺を選ぶのが一番良さそうです。

背景光のフラウンホーファー線を見ている限り、SHG700の回折格子を触りさえしなければ、撮影ごとの波長のズレのようなものはなさそうなこともわかりました。


波長のキャリブレーション

1の背景光画像のフラウンホーファー線では、波長がリニアに変化すると仮定して、上で決めた基準の2点Hαの6562.81Åと6643.63Åを元に1次の直線でフィットします。この時のあるところの数値と次の数値との差が、1ピクセルあたりに変化する波長となり、今回は0.089Å/pixelとなりました。しかしながら、SIMSPEC SHGで求めた0.091Å/pixelや普段撮影動画をJSol'Exで再構築した際にはこれまで0.091Å/pixelと出ていて、2%ほど結果が異なることがわかりました。

この違いの原因は2点だけを基準として波長が1次的に変化すると仮定したことかと思いますが、今のところはっきりとした原因は不明です。まあ今回は基準点のHα周りのFWHMを求めるのが最大の目的で、そこまで影響はないはずなので、とりあえずこのズレは無視することにします。


エタロンフィッティング

エタロンの透過光ですが、透過光を数値化したものを、基準光で割ったものをグラフにします。
etalon_ok

ここからHα周りのピークを抜き出して、フィッティングします。ピークの高さは右に行くに従って上がっていくようですが、基準光でのノーマライズがうまくいっていないのか、それともこうなるのが正しいのかよくわかりませんでした。Hα周りだけに絞ってしまえば、局所的にはほぼ同じ高さとしてしまっていいでしょう。

フィッティングはFitykというソフトでローレンツ関数やVoigtを使う例がいくつか示されているので、私も同様に試してみましたが、いくつか問題がありそうです。

下の画像は実際にFitykでフィットしてみたものです。
Voigt_cut

一つ目の問題は、これらの関数は基本的にピークの両側は0になることを想定していることです。ところが、エタロンの応答を表す関数は繰り返し構造になるため、ピークとピークの間の透過率が0になりません。ピークとピークの真ん中のちょうど反共振の位置では、エタロンの透過率は、同じ特性の鏡を2枚使うと仮定して、鏡の強度反射率Rと強度透過率Tを使って

(T/(1+R))^2

のような形に書けます。例えばここで、強度透過率T=0.3、強度反射率R=0.7とすると、ピークの真ん中でも(0.3/1.7)^2=0.0311と、3%ほど光を通してしまいます。

Fitykでは、別途定数を用いてフィッティングさせるような手法が取られているようですが、これだと個別の赤い2本の線のうち曲線の方を見てもらえばわかりますが、明らかに実測のピークより細い線でフィッティングされてしまっています。これは結果として、FWHMが小さく出過ぎてしまい、実際よりも性能がいいという間違った結果を出してしまいます。

今回の上の結果では、グラフ右にあるFWHMの数値を見ると、0.65ÅとPSTとしてはにわかに信じられないくらいのいい値が出てしまっています。例えばこのページでも同様の間違いをしていて、HeliostarのエタロンのFWHMがなんと0.3Åと、これも良すぎる値を出してしまっています。ピークの高さの半分のところの幅を見るだけでも、少なくとも0.4Åはあることがパッと見るだけでわかるので、明らかな間違いです。このグラフが出た時に何でこんな良すぎる値になるのかおかしいと思ったのですが、実際に自分でFitykを使ってみることでなぜこんな間違いに陥ったのかがよくわかりました。

二つ目の問題点は、ローレンツ関数やVoigt関数だと、一つのピークのみしかフィットすることができないことです。原理的に、エタロンの透過光の応答のような周期的なものを表すことはできません。このため、周期構造から求めることができる、FSR(Free Spectral Range)をきちんとフィッティングして求めることができません。

FSRはFinesse、FWHMとともにとても重要なパラメーターで、

Finesse = FSR / FWHM

というとてもシンプルな関係があります。Finesseはπで割って2をかけると、エタロン内での光の折り返し回数をすぐに計算できる、非常に重要な指標となります。FSRはエタロンの2枚の鏡の間の距離と反比例関係にあるので、FSRがわかるとエタロン間の距離を直接求めることができます。このように、複数のピークを含めてフィッティングしてFSRを求めることはかなり意義があると言えます。

では、なぜこれまであまり周期的な関数でフィットされてこなかったのでしょうか?これは推測なんですが、単に関数が結構複雑になるためにあまり挑戦してこなかっただけなのかと思います。少なくともFItykのような既存のソフトでフィットするのはかなり大変になりそうです。

今回は周期的な関数を書き下して、自分でpythonでコードを書いて、いくつかのピークをまとめてフィッティングしてみました。結果は以下のようになります。
fit_result_ok

フィッティング曲線がきちんと周期的に出ること、ピークとピークの間が0にならないことがわかるかと思います。ただし、ピークとピークの間の暗い部分が実測とフィッティング曲線でずれてしまっています。これは鏡のロスを考えないで、R+T=1という理想的な鏡を考えてしまったことに由来します。ロスを考えるとさらに複雑になるので、今回は諦めました。それでもFWHMの推定は、ピークの高さをきちんと0を基準に考えているので現実により近い値になっているはずです。


パラメータなど

実際の計算手順としては、フィッティングパラメータとして使った鏡の反射率と透過率、鏡間の距離がまずわかります。鏡の反射率からFinesseが計算でき、鏡間の距離からFSRがけいさんできます。FinesseとFSRがわかると、FWHMがわかるというわけです。下に少しだけ式を書いておきました。

代表的なパラメータはグラフの中に書き込んでおきましたが、今回分かったエタロンの特性を表すパラメーターは以下の通りです。
  • 鏡の振幅反射率、振幅透過率: r, t
  • 鏡の強度反射率、強度透過率: R = r^2 = 0.70, T = t^2 = 0.30
  • キャビティーの鋭さを表すFinesse = π r/(1-R) = 8.75
  • エタロンを構成する鏡と鏡の間の距離 = 0.313 [mm]
  • 周期の幅を表すFSR (Free Spectrul Range) = 6.88 [Å]
  • エタロンの性能を表すFWHM = FSR/Finesse=0.787 [Å]
  • 光の折り返し回数: Finesse *2/π = 5.6 [回 (片道)]
目的のFWHMは0.787 [Å] と出ましたが、公称1 [Å] 以下という値と比べてもそこそこ信頼性のある数字になったのかと思います。FWHMだけでなく、他の重要なパラメータもかなりの精度でわかり、PSTエタロンの特性がかなり特定できたと言っていいかと思います。長年の疑問にやっと答えが出たと言えそうで、かなり嬉しいです。
逆に、今回の測定でまだわからないことは
  • 光の入射角度の依存性
  • Hαからのピークの中心波長のずれ (入射光の角度と、エタロン回転調整をいじっていないため)
  • 個々の鏡の反射率と透過率がどれくらい違うか (2枚の鏡の反射率と透過率を同じと仮定したため)
  • 鏡のロス
などになります。今後の課題としたいと思います。


まとめと今後

手に入れたSHG700で、手持ちのPSTエタロンの透過特性を、うまく測定することができました。角度依存性などの課題はまだ残されていますが、目的のFWHMが測定でき、これまでわからなかった鏡の反射率、ミラー間の距離やFSR、フィネスまで確定できたのはかなり満足感が高いです。

今後やりたいことが、エタロン以外にも太陽望遠鏡でに必須の、BFの測定とかERFの測定です。他にも、ナローバンドフィルターやワンショットナローバンドフィルターも、メーカーが謳っている半値幅が本当に出ているのか、実測してみたいと思っています。

昨日の撮影に引き続いて、日曜の今日も朝から晴れていたので記録撮影です。

IMG_1986

でも、特に新しいことをするわけでもないので、だんだん飽きてきています。この日は、昨日のセッティングが残っていたCaKを最初に撮影し、その後Hαで撮影しました。午前8時半くらいから始めたのですが、Hα撮影の途中で雲が徐々に濃くなってきたので、午前9時15分くらいには早々と撤収しました。暑くないので晴れたらまた再開しようと思いますが、どうなるでしょうか?

IMG_1987


Hα線

いつものようにHα線です。15ショット撮影して、その中で一番きれいなものを選びました。

09_01_29-trimmed_0000_09_01_29-trimmed_autostretch_0_00

09_01_29-trimmed_0000_09_01_29-trimmed_negative_0_00

09_01_29-trimmed_0000_09_01_29-trimmed_autostretch_15_00

09_01_29-trimmed_0000_09_01_29-trimmed_card_0_00

09_01_29-trimmed_0000_09_01_29-trimmed_mix_0_00

height

09_01_29-trimmed_0000_09_01_29-trimmed_doppler


CaK線

CaKですが、少し色を変えました。ちょっと見やすくなったと思います。こちらは12ショット撮影して、午前8時40分の1ショットを選んでいます。

08_40_23-trimmed_0000_08_40_23-trimmed_autostretch_0_00

08_40_23-trimmed_0000_08_40_23-trimmed_colorized_0_00



土曜日の朝からそこそこ晴れていたので、太陽分光撮影です。今日の目的は、前回動画撮影で速度が一定でなかったのか、おかしな太陽画像になってしまったことの検証です。

IMG_1977
これは午後一で撮った撮影風景です。赤道儀が反転した後です。

この日気を付けたことが、赤道儀の赤経の左右バランスでした。定説通り、回転方向に多少荷重がかかるようにします。そうするとテスト撮影でも全く問題なく、きれいな太陽画像が再構築できました。途中曇ったりしたので、晴れ間を狙いながらHαを26ショット、テストも入れたら30ショットくらい撮影しました。

その後、12時を回って、CaK線を撮影します。赤道儀を反転したのですがウェイト位置は触らなかったので、今度は回転方向と逆に荷重が少しかかった状態になってしまっています。この状態で撮影すると、前回見たような、一部スピードが変わったような画像が再現できました。その後、ウェイト位置を少し外側に移動し、回転方向に荷重をかけると、今度はきちんと撮影きます。どうやら赤道儀の赤経体の回転方向と逆に荷重をかけてしまったことで起こったバックラッシュで原因は確定のようです。CaKの時も曇りが多く、晴れ間待ちで何度かに分けての撮影でしたが、13ショットを撮影しました。

いつものように撮影結果です。Hα線からです。今回は15ピクセル (0.13Å) 離れた画像を連続光として載せておきます。

09_26_07-trimmed_0000_09_26_07-trimmed_autostretch_0_00

09_26_07-trimmed_0000_09_26_07-trimmed_negative_0_00

09_26_07-trimmed_0000_09_26_07-trimmed_mix_0_00

09_26_07-trimmed_0000_09_26_07-trimmed_autostretch_-15_00

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09_26_07-trimmed_0000_09_26_07-trimmed_doppler

続いてCaK線です。モノクロとカラーを載せておきます。カラーはJSol’Exの色遣いはちょっとどぎついかもしれません。

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この日は午後から某天文台のリモート講習会に参加しました。再来週に試験があります。受かると晴れてリモートで望遠鏡を操作して撮影することができるようになります。


夕方からですが、久しぶりに休日晴れたので、太陽分光撮影です。しかもやっと少し秋らしくなってきて、全然暑くないのです!

G1g8do2aoAUHmIC

新兵器で、日が当たらないようにパラソルを装備しました。


今日の太陽像

記録なので順に載せていきます。まずはモノクロです。スタックなどしていない一枚撮りですが、拡大しても十分な解像度が出ています。結構満足です。

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モノクロ反転画像です。
16_26_13-trimmed_0000_16_26_13-trimmed_negative_0_00

カラー画像です。こちらはプロミネンスも強調してあります。
16_26_13-trimmed_0000_16_26_13-trimmed_mix_0_00

緯度経度と、黒点の番号付き画像です。自転軸 (P軸) がかなり傾いているのがわかります。こういった変化を見ることができるのもJSol’Exの利点です。
16_26_13-trimmed_0000_16_26_13-trimmed_card_0_00

ドップラー画像です。面白いのは、青と赤の境界が傾いていて、太陽自転軸の傾きの影響も見えているようです。
16_26_13-trimmed_0000_16_26_13-trimmed_doppler


今日の失敗

実は結構たくさん撮影したのですが、ことごとく失敗でした。HαとCaKと合わせて54ショット撮影したのですが、ほとんどが下の画像のように途中が伸びたりしてしまいました。上に挙げたものは、その中でたまたま唯一生き残ったものです。

0009_16_30_06_autostretch_0_00

伸びている位置はどの画像を見ても大体同じでした。再構築した画像がこのようになる原因は、動画撮影時の赤道儀のスイープのスピードが途中で変わってしまうからです。なぜそうなるのか?まだはっきりとはしていませんが、おそらくバックラッシュが関係しているのではと推測しています。

普段の撮影はほとんど午前の早いうちに済ませてしまいます。でもこの日は午後のしかも夕方近くから日没までのかなり遅い時間です。鏡筒とウェイトの左右バランスに気を使わなかったので、スクリプトでの繰り返しの撮影時に、反転してから録画開始して少ししてちょうどスピードが変わるような状況になってしまっているのかと考えています。次回撮影時に、少し時間を撮って検証してみようと思います。


フィルター特性測定プロジェクト開始

あと、ここしばらく休日で安定に晴れる日が無くて、この日も夕方晴れるのを期待していなくて、とうとう次のステージに進むことにしました。やりたいことはエタロンなどのナローバンドのフィルターの特性を実測することです。とりあえず出だしなので、セットアップの写真だけ載せておきます。

G1ghTC8aoAAOVvC

普通は太陽を光源にすることが多いようなのですが、写真にあるように試しに光源にLEDを使ってみました。LEDは白色光と言われているように、ローカルには波長特性もほとんどなく、かなり平坦でほぼ直接透過光の輝度が測定できそうです。画像にはエタロンフィルター特有のComb (櫛形) 構造がきれいに見えています。別途、太陽の散乱光を使ってフラウンホーファー線を撮影してあるので、回折格子を動かさなければ波長のキャリブレーションができるはずです。今後解析までして、また記事にします。

星をもとめて」から帰宅して、機材のチェックをしていました。特にSHG700は、フラウンホーファー線の展示のために、カメラを外したりピント位置をずらしたりしたのと、一度三脚ごと倒れてしまったので、ダメージなどないか、一からチェックすることにしました。


再調整がうまくいかない?

ゴールはきちんとした太陽画像が撮影できることです。次のような手順で再調整しました。
  1. カメラを定位置に固定。
  2. 回折格子の角度をHα線に合わせる。
  3. カメラの露光時間を伸ばしたり、ゲインをあげたりして背景光を画面で見えるようにする。
  4. 「背景光のフランウンホーファー線」を見ながら、カメラレンズの位置をマイクロメーターで「フラウンホーファー線のピント」が出るように合わせる。
  5. 太陽を導入して、太陽光を直接見る。「太陽の端のエッジ」がはっきり見え、かつ「フラウンホーファー線のピント」が合うように、コリメートレンズの位置と鏡筒のフォーカサーを繰り返し調節して合わせ込む。

このような調整をして、撮影してみた画像がこれです。

13_20_11_0000_13_20_11_autostretch_0_00

ボケボケです。上の手順を何度かやっても、全然改善しません。コワレタカ?と一瞬思いました。


忘れていたこと

でも上の手順で一つ忘れていたことがあったのです。何だと思いますか?

クイズにしようかとも思いましたが、ちょっと複雑すぎるかと思うので、今回はすぐに答えに行きます。

忘れていたことを含めた、正しい手順です。
  1. カメラを定位置に固定。
  2. 回折格子をHα線に合わせる。
  3. カメラの露光時間を伸ばしたり、ゲインをあげたりして背景光を画面で見えるようにする。
  4. 背景光で見える「スリットの端にあたる明るい部分の境界」を見ながら、カメラレンズの位置とコリメートレンズの位置を、2つのマイクロメーターを行き来しながら、「スリット端の境界のエッジ」と「背景光のフラウンホーファー線」が両方ともはっきり出るように合わせる。
  5. 太陽を導入して、太陽光を直接見る。鏡筒のフォーカサーを調整しながら「太陽のエッジ」と「フラウンホーファー線のピント」が両方とも合うように合わせる。
  6. 鏡筒のフォーカサーだけで両方とも合わない場合は何かおかしいので、3に返って見直す。ぴったり合うところでは、「縦の線」が最も多く見える。

最初の手順では「スリット端の境界のエッジ」を見ることを忘れていたのです。実際、マイクロメーターで2回転分くらい、コリメータレンズ位置にして1mm位ずれていました。ここを合わせなくても、「太陽のエッジ」ははっきり見え、かつ「フラウンホーファー線のピント」が出てしまうので、一見全部合わせたように思いこんでしまったのが敗因です。

この手順を踏んで合わせた画像が下になります。雲が出てきてしまったので明るさが一様でないですが、シャープさは上の画像を雲泥の差であることがわかります。

13_44_59_0000_13_44_59_autostretch_0_00


調整方法はきちんと理解されているのか?

2枚の画像を見て少し思うところがあります。上の画像って、Sol’Exの平均的な画像に似てませんでしょうか?もちろん、もっときれいに出ている画像もあるので、必ずというわけではありません。でも2枚の画像の調整で違うところって、コリメートレンズの位置が高々1mmほどずれているだけなんです。あとの自由度は最初の調整でもできる限り合わせているので、コリメートレンズ位置以外は最適化されてるんですよね。

この結果を見る限り、1mmはもうズレすぎでお話にならないのですが、じゃあ実際後半の調整ではどれくらいの精度で合わせたかに興味がいくかと思います。驚かないでください。約100分の1「10μm」のレベルで合わせています。マイクロメーターがあることで実現できるオーダーですが、実際にマイクロメータの精度でちょうどいいくらいです。というのも、マイクロメーターの目盛りを見ずに画面だけで合わせるのを何度か試しても、毎回ほぼ同じ目盛り位置に行きます。1目盛りが10μm刻みなので、同程度のオーダーで実際に合わせているというわけです。

典型的なSol'Exユーザーが、Sol'Exの標準的な手合わせ機構でこのオーダーまで合わせているとはなかなか考えにくいです。Sol'Exできれいな結果を残している方は、ここら辺の所にかなり気を使っているのかと思います。

Sol’Exの調整方法を調べてみたのですが、コリメータレンズの位置については単に「調整する」くらいしかなく、具体的に「何を見ながら」「どれくらいの精度で」合わせたらいいのか、少なくとも日本語で書いてある記述はどこにも見当たりませんでした。Sol’Exで、上の正しいと思われる手順でうまく合わせこんだら、実際もっときちんと写るのでしょうか?一度試してみたいです。

SHG700を購入した時点で、Hαを撮影するならかなりきれいに写るはずです。それはコリメーターレンズの位置をあらかじめきちんと調整してくれているからです。でも何らかの拍子でそこをずらしてしまい、その後調整すべきところをきちんと調整し直さなければ、写りは全く駄目になるということを今回示すことができたのかと思います。

今後、SHG700を手に入れる方が日本でもどんどん出てくると思います。調整方法はやはりちょっと複雑なので、だんだん調子が悪くなっていったなど、困る人も出てくることは容易に推測できます。正しく調整する方法を確立して、広く認識されることが大事なのかと思います。


調整過程の詳細

上の説明は単純な手順だけの話なので、調整の過程で何がどうやってあっていくのか、ちょっと考えてみたので、もう少し詳しく書いておきます。

調整すべき自由度は、以下のように5つもあります。
  1. 回折格子の回転角(波長の選択)
  2. カメラ位置
  3. カメラレンズ位置
  4. コリメーターレンズ位置
  5. 鏡筒の焦点

その内、1と2は自分で任意に位置を決めることができます。この2つの位置に合わせて、残り3つの自由度の位置を一意に決めてやる必要があります。

ところが、3のカメラレンズがカメラに像を結ぶ位置は、4のコリメーターレンズ位置に依存します。この2つの自由度がカップルしているのが、調整を難しくしている要因の一つです。

もう一つのポイントは、4までは太陽の直接光を必要としないので、4までの自由度と、5の鏡筒の焦点の自由度は独立です。5は鏡筒の焦点位置をスリット上に合わせるだけです。なので、鏡筒のフォーカス状態とスリットの位置だけで決まります。


コリメーターレンズの役割

では、4のコリメーターレンズ位置は何を調整しているのでしょうか?ここが最大のポイントです。

そもそも背景光は散乱光に近いものなので、鏡筒のピントに関係なく、入ってきた光に対してカメラレンズ位置だけを調整することで、カメラにフラウンホーファー線のピントを合わせることができます。コリメーターレンズがどんな位置にあろうと、カメラレンズでカメラにピントを合わせることができてしまいます。

でもこの適当な状態だと、スリット位置で焦点を結んでいない光に対してカメラにピントが合ってしまっているので、スリット位置を見る目安となるスリットの端の境界のエッジがボケて出てしまいます。これが、この日最初にミスった部分です。

コリメーターレンズを調整することで実現できる「スリット位置に焦点があった光」を、さらにカメラレンズを調整することでカメラにピントを合わせることが重要になります。こうすることで、スリット端の境界のエッジがはっきりと出て、かつフラウンホーファー線のピントが合った状態を画面で見ることができます。これが最初の調整で忘れていた部分で、正しい手順できちんと確認して像が実際に劇的に改善された要因です。

ここまでくると、あとは鏡筒の焦点をスリット位置に合わせることだけが残っています。実際に鏡筒のフォーカサーで合わせてやると、太陽の直接光の端の境界のピントもスリット上に合うために、カメラで見てもエッジがきちんと出たピントが合った状態に自動的になるというわけです。

今回は調整も上手くいきましたが、今後のことを考えると一つ疑問が出てきます。スリットの端が画面で見えているうちはいいのですが、もっと長いスリットを使ったり、センサー面積が小さいカメラを使ったなどで、スリットの端が見えない場合はどうなるのでしょうか?スリット長を長くする予定なので、こういったケースでもきちんとした調整法を確立する必要がありそうです。


お願い

何をどうやって合わせているかの仕組みはおそらく上に書いたようなことだと思います。でも素人の考えることなので、もしかしたら間違っているかもしれません。何か気づいた方はコメントにでも残してもらえると助かります。

特にSol'Exを持っている方に、上記方法を試していただいて、本当に像がきれいになるか見てもらえたらと思います。うまくいったら教えてください。


9月14日、京都南丹市で行われた「星をもとめて」に参加してきました。


星もとに向けて出発

「星もと」会場はるり渓というリゾート地ということもあり、今回は珍しく妻がついてくることになりました。なので当日は朝7時に自宅を出るという、比較的ゆっくりしたペースです。途中、敦賀JCT手前の敦賀JCT前の南条SAで、もう恒例とってもいい朝ラーメンを食べます。

IMG_1917

朝からラーメンなんてクドいと文句を言っていた妻も、レモンが浮いたサッパリ系ラーメンの写真を見て、結局同じ朝ラーメンを注文しました。レモンラーメンがそもそも珍しく、かなり美味しかったとのことです。さらに名物の焼き鯖寿司を買って後で食べたのですが、これも絶品でした。園部ICを出て、これも毎回いつもいく途中の通り道に唯一あるスーパーで昼食がてらのマックに寄って食べていきます。ついでに、会場で最悪何も食べられなかった時のための食事を買い込んでおきます。もしかしたらと思ってお菓子売り場を見ると、関西でしか売っていないカールを発見!チーズ味は似たものがあるのですが、うす味はカールオンリーなので保存文も含めて買い込んでおきました。


星もと会場に到着

星もと会場到着は12時前くらいでしょうか。今回はユニテックさんのブースでお世話になるので、一旦車で展示機材を運び込んだのち、一般の駐車場へ向かいます。到着が遅かったせいもあるのか、休日の中日ということもあり、すごい混雑で車を止めるのにかなり苦労しました。

なんとか車を止めて、妻はそのまま館内のリゾート施設へ、私は星もと会場へ向かいます。途中電話がかかってきて「下駄箱にたどり着くのに整理券が必要で、まだ辿り着けない」とか。後から聞いたのですが、下駄箱に靴を入れるときにタグを受け取って、そのタグで館内の施設が利用できるようになるとのこと。要するに、そのタグの数が施設の受け入れられる人数になり、それを超すと待つことになるようです。連休ということもあり、入場時も中もすごい人数だったので、仕方なかったみたいです。でも結局は居心地が良かったみたいで、星まつり会場には一回も訪れずに、中の温泉とプールとマンガが読めるラウンジで夜まで過ごしていたみたいです。

星まつり会場ですが、天気が悪い予報のせいか例年よりは人が少ない印象でした。でも雨が降ったのは荷物を搬入した時と、後は途中に本の少しだけパラついただけで、しかも途中青空も見えて太陽も何度か見えたりして、天気に困ることはありませんでした。そこそこ暑かったですが、昨年よりは遥かにマシで、そこまで体力を使うことなく過ごすことができました。


星もと会場巡り

「星をもとめて」は関西の人たちが多く参加するので、ここでしか会えない人たちと交流するのが楽しみです。買い物も最近はあまりしないので、今回は恒例のジャンク市もオークションも不参加で、比較的のんびり過ごしていました。唯一買ったものはUCトレードに出ていたGitzoの古いおそらくアルミ製の三脚でした。古いと言ってもとにかくGitzoです。材質に関わらずピクッとも動かないことはよく理解しているので、値段を見て即買いでした。惜しむらくは、クイックリリースがアルカスイス互換でないことです。うまく交換できればいいのですが、エレベータタイプなのでもしかしたらまたシステマティック化するかもしれません。

今回はあまりブースもゆっくりと見てなかったのですが、その中で面白かったのは、ビノテクノの眼視に特化してわざわざ作ってもらったという鏡筒を2本使った双眼鏡でしょうか。最高と言われる某N社の双眼鏡と比較しても、遜色ないどころか、口径が遥かに大きいこともあり、その分解能と立体感は見事なものでした。何人かの星仲間と押しかけてワイワイ言いながら見比べてましたが、双眼鏡の調整方法まで含めていろいろ試させてもらい、改めてその凄さがよくわかりました。もっとも、値段の方もすごくて、N社のものと同クラスです。同じ値段を出すならコンパクトさのN社か、口径のビノテクノかと盛り上がっていました。十分な対抗馬であることは間違い無いです。

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もう一つ面白いと思ったものが、星見屋で展示されていたPegasus Astroの赤道儀です。同じPegasus AstroのSmartEyeの方は胎内でも見たのですが、一連の機器がAlpaca対応でケーブルの数が圧倒的に少なくなるとのことです。信号はWi-Fi接続なので、電源供給のケーブルが必要のみとのことです。下の写真でもわかりますが、赤道儀に電源ケーブルが繋がっていて、赤道儀の上部にあるパワーハブとそこからスマートアイピースに伸びるケーブルがあるのみです。凝った撮影をしようとするとスパゲティーのようにケーブル数はすごいことになりがちです。ケーブル自身がトラブルの元にもなりかねないので、おそらく将来の撮影はこのような方向になっていくのではという可能性を見出すことができました。
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ユニテックブースにて

あまりブースを見ずに何をしていたかというと、多くの時間をユニテックさんのブースでSWAgTiを広めていました。昨年SWAgTiを見て自分でも試してくれた方も何人かいて、その人たちのと会話もとても楽しかったです。前にも出した宣伝用もパワポのプレゼンもバージョンアップさせていて、夜になるまで流していましたが、SWAgTiの実機とともにその説明を立ち止まって見てくれた方もたくさんいました。私がブースにいるときはできるだけ説明するように心がけました。実際に自分で試してみた上での質問を受けたり、今回の展示で新たに興味を持ってくれた方もいたり、往年のSWATユーザーの方が「AZ-GTiならあるので試してみようかな」と言ってくれたりで、SWAgTiでその精度と利便性を享受して頂ければと思います。

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フラウンホーファー線

SWAgTiを展示する傍らで、自分の好きなこともちゃっかり宣伝してしまいました。今一番興味があるのは、このブログを読んでくれている方ならすぐにわかると思いますが、もちろん「太陽分光」です。SHG700をつけた鏡筒をさりげなくSWAgTiに載せて、ついでに分光のデモもやってしまいました。

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というのも、今回は元々天気がよく無い予報で、下手したら午後一杯雨になるかもと予測していました。会場には太陽望遠鏡が並ぶと事前のパンフレットにはかいてあったのですが、太陽が出ないことにはどうしようもありません。でも分光の場合、たとえ曇りや雨で太陽が出ていなくても、普通に明るければその光の元は太陽なので、散乱光でさえも太陽のスペクトルがフラウンホーファー線として観察できるのです!もちろん普通は散乱光を分光しても暗すぎて目で見ることはできないのですが、高感度のCMOSカメラがあればモニター上で十分にフラウンホーファー線を認識することができます。

でも結局は太陽が出てしまった(笑)ので、太陽望遠鏡に活躍の場を譲り、私は太陽に鏡筒を向けることもなく、ブースの日陰の散乱光を使ってフラウンホーファー線をモニターに出してひっそりとデモをしていました。でもこれは分光を説明するかなりいい手段で、フラウンホーファー線のことを知っている人はもちろん、知らない方にも太陽がどうやって光っているか、その仕組みを話すための格好の材料になりました。たとえ夜でなくても、たとえ昼間で太陽が出ていなくても展示できる大きな武器なので、今後も機会があれば続けていきたいと思います。

会場ではSHG700ユーザーの方と話すこともできました。このブログの太陽分光関連記事も読んでくれているとのことです。アマチュア天文の中でも太陽自身はまだまだマイナーな部類で、さらに分光はもっとマイナーになります。SHG700ユーザーって日本に何人くらいいるのでしょうか?数少ないユーザー同士で直接話ができる機会はとてもありがたいです。他にも太陽以外の分光関連の方も何人かいたので、一部で「勝手にアマチュア天文分光部会」が設立されるかもしれません(笑)。


夜は電視観望

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夜になると、星も結構見え出したので、あまり準備をしてこなかった電視観望も少しだけ見てもらうことにしました。まだ雲が残っていたので、広角で雲間からの白鳥座です。雲ごしにちらっと見えてくる北アメリカ星雲で盛り上がり、最後は結構晴れて網状星雲まで見えました。サドル付近も十分見えましたが、流石に解像度的に三日月星雲を見るには至らなかったです。

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そこそこ晴れてきたので、まあダメもとで普通の電視観望も少しだけやってみました。機材はFMA135とトラバースで、某スマート望遠鏡と比べてもコンパクトさが光っていて、その小ささに皆さん驚かれていました。雲が結構残っていたので、結局M57惑星状星雲とM27亜鈴状星雲を見たくらいです。

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このシステムの小ささが仇になり、地面近くから見ることになるので、高度の低いM31アンドロメダ銀河に至っては、周りに集まってくるお客さんでブロックされてしまいます。ライブスタックがたまりかけかたところで毎回人が入り「アーっ」と、歓声が沸いてダメになるという、大笑いの顛末でした。


後片付け

そこまで晴れではなかったので、21時過ぎになると他のブースも片付け始めるとこもちらほら。私も無理をせず、徐々に片付け始めましたが、片付けがてらいろいろ話も盛り上がり、結局22時半頃までかかってしまいました。噂に聞いていた中部大学の天文部の学生さんとお話しできたのですが、最近中部大がかなり元気みたいです。自分たちで鏡を磨いたりしてると言っていました。私は若い頃の星の思い出がほぼ何もないので、天文部仲間で星まつりに来ているのを見て、とても楽しそうでうらやましかったです。

23時前に温泉から出てきた妻を拾って、るり渓を後にしました。妻は館内のレストランで食事をとりましたが、私は結局夕食として時間を取ることができず、売店で買った唐揚げを2個だけ食べて、あとはご馳走していただいた鮎の塩焼きを食べただけでした。鮎はなんと子持ち鮎で相当な美味しさでした。行きがけに買った焼き鯖寿司は実は帰りに車の中で食べました。クーラーボックスに入れておいたので問題なく食べれました。問題なくどころか、かなりのおいしさでした。自宅で待っている子供のお土産にしてもよかったのにとか、食べながら妻と話していました。自宅に着いたのは午前4時前くらい。さすがに眠いので片付けは後回しにして、すぐに寝てしまいました。ちなみに、唐揚げは3個入りで2個しか食べた記憶がなく行方不明だったのですが、朝片付けていたらケーブルを大量に入れてある袋の中から出てきました。


まとめ

胎内の星まつりは余裕のない中かなり無理して行ったのですが、今回の「星をもとめて」はやっと普通に楽しむことができました。スタッフの皆様、運営は本当に大変だと思いますが、今年も無事に開催していただきありがとうございます。楽しい時間を過ごすことができました。

今年の星まつりも、残り参加できるものは小海くらいでしょうか。11月でその時期はまた忙しくなりそうなので、今の所参加できるかどうかはまだ不明です。去年はその時期体調が悪くて不参加だったので、今年はなんとか行けるといいのですが。


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