前回までに、Hαについては撮影も画像処理も大体一通り試せたので、次は波長を変えてみます。




今回はHα線(6562.8Å)に次いでメジャーなCaK線(3933.6Å)を見てみたいと思います。

分光以外でもCaKを見る機器はいくつもあって、PSTのCaKバージョンがFWHMで2.4Å、LUNT社の2.4Åのフィルター、Antliaの5Åと3Åのフィルターなどがあります。Daystarのものも5Å、2Å、1Åとあるようですが、研究用途のようで値段も桁が違います。いずれにせよ、Hαがエタロンタイプで0.5Åクラスが普通に手に入ることを考えると、CaKでは半値幅の狭い製品を探すのは難しそうです。

その一方、分光では、眼視はできないですし、全体像を一度にそのままで写すなどはできませんが、波長透過幅は0.1Åオーダーで、一桁程度鋭い範囲で写し出すことができます。



SHG700で見る波長を変えるには、回折格子を回転する必要があります。マイクロメータの下部に固定ネジがあるので、手で緩めると回転体が回るようになります。凹型の矢印をCaKと印字されている線に合わせます。固定ネジを再び手で回し、固定します。微調整でマイクロメーターを初めて使います。

太陽光を視野から外し、背景光をSHG700に付けたカメラでとりあえず見てみます。可視光のかなり端の方に来ているからでしょうか、カメラの感度も悪くなっているからかと思いますが、Hα線より明らかに暗くなりました。露光時間を増やしたり、ゲインをあげたりして、ある程度明るくして見てみます。

ここでの一番の問題は、線がたくさんありすぎてどの線がCaKなのか全くわからないことです。何か比較できる画像はないかと探してみましたが、あまりいいのは見つかりません。今後の他の波長のこともあるので、何か波長を特定する手段を確立する必要がありそうです。ここでは、前回解説したJSol'ExのSpectrograph editorを実際に使ってみます。使い方は簡単で、メニューの「Tools」->「Spectrograph editor」を選んで、出てきた画面でCaK線を指定します。CaK周りと思われる輝線をSharpCapで映しながら、Spectrograph editorの画面を横に並べて、画面上の-(マイナス)ボタンで画面の波長幅を小さくしていくと、似たパターンの輝線が見つかるでしょう。


CaK線がわかったので、それを画面の真ん中に持ってくるように、回折格子のマイクロメーターを回して調整します。この状態でカメラレンズ側のマイクロメーターを回してピントを合わせます。また、線が左右で傾いていたら、ここでカメラの回転角を調整して補正します。

次に太陽光を導入し、太陽光をSHG700に入れます。それに合わせて、露光時間を短く、ゲインを下げたりして丁度いい明るさにします。私の場合、1msでゲインを1600(16倍、ZWO換算で240、24dB)にしました。ゲインを増やす代わりに、もう少し露光時間を伸ばしてもいいのですが、最長許容露光時間が1.8msというのを計算上で得ていたので、今回はゲインの方に振りました。

ここから少し迷いました。まず、鏡筒のピントが大きくずれている可能性があります。見ている波長が違うからしかたないかもしれませんが、ボケすぎていて最初ピントがずれていることにさえ気づきませんでした。鏡筒のフォーカサーを大きく動かしてまずは太陽光がきちんとした横幅である程度シャープに見えていることを確認します。分かりくい場合はROIを戻して全画面で見た方がいいでしょう。

次に、SharpCapで画面を300%程度に拡大し、画面を横にスクロールし、太陽光の右端か左端を画面に写し出します。SHG700の鏡筒側に近いコリメーターレンズのマイクロメーターを回して、太陽光の端がシャープになるように調整します。すると輝線のピントがずれるので、再び鏡筒のフォーカサーを調整してピントが出るようにします。次にまたコリメーターレンズのマイクロメーターを回して太陽光の端をシャープにします。これを何度か繰り返して、輝線のピントが合って、太陽光の端がシャープになるようにします。フォーカサーの精度によりますが、鏡筒によっては鏡筒のフォーカサーを調整して太陽光の端をシャープにし、コリメーターレンズのマイクロメーターを回してピントを出す方が楽かもしれません。FC-76にフォーカス微調整のために、余っている自作の減速器を付けたくなりました。


輝線のピントは、前々回記事で書いた、ヒストグラムの真ん中の線を右にずらしてコントラストを上げ、縦線が最も濃くなる位置にします。ただしCaK線周りでは縦線は遥かに淡くなるので、SharpCapのヒストグラムの左の線を少し左に、右の線をかなり左に持ってくるなどして、うまくコントラスをあげる必要があると思います。それでも縦線は見えるので、それが全く見えなければ、まだコントラストが取れていないか、ピントが合っていないかどちらかです。ピントに確証を得るためにも、縦線を見える状態に頑張ってすることをお勧めします。

ここまでくれば、あとはHαで撮影した時と同じです。

• ROIを設定して横長の画面にする。
• CaK線が真ん中に入っていることを確認。
• モーターの速度を4倍とか8倍の適した速度する。
• 階調がRAW16になっているか確認。
• FPSが100以上で十分なことを確認。
• 一度テストでモータを回して太陽をスキャンして、一番明るいところでも飽和しないか確認。

などでしょうか。準備ができたら、一旦太陽の端を越えるところまでWかEの赤経のモーターで持っていって、時間無制限で録画されることを確認してから録画開始ボタンを押し、モーターを反対側に回します。太陽がスキャンできたら録画を停止します。

もちろん前々回の記事で示したように、スクリプトを使ってオートで連続撮影をするのもいいでしょう。



撮影した動画を処理してみましょう。JSol'Exで撮影した.serファイルを開きます。その際出来上がる画像の向きは、午前と午後で赤道着が反転していることで左右が反転、SHGスクリプトで連続撮影をしたときに往復両方とも撮影すると動く向きによって上下が反転します。これだけで4通りあるので、一度Quick modeで正しい向きになるか確認した方がいいでしょう。もし向きが違っていたら、JSol’Exのオプションで処理時に画像をフリップさせてください。

JSol’Exで処理する際に、見ている輝線を指定してしてやると、カラー画像にはその貴賤に応じた波長の色が自動的に付けられます。今回はCaKと指定したので、400nm程度で紫色になります。下の画像は、colorizedフォルダにできる画像です。1枚だけでスタックなどはしていません。


同じような画像でmixフォルダに入っているものが以下になります。


Hαの時はあまりきづかなかったのですが、mixフォルダにはプロミネンスをあぶりだして合成したものが入ることになります。そもそもCaKでもプロミネンスが見えることを全然知りませんでした。

CaK線画像で波長幅が小さいものはあまりないので、波長をシフトした時にどうなるか見てみるのは面白いです。モノクロですが、-3, 0, +3ピクセル = -0.336Å, 0, +0.336Åずらしたものを示します。




3枚を比べてみてわかるのですが、

• 中心波長では黒点があまり目立ちません。Hαでも同じような傾向が見られるのですが、結構一般的なことのようです。おそらくですが、一般的に吸収輝線の中心波長が一番暗くなるので、黒点が目立たなくなるのではと推測したのですが、どうでしょうか？
• 中心波長の方がダークフィラメントが濃いです。これも黒点と同様で、中心の方がより全体的に暗いからでしょうか?改めてHα画像でも0, -3, 3ピクセルずれで比較してみたら、ちょっとわかりにくいですが　明らかに中心波長の方がより濃く出ているので、おそらく推測が正しそうな気がします。
• 右下のプロミネンスの形が全然違います。
• 全体的な模様に関しては中心波長が多少コントラストがよくなる程度で、傾向は変わらない。

などでしょうか。こう考えると、CaKはHαほど波長ずれの依存性が少なく、これまでのフィルターのようにHαに比べて多少広い範囲で見てもそこまで違いはないのかもしれません。



最後に、10枚スタックした画像です。CaKの画像処理が初めてで慣れていないせいもあり、かなり迷走しましたが、まあこんなもんでしょうか。解像度は1枚の時よりもあからさまによくなっていますが、なんか解像度がHαに比べてイマイチです。CaKだらかこうなってしまうのか、何か調整不足なのか、今後調べていきたいと思います。


面白いのは、Hα画像の中心波長のみで見えていた、淡い白い模様は、CaK画像の明るい部分と一致するということでしょうか。同じ日に撮ったHα画像（スタックなしの1枚撮りですが）を載せておきます。白いところの位置を見比べるとよくわかるかと思います。


これが何を意味するのか？HαでもCaKでも、中心波長に近くなって暗くなるとやっと隠れていた淡く明るい部分が見えてくるとかでしょうか？だとしたら、そもそもこの明るい部分は何なのか？まだまだ謎です。ほかの波長の画像も見比べてみたいですね。



初めてのHα以外での太陽画像が撮影できました。分光器一台でHαだけでなく、CaKも撮影できるのは随分お得な気がします。しかももちろんCaKだけでなく、400nm程度から800nm程度まで、可視光の範囲内ならどの波長の輝線でも撮影できます。波長を変えられることだけでなく、その任意の波長で波長透過幅を鋭く狭められることのほうが真骨頂なのかと思います。

ここまでで5回の記事ですが、ハード、ソフト含めて基礎的なことは大体試すことができました。今後はこの機器を利用したもう少し応用的なことを試していきたいと思います。と言っても、撮影ストックはこれで尽きてしまったので、新たに撮影する必要があるのですが、とにかく暑いです。晴れている休日に朝早く撮影するのが良さそうです。最近休日も忙しくてあまりチャンスがないので、のんびりとしか進まないのですが、楽しみながらゆっくりやっていこうと思います。

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前回の「太陽分光SHG700始動(その3): 連続分光撮影」に引き続き、太陽分光撮影シリーズの４回目です。


今回は撮影したserファイルを処理する太陽全景画像再構築ソフトの説明をします。



撮影した.serファイルから太陽全景画像を再構築するソフトはInti、specINTI、Spectroheliograph reconstruction software、JSol'Exなどがあるようですが、MLastroではJSol'Exが勧められているので、ここではJSol'Exを使ってみます。


JSol'Exの日本語での解説記事はほとんどないみたいなので、いろいろと試してみました。

ダウンロードしたらインストールしますが、インストール先がデフォルトでは自分のユーザーディレクトリの中の隠しフォルダのAppsData以下になるようなので、実行ファイルがどこにあるかなど戸惑うことがあるかもしれません。私は天文関連のアプリはショートカットをデスクトップに置いているので、実行ファイルを探すのにちょっと苦労しました。ちなみにショートカットは、エクスプローラー上で実行ファイルを選択して、シフトキーとコントロールキーを同時に押しながら、デスクトップに放り込めばできますね。



JSol'Exを立ち上げて、まずは手持ち機器の登録をしましょう。メニューの「Equipment」の「Spectrograph editor」で分光器を登録します。Sol'ExやSHGはバージョンごとにわかれてあらかじめ登録されているので、通常は特に変更の必要はないです。もしカスタムなどしている場合はここで設定するといいでしょう。

もう一つ、メニューの「Equipment」の「Setup editor」で鏡筒とカメラを登録します。「Latitude」と「Longitude」は設定しなくていいみたいなので、私は空白にしています。


処理を開始するために、serファイルを読み込みます。メニューの「file」から単体のserファイルなら「Ooen ser file」、複数のserファイルをまとめて処理したいなら「Batch mode」になります。


簡単には出てきた画面で、下の「Quick mode」ボタンを押せば簡易処理になり、全景を再構築した画像と、それをオートストレッチした画像のみが保存されます。



高機能なJSol’Exを活用するために、きちんと設定して出力画像の種類を増やしましょう。

まずは先ほど設定した、自分の機器を選択します。上記画面の「Observatoin details」を選択し、Instrumentで「MLAstro SHG700」を、Telescopeで自分の機器、ここでは先ほど設定した自分の「FC-76」を選択します。


保存する画像のフォーマットは「Miscellaneous 」で必要なフォーマットにチェックを入れます。あとでスタックとかする場合はfitsやtifなどのRAWフォーマットにしておいたほうがいいかと思います。画像アップ用でJPEGやPNGを一緒に選択しておいてもいいかもしれません。

保存フォルダの形式を、同じく「Miscellaneous 」で「Batch」にしておくといいでしょう。あとでスタックする場合には、複数serファイルからできた同じ種類の画像がまとまって一つのフォルダに入ります。


ここからがJSol'Exの真骨頂になります。serファイルを開いて設定などした後に、まずは右下の「Full process」を押してみましょう。時間は余分にかかりますが、いろんな種類の画像が生成されます。

でもこの「Full」だと一部されない画像もあるので、「Custum process」を押して、さらに「Select all」にしたほうがいいかもしれません。これにすると、波長を少しずらした（デフォルトだと-3,0,3,15pixel）画像も合わせて生成されます。
波長の違いは見てるだけでも楽しいので、ぜひ試してみてください。波長をどれだけずらすかは、自分で設定できます。画面内の数値を適当に変えたり、増やしたりしてみてください。



どんなファイルが生成されるのか見ていきましょう。以下に示す保存される場所は、File name patternを「Batch mode」で保存した場合になります。

まず基本はdiskフォルダとautostretchフォルダの中にある、再構築された全景です。diskの中は単に再構築しただけのRAＷに近いもの、autostretchはそれをストレッチしたものです。ここではストレッチされたものを示します。

これらのフォルダには上記のHαの中心波長のみでなく、そこからずれた波長の画像も保存されています。例えば+/-3pixelずれたものです。波長への換算はざっくり0.1Å/pixelなので、それぞれ-0.3Åと+0.3Å程度ずれた画像になります。


高々0.3Åのずれですが、中心波長画像と比べると見た目でかなり変わっていることがわかります。まず、中心波長の方が全体的に渦のような縞々が少ないように見えます。わたしはこれまでこの縞々がHα線で見る時の真骨頂かもしれないとずっと思っていたのですが、どうも本当の中心はもっとのっぺりしているのかもしれません。その代わりに、中心はちょうでは白いもやみたいなものが全体に見えます。これがなんなのか？ちょと興味があります。

他にも15pixel = 1.5Åだけ中心波長から離れた画像も保存されます。これだけズレるとほとんど白色光に近い画像になり、黒点がよく見えるようになります。

どれだけずらすかは自分で設定することができます。先ほどのCustum processで数字で指定してある部分です。

cardフォルダの中には黒点番号、緯度経度と自転軸の傾きが書き込また画像が保存されています。太陽の自転軸は、地球の公転面に対して約7度傾いています。この画像にある自転軸は地球から見たときの見かけの自転軸です。地球は太陽の周りをまわっているので、太陽の自転軸の「地球から見たときの見かけの」傾き角は、季節によって変化します。

このサイトで見かけの自転軸の傾き角を計算することができます。2025/6/17 22:13:53(UTC)だと-8.44度と計算されるので、画像に表示されている角度と同じですね。ちなみに、地球の自転軸の傾きもあるので、見かけの傾きは7度以上になることがあるので、今回の-8.44度は間違ってないです。

diskフォルダの中にあった、+/-3ピクセルずらした画像から、ドップラーシフト画像を生成することができます。dopplerフォルダの中に入っています。

上記のような画像は任意のずれから画像を生成することもできるので、色々試してみると面白いでしょう。

実はドップラーシフト画像で気づいたのですが、最初に試した時に赤と青が反転してしまいました。本来は上の画像のように、左側が奥から手前に回転し、右側が手前から奥に回転するので、左は波長が縮んで青の短い側にに、右は波長が伸びて赤の長い側なるような色を付けるのが正しいです。なぜ色が反転したのか、探っていくとJSol'Exでserファイルを開いた時の「Process parameters」で色を入れ替えたり、上下や左右のフリップを指定できることがわかりました。

でも色を入れ替えるだけだとなぜか画像も左右反転してしまったので、左右フリップもオンにしてやっと正しいと思われる色と向きになりました。ちょっとややこしいので、一度自分で試すといいでしょう。画像の上下左右は、黒点が出ているならcardフォルダの緯度経度が書いてある画像に黒点番号も書き込まれているので、この番号の位置が黒点の位置とあっているかどうかも確かめることができます。

doppler-eclipseフォルダには、プロミネンス部分を強調してドップラーシフトでどちら向きに進んでいるかわかる画像も含まれています。

太陽表面及びプロミネンスのドップラーシフトはいつか求めてみたいとずっと思っていました。というか、このドップラーシフトを試したくて今回のSHG700に手を出したと言っても過言ではありません。以前Phoenixで波長をシフトさせて自転のドップラーシフトが見えないか考えたのですが、波長分解の敵にちょっと厳しいと判断しました。今回のような波長分解能のいい分光撮影で、やっと実現したことになります。でも0.3Åの波長シフトで十分見えるのなら、今考えるとPhoenixでも見える気がします。画像は残っているので、今度見直してみようと思います。

他にも、colorizedフォルダには自動的にカラー化された画像も保存されたりしています。



上の画像はほぼデフォルトで出力されるものの一部です。ほかにも紹介しきれないマイナーが画像もありますし、設定を変更できるのでさらにパラメーター違いの画像を各種出力できます。

でもそれでもここまでは「Simple」というモードに過ぎず、serファイル選択後に「Custom process」を押し、「Mode」で「ImageMath」を選ぶと、スクリプト形式でどんな出力にするかを指定して、画像を演算などすることで一連の画像を出力することもできます。

説明はここにありますが、さすがにこのページの説明の範囲を超えてくるので、興味がある方は各自で試してみてください。

マニュアルは簡易版がここ、


詳しいものがここにあります。


他にも波長を変えた際の画像のアニメ化ができるみたいです。serファイルを処理終了後、右上画面の横タブの「Redshift」を選びます。

でも、一度試したのですがメモリ不足で止まってしまいました。そのうち、もう少し余裕のあるPCで試してみようと思います。ちなみに、serファイル処理後は上記のように画像が表示されていて、画像上のボタンやスライドなどでこの状態で設定を変えることができます。変えた設定は保存画像を変更するので、次の処理をするまではあらわに保存せずとも自動的に更新が保存されます。



JSol'Exには.serファイルからの画像出力だけでなく、他にも便利な機能がいくつかあります。一つはフラウンフォーファー線のリファレンス機能です。これまでHαで撮影してますが、それでも一番最初はどの輝線がどの波長を表しているのか、画像からだけだと全くよくわかりません。それでもHα線はメジャーなので、他の人が撮影した画像と比較とかして特定できるかもしれませんが、他の画像、例えば太陽撮影で次にメジャーなCaK線は一気に比較画像を探すのが難しくなります。そんな時に「Spectrograph editor」を使うと、自分で撮影した画像と比較することができます。メニューの「Tools」->「Spectrograph editor」を選んで、出てきた画面で見たい輝線を選択します。自分で撮影した画像を並べて、画面内の+/-で幅を揃えて同じような模様を探します。今回自分のセットアップで撮影した場合、上下幅が18nmに相当することも、輝線を探すときの手がかりになりました。

ちなみに、画像をロードしてJSol'Ex内で比較することもできるようなのですが、まだ実験レベルの実装らしくていまだにやり方がわからず、私は下のように画面を横並べにして比較しています。

吸収線をグラフ化してリファレンスと比較する機能もあります。serファイルを処理終了後、右上画面の横タブの「Profile」を選びます。


このグラフを見ると、1点がスキャン1回ぶんになっているようで、グラフから読み取ると0.118Å/pixelのようです。光学的な波長分解能は0.18Å/pixelと計算できているのですが、実効的にはどの程度かはもう少し考えて判断したいと思います。



JSol'Exは相当高機能なソフトです。今回紹介した機能はわかりやすいものばかりで、まだ複雑な機能は私も全然使い切れていません。ImageMathの所でも紹介しましたが、マニュアルは詳しいものが用意されているので、とりあえずはそれを読むことかと思います。

簡易版


詳細版



このページにチュートリアルビデオがたくさんありますが、問題は言語で、英語のものがわずか3本、あとは全部フランス語です。私はフランス語はよくわからないので見るだけですが、それでもいくつかのファイルは参考になります。





JSol'Exはすごい高機能ですね。とにかく、ドップラーシフトがこうも簡単に出てくるのは期待以上でした。元々は自分でソフトを書かなくてはと思っていたくらいなので、ちょっと拍子抜けしたくらいです。いつかみたジェットを、今度は分光撮影してみたいです。多分波長のシフトとなって出てくると思っています。

こういったソフトが出てくるのも、Sol‘Exで文化を切り開いてくれたおかげでしょう。今後もありがたく使わせていただきたいと思います。

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前回記事で、やっと1枚分の画像を処理しました。


それでも、細かい部分は分光撮影特有のブレが生じてしまっています。今回はこれを改善します。

今回の紹介するスクリプトは、SHG700に特化しているわけではないので、Sol’Exユーザーにも有効な撮影方法になるかと思います。



改めて拡大して細かいところを見てみます。



黒点部分も、プロミネンス部分も、潜在的な分解能はそこそこあるのに、縦縞のようなブレが起きてしまっていて実質的な分解能が落ちてしまっています。

このブレを理解する前に、分光撮影から太陽画像の再構築がどうやって行われているかのプロセスをきちんんと理解しておく必要があります。



まず、鏡筒から出てきた光が7μmという細いスリットを通り抜け、細長い形をした光が回折格子にあたります。回折格子では波長ごとに分光され、空間的に広がりを持ってカメラに向かっていきます。カメラのところでは、その分解された光がセンサーの縦方向に広がって記録されますが、ROIで縦方向を200ピクセルに制限して記録しているので、(分解能が約0.1Å/pixelと分かっているので) 合計で約20Å幅ぶんが記録されます。

一方、センサーの横手方向は、赤道儀のモーターでRA方向にスキャンすることで、太陽を縦方向にスライスしていった線が、横向きになって記録されていきます。この横に長い線は、センサー上の縦方向に波長ごとに広がって記録されるので、面積を持った像になります。この時の一本の線から得た面積を持った画像が1コマとなり、それを連続してスキャン撮影することで動画として記録しています。

同じ波長の線、ここではHα線を考えましょう、この線は一直線にはならずに今回の場合上に凸の曲線になります。


暗い部分がＨα線に相当し、赤い曲線はその中で最も暗い部分をフィッティングした線です。この曲線に沿った同波長の部分を1コマの画像から取り出し、直線に変換します。その直線が太陽全景を描くための一本の縦線となります。それら一本一本の線をプリンタのように書いていくことで、一枚の太陽の全景画像が出来上がるというわけです。



このように全景画像をどう再構築するかを理解しておくと、なぜ分光撮影の場合に細かいブレがしょうじてしまうのかが理解できます。直接の原因は、スキャンしている間に機材に揺れが起きてしまうことです。ある一本の線を撮影するときの揺れと、次の一本の線を撮影するときの揺れは、撮影する時間が違うために揺れの分だけずれてしまいます。

一般的な撮影でこのようなズレが起きないのは、画面全体を面積として一度に撮影しているからです。画面内では分光の時の線のような時間的、相対的なズレはなく、全体的な揺れが撮影時間で平均されたものになっているだけだからです。

改めて最初の拡大した画像を見てみます。特に太陽表面とプロミンセンスの境のところを見るとよくわかりますが、縦方向に細かい線のようになっているブレが目立ちます。一瞬スピキュールと思うかもしれませんが、スピキュールなら表面とプロミネンスの境界線に対してほぼ垂直に立つはずです。でもこれらの線は、境界線の上でも横でも下でも、たとえ太陽表面内の真ん中でも、全部縦方向のみに表れます。これは縦線を並べていく際に、縦線の縦位置がブレているものを並べたからだということがわかります。


一本の縦線は一度に撮影するので、相対的なズレはないが、各縦線は別時間に撮影しているために、縦線同士ではどうしても相対的なブレが生じてしまっているということで、これは分光撮影では原理的に完全に取り去ることは難しいでしょう。

また、一本一本の線が完全にバラバラにブレているというわけではなく、何本かまとまってゆらゆら揺れているのがわかります。この揺れのエンベロープをたどっていくと、機材が時間的にどのように揺れていったのかがわかります。この揺れは情報として残っているので、それを補正するように線を置いて行けば、一枚画像でももっとブレの少ない画像になるはずですが、探した限りではそのような補正をしているソフトは見つかりませんでした。(2025/7/4 追記: JSol'ExのImage Enhancedに「Jagged edges correction」という似たような試みがありました。でも実験レベルとのことで、試してみましたが、プロミネンスを段差と認識してしまったり、確かに実用レベルにはなかなかならないようです。)このような試みも、次に書く改善方法の一つだと思います。



これらのブレを改善するためには、まず直接的には揺れを抑えることです。この機材の揺れはどこが大きいかというと、やはりネックとなっている鏡筒とSHG700の接続部が弱いので、鏡筒に対してSHG700本体が大きく揺れていると考えていいでしょう。もちろん赤道儀や鏡筒部分も揺れてはいますが、特に風邪などが吹いた場合にはSHG700自身がどうしても一番揺れてしまうのかと思います。実際、分光撮影では風が一番効くという記述が多くあります。シーイングがいい日を選ぶのも大事ですが、分光撮影ではまずは風の静かな時を選んだ方がいいというのは理にかなっている気がします。

もう一つの改善策は、惑星撮影での画像処理のように、多数の枚数を撮影して、画像を歪ませて位置合わせをしてスタックすることです。通常の太陽撮影でもスタック処理はしますよね。太陽でも私の場合、最近は200フレーム、必要なら500フレームとか1000フレームとかをスタックします。

今回はこの多数枚スタックを試してみたいと思います。

ただし、分光撮影では1枚の画像を作るのも結構な手間なので、そこまで枚数を増やすことはできません。いかに手間をかけずに多数枚撮影するかが鍵となります。



ここまでが前振りで、やっと今回書きたいことに辿り着きました。多数枚のスキャンをどうやって楽にやるかです。ここでは、SharpCapのスクリプト機能を使います。

まずはこのページで紹介されているスクリプトをダウンロードします。SharpCapで連続スキャンを実現するスクリプトです。上の方にあるオリジナルは中国語ですが、英訳されたバージョンが下にスクロールすると見つかります。落としたZIPファイルを適当なフォルダに展開します。

SharpCapを立ち上げ、メニューの「ファイル」->「SharpCapの設定」から「起動スクリプト」タブを選択します。「追加」ボタンを押し、上記スクリプト(SHG_SharpCap-Script-202XXXXX.py) をSharpCap起動時に読み込むように設定します。SharpCapを再起動すると、アイコン群の中の右のほうに「SHG」と書かれたボタンができるはずなので、それを押すと次のような画面が出てくるはずです。


設定はある程度見ればわかると思いますが、

• 「Target」はとりあえずSun-Hαを選びます。
• 「Slew Rate」の値は赤道儀によりますが、4とか8とか16になるかと思います。この値は先に一度マニュアルで撮影した値と同じでいいはずですが、私の場合その時の8だとなぜが遅くなったので、最終的には結局16としました。
• 「Duration of each Video Record(sec)」は何秒間撮影し続けるかです。上のSlew Rateにも依存します。一度マニュアルで太陽の端から端までスキャンして、時間を測るといいと思います。それより多少長めに設定します。私の場合、太陽が通る時間は15秒くらいですが、ここでは30秒と指定しています。なかなかぴったりとは収まらないので、ある程度余裕がないと、像が途中で切れてしまいます。
• 「Delay before Record(sec)」は録画前に何秒待つかですが、決めにくいパラメータの一つです。私はとりあえずデフォルトの3秒にしておきました。
• 「Fine tuning(sec)」はモーターが加速しはじめてから一定のスピードになるまでの時間のようなのですが、あまりよくわかりません。説明には1とか1.2がいいと書いてあります。とりあえず1.0で試しました。
• 「Scanning Count」は何往復するかの繰り返し回数です。
• 「Scan Axis」はSHG700の場合はRAになるかと思います。
• 「Record Direction」はどちらの方向に動く時に撮影するかです。最初は「Foward only」でやってましたが、途中から時間がもったいないので「Forward & Backward」にしました。ただしForward & Backwardは1往復で2回撮影するので、Scanning Countを10とかにすると20本動画ファイルができます。またプラス方向とマイナス方向でそれぞれ.serファイルを処理する必要があるので、2度手間になったりします。結局私はForward & BackwardでScanning Countを5とかにし、プラスとマイナス2回処理するのをデフォルトにしました。
• それ以降の2つの「per Round」と「--> ROI...」と「--> Click...」はよくわかりません。説明にもないもので、後から追加で付けたみたいです。全部0にしています。

ちなみに、これらの設定は、解凍したスクリプトと同じフォルダにある、SHG_SharpCap-Script-202XXXXX.profile.iniを編集することで、プロファイル名と設定内容を保存でき、再度SHGスクリプトを起動したときにプロファイル名を指定することで呼び出すことができます。例えば上の設定なら、




ここまでの設定がOKなら、撮影テストと、本番の連続撮影になります。

1. まず、RAモーターを動かして、太陽の丁度真ん中くらいの位置に来るようにします。とりあえず繰り返し回数は1にして「Start batch Scan Record」ボタンを押してみてください。
2. ピッと音がして、バック方向(East)に動き出します。
3. 太陽の端を通り過ぎてしばらくしたところで止まって、今度はフォワード方向(West)に動き出します。
4. 録画開始とか出るので、その時点でまだ太陽が見えていないこと、ちょっとしてから太陽が見え始めること、太陽がもう一方の端に到着すること、その後に録画終了とメッセージが出ることを確認します。
5. しばらく(10秒くらい)すると最初にあった位置に戻るので、それまで何も触らないほうがいいです。
6. 撮影した.serファイルを改めて確認します。もしここで、録画内に太陽が全然収まりきらないなら、Duration of each Video Record(sec)を長くします。もしくは最初か最後の片側だけ切れているなら、最初が切れている場合はバックのEast方向に少しずらし、最後が切れている場合はEast方向に少しずらし、撮影初期位置を調整します。
7. 再び「Start batch Scan Record」を押して、きちんと太陽が全て録画時間内に収まるまで、録画時間もしくは撮影初期位置の調整を繰り返します。
8. 無事に録画時間内に太陽が入るなら、「Scanning Count」を例えば10に増やし、Start batch Scan Recordを押して、10往復するのを待ちます。
9. 全てが終わると、元の位置に戻るはずです。この元の位置への再現性はそこそこ正確なので、もし戻る位置が違うなどがある場合は、何かハード的にトラブルが起こっている可能性が高いです。

2025/6/27 追記: 特に赤道儀の極軸がずれていると、何度か撮影している間に徐々にずれてしまう可能性があります。昼間なのでそもそも極軸を合わせるのが難しいこと、赤道儀のモーターを回しながらの撮影なので原理的にオートガイドはできないことなど、太陽の位置がずれていく可能性は十分にあります。回数にもよりますが、連続撮影は10分程度はかかるので、その間太陽が画面内に保たれるような曲軸合わせの精度が必要になります。



保存された.serファイルが問題ないなら、次はJSol'Exで複数のファイルを一度に処理しましょう。JSol'Exのメニューの「File」->「Open SER file」から撮影したserファイルを開いて、出てきた画面の下の真ん中の「Quick mode」ボタンを押してください。

ここではメニューの「File」->「Batch mode」から撮影した複数の.serファイルをまとめて開きます。出てきた画面のいくつかの横バーの一番下の「Miscellaeous」を開いて、「File naming pattern」を「Batch」にしておくといいでしょう。ここからは前回と同じ簡易処理で、真ん中の「Quick mode」ボタンを押します。しばらく待つと同じ種類の画像ファイルがまとめて一つのフォルダに保存されます。

あとはこれらをスタックします。JSol'Exにもスタック機能はありますが、使ってみた限りあまり精度がよくないようなので、ここは普段のようにAutoStakkert!4を使います。AutoStakkert!4を立ち上げ、ファイルを開くときに「Images」を選択し、先ほどできた画像ファイルを全て選択し処理します。今回はdiskフォルダ以下に入っていたストレッチと化していないRAWに近いような13枚の像をスタックしました。

出来上がった画像を下に示します。どうでしょうか？

比較のための拡大図です。この記事の最初に載せた画像と同じ画角です。


明らかに細かいブレが軽減されているのがわかります。これ以上は枚数を増やすか、風やシーイングが穏やかな日を選ぶとかになるかと思います。



ここからの処理は普通の太陽画像と同じです。まだRAWファイルをスタックしたような状態なので、画像処理で細部を出すことができます。

ImPPGを使ったり、SolarToolboxを使ったりすればいいでしょう。今回はImPPGで細部出しとプロミネンス強調までして、さらにPixInsightでSolar Toolboxは使わずに細部出しをしてみました。

最終的にはこのようになりました。まずはモノクロです。

解像度もかなり出ていて、プロミネンスの淡いところも出ています。縦方向のブレは完全には消せませんでしたが、そこそこ見えるくらいにはなっているかと思います。

次にモノクロの反転です。

更にカラー版と、その反転です。




これでやっと満足できるレベルの太陽全景画像になりました。普通の撮影と違い、多少手間もかかりますが、0.18Åという波長分可能と、全景でここまで空間分解能がでるなら、これだけの手間をかける価値も十分にあるというものです。

次回はJSol'Exの使い方です。これも面白いですよ。いろんな種類の画像が出てきます。

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前回の記事で、SHG700の開封と事前準備などについて書きました。


今回はSHG700本体を鏡筒に取り付けて、実際に撮影した様子を記事にしていこうと思います。

一番確実なのはMLastroのチュートリアルビデオを見ることでしょう。

このビデオの主に後半が今回の記事の範囲になります。ただ、英語なのと、私はあまり動画は好きではないので、自分のやったことも含めてまとめておこうと思います。



まず鏡筒ですが、今回は手持ちのタカハシのFC-76を選びました。このブログの昔の記事を読んだことがある方は覚えているかもしれませんが、名古屋にスターベースがまだある頃に、ジャンクで格安で購入した白濁レンズものです。


鏡筒カバーが分厚い金属製で、まだ鋳造メーカーの名残が残る逸品です。惜しむらくは、レンズのコーティングがまだ未熟な時代のもので、時間と共に必ず白濁してしまうようです。これはのちのマルチコーティングになって解決されていますが、実際は多少の白濁なら望遠鏡をのぞいて見る限りは、全く気になりませんでした。眼視で月など非常に明るいものを見ると、もしかしたら気づくかもというくらいです。カメラで撮影している分には全く問題なかったので、まあ多分今回も大丈夫でしょう。


鏡筒選びのポイントです。狭い範囲の分光撮影の場合は、ある意味単波長撮影のようなものなので、3枚玉とか4枚玉とかのそこまでハイスペックな光学系は必要ないこと。それともう一つ、こちらの方が重要ですが、接眼部がしっかりしていることです。さすが鋳造を自分のところでやっているだけあって、FC-76の接眼部はかなり強固で、今回のかなりモーメントの大きくなる長もの機器を付けるのにはもってこいです。

加えて、焦点距離が600mmと、SHG700の限界の700mmに近いので性能を十分発揮できるはずです。口径が8cm近くと、PSTやPhoenixなどの4cmよりは倍くらい大きいのも効いてくるはずです。



まず、鏡筒を赤道儀に取り付けます。この時点ではSHG700はまだ外しておいた方がいいでしょう。導入の際は下の写真のような太陽用のファインダーを使うと楽でしょう。

撮影時には赤経(RA)か赤緯(DEC)のモーター(どちらのモーターにするかは結局スリットが取り付けられている向きで全てが決まるみたいです。今回の場合は結局赤経モーターになりました。)をスイープさせるので、モーターが一定速度で動く必要があります。そのため、ある程度精度のいい赤道儀がいいかと思われます。私は普段使っているCelestronのCGEM IIにしました。

SHG700を鏡筒に取り付ける前に、一度太陽を導入します。追尾を太陽モードにするのを忘れないで下さい。導入後、接眼部から太陽の明るい光が出ていることを、手などに光を当てて確かめてみてください。熱いので火傷しないようにパッと手をかざすくらいでしょうか。心配なら金属の板などをあてて確かめるといいでしょう。SHG700では、鏡筒接合部の手前についているスリット位置に鏡筒の焦点を合わせる必要があります。あらかじめその位置を確認しておいて、フォーカサの調整範囲内で焦点がスリット位置に持って来れるかどうか、試しておくといいでしょう。

MLastroのページによると、SHG700の前方についているスリットの器材は合成石英でできていて、熱膨張に強いため、口径102mmの鏡筒で集光させて使っていても問題なかったと書いてあります。あまり大きな口径の鏡筒を使うとスリットがダメージを受けることがあるので、注意が必要です。今回は口径76mmなので、スリットを壊すような問題はないでしょう。

いよいよ鏡筒にSHG700を取り付けます。SHG700の取り付け角度はとても重要です。赤道儀の赤緯体が回転する平面にできるだけ平行に取り付けます。あとで撮影して、どれくらいズレているか出て、その量を補正するのですが、とりあえずここの段階である程度正確に取り付けておくに越したことはないでしょう。



同時にPCと繋いだカメラの画像をSharpCapで見ます。まだ太陽から視野からがずれていると、背景光が見えます。背景光は暗いですが、事前にフラウンフォーファー線を見たように、露光時間とゲインを上げてやれば見えるはずです。線は水平になっているか(左右の高さが揃っているか)?、ピントが合っているか、今一度確認するといいかもしれません。左右の高さが合っていなければカメラの回転角を調整します。ピントが合っていなければ、カメラレンズ側のマイクロメーターを調整します。

その後、鏡筒の向きを赤道儀で調整して、カメラ視野の中に太陽を入れると、かなり明るい、おそらく飽和した画面になるので、露光時間とゲインを下げます。私の場合は1msでゲインが最低の100(1倍、ZWOで0相当、0dB)で丁度いい明るさになりました。

事前準備の段階、もしくは背景光で、カメラ側のピントをSHG700内部のカメラレンズ位置をマイクロメーターで調整することで合わせてあるので、ここではもうカメラやマイクロメーターに触る必要はありません。また、初期状態ではSHG700内部の手前側のコリメーターレンズの位置は出荷時に調整してあるとのことなので、コリメーター側のマイクロレンズも最初は触らないほうがいいでしょう。また、回折格子の回転角は出荷時ではHαに合わせてくれているようです。最初は一番見やすいHαから試すのが無難なので、回折格子のマイクロメーターも触らないでおくことにします。

太陽が導入された状態で適当に露光時間をゲインを合わせると、横線のフラウンフォーファー線がたくさん見えてくるはずです。もし見えない場合は鏡筒のフォーカサーを調整します。繰り返しになりますが、この時点でカメラの位置やカメラ側レンズのマイクロメーターは触らないことです。ピントが合ってくると線がはっきりしてきますが、ここからはかなりの微調整が必要です。コツはチュートリアルビデオにもありますが、SharpCapのヒストグラムの真ん中の線を右側に持っていってコントラストを上げて、フォーカサーを微調整して見えてくる「縦のたくさん動く線」が最も濃くなるようにすることです。これは太陽表面の模様が見えているのですが、縦全体に見えるということは、Hα線のところだけでなく、模様が広い波長域に渡って広がっているということを意味します。ビデオでも言っていたように、粒状斑が見えていると思って良さそうです。


最後に重要な確認です。画面上はROIで制限されて表示されていると思いますが、それを300％くらいに拡大表示して、画面を右と左にスクロールさせて、太陽の端の部分見て見ます。太陽と背景が以下の写真のように、十分シャープになっていることを確認してください。


初期設定ではきちんとシャープに映るようになっているはずですが、万が一輸送などの振動で、特にコリメーターレンズの位置がズレたりすると、ここがシャープにならずにボケボケになります。その場合は、コリメーターレンズをいじる必要があります。少なくとも私の場合はいじらなくて大丈夫なレベルでしたが、いずれ波長域をHαから変えた時にはいじる必要が出てきます。詳しい調整方法はその時に説明します。



ここまでで、ハード的な準備はほぼ整いました。必要ならばSharpCapと赤道儀を接続しておきましょう。撮影時モーターでスイープさせる時に、ハンドコントローラーで操作してもいいのですが、いずれ自動でスイープできるようにするので、PCから操作できたほうがいでしょう。

SharpCapの設定を見直します。

• 重要なのはROIです。横幅はカメラの最大幅で、G3M678Mの場合は3840ピクセル、縦幅は200ピクセル程度でいいでしょうか。私の場合、ファイル量節約のため最終的には縦幅100ピクセルまでしましたが、慣れないうちは200ピクセルくらいあったほうがいいでしょう。
• Hα線が真ん中に入っていることを確認します。上下にずれている場合は、ROI設定画面の「ティルト」を調整して、Hαの上に凸の曲線の全てが画面の中に入るようにします。使うのはHα線の周りのせいぜい数ピクセルなので、基本的に暗い線の中心が全部画面内に入っていれば大丈夫でしょう
• 露光時間が1ms程度で十分速いこと、ゲインが高すぎないこと。
• モーターの速度を4倍とか8倍の適した速度する。速過ぎると中心線を分離よく撮影することができません。遅過ぎるとファイルサイズが大きくなります。
• 階調がRAW16になっているか、フォーマットがserになっているか確認。
• FPSが100以上で十分速いこと、ドロップが原則0であることを、画面下部に出ている数値で確認します。私の場合、上記ROIだと220fpsくらい出ます。必要ならUSB転送速度を最速や、高速モードオン、フレームレートを最大など、fspを制限しないように設定します。
• 最後に、一度テストでモータを回して太陽をスキャンして、一番明るいところでも飽和しないか確認。

などでしょうか。ちなみに緑字のところは、使っている機材のパラメータなどから必要な値を正確に計算することができます。でもややこしくなるので、詳しくは後日別記事で解説します。



準備ができたら、いよいよ撮影開始です。一旦太陽の端を越えるところまでWかEの赤経のモーターで持っていきます。フレーム数や時間が無制限で、ストップするまで録画される設定になっていることを確認してから録画開始ボタンを押し、モーターをさっき進めたのと反対側に回します。太陽がもう一方の端までスキャンできたら録画を停止します。これで終わりです。

一応撮影された.serファイルを、SerPlayerなどで確かめるといいでしょう。きちんと太陽の端から端まで撮影できていますでしょうか？



撮影したファイルから太陽の全景像を再構築するためには、何らかの変換ソフトを使った方が楽でしょう。ここではMLastroでオススメされていた「JSol'Ex」を使いたいと思います。かなり高機能なソフトで、この解説だけで一記事使ってしまうほどなので、詳しいことは後日別途記事にしようかと思います。

ここではメニューの「File」->「Open SER file」から撮影したserファイルを開いて、出てきた画面の下の真ん中の「Quick mode」ボタンを押してください。しばらく待つと、serファイルがあったところの下にフォルダができていて、そこを探っていくと「processed」というフォルダの中に太陽全景の画像が2枚入っていると思います。1枚はストレッチなし、もう1枚はオーとストレッチしたものです。

今回、ホントのホントに最初の撮影でできた画像が以下になります。ストレッチしていない方なので、撮って出しと言ってしまっていいでしょう。右に見える筋は雲でしょうか。また、細かいところ、特にプロミネンス周りを見ると、分光撮影特有のギザギザが見えます。

それにしても、初っぱなからかなりの解像度で撮影されています。

実際に雲などなく、うまく撮れたのは3ショット目で、オーとストレッチしたものですが、以下になります。

とりあえずここまで出たなら、十分満足でしょう。細かいギザギザを取るためには、複数枚とってスタックするのがいいらしいのですが、それはまた次回以降に試すとします。

その前に、一つ重要なことを。チュートリアルビデオにも指摘があるのですが、JSol'Exでserファイルを解析するときに、何度傾いて撮影されたかが角度で表示されます。下の画面のログの中にある「Tilt angle:」というところです。



私は最初-3.88度でした。これは、赤道儀のモータを動かした時の動きに対して、SHG700が平行からどれだけずれて取り付けられているかを表しています。鏡筒のアイピース固定ネジなどを緩めて、SHG700本体をしてされた角度だけ、まあ目分量になりますが、ずらします。方向はわからないので、とりあえずどちらかにずらしてみてください。私は2回目はズレが-6度になりました。3回目は回転方向を変えて0.1度とかになりました。ズレが+/-1度以下がいいとのことです。その後必要なら、今一度鏡筒のフォーカサーでピントを合わせます。



初めての分光撮影ですが、とりあえず太陽の再構築までうまくいったようです。分解能もかなりのもので、今後が期待できます。

やはり最初から組まれているSHG700を買って正解だったかもしれません。3Dプリンタを持っていないのですが、たとえ持っていたとしてもSol'Exを自分で印刷してから撮影するまでの敷居よりははるかに低いはずです。完成品でも普通の天体撮影と違いかなり苦労するので、自分で印刷して撮影までたどり着いた方たちには敬意を表します。

長くなったので、今回はここまでにしたいと思います。次は何について書きましょうか？実作業はかなり終えていて、分光撮影でやりたかったことの半分くらいはすでに済んでいます。その一方、記事書きの方が全く追いついていません。JSol'Exの使い方にするか？多数枚スタック撮影の方法にするか？、まあ書きあがった記事からアップしていくことにします。

明日の土曜日も晴れるとのことなので、もう少し凝った撮影に入っていきたいと思います。書くべき記事は更にたまっていきますが...。

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