ほしぞloveログ

天体観測始めました。

カテゴリ: 観測・撮影

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。


鏡筒

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。

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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。

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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。


鏡筒への取り付けとピント出し

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。
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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。

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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。

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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。

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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。


SharpCapの設定

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。
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  • 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。


いよいよ撮影

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?


太陽像を再構築

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。
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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。
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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。

スクリーンショット 2025-06-20 201321


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。


まとめ

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...。






久しぶりに新機材を手に入れました。太陽を見るためのものですが、鏡筒とかではなく接眼側にくっつける分光器です。かなり楽しそうなので、今回からしばらく太陽分光の記事が続くことになると思います。


太陽の分光

6月10日、自宅に帰ったら待ちに待った太陽分光撮影のためのMLastroSHG700が到着していました。


4月初頭に発注してから、約2ヶ月待ちました。値段は880USDで、日本円にすると税など合わせてほぼ14万円でした。オプションなど何も無しです。これを高いと見るか安いと見るかですが、ほぼPhoenixと同じ価格帯です。Phoenixは太陽望遠鏡の中ではエタロンの性能は抜群ですが、口径的には入門機の部類でかなり安価な方と言えるので、同価格帯のSHG700も決して高くはないのかもしれません。でもこれまで私が太陽関連でかけてきた金額(C8: 3万、PST1台目: 3万、PST2台目: 3万、ASI290MM: 4万、G3M678M: 3万)から見ると、単体で10万越えで、しかもこれまでのメイン太陽機材全部と同等の価格で、私的にはかなり高価な部類になります。実際Phoenixも欲しかったのですが、10万越えを一度に二つも買ったら大ゲンカで家庭崩壊が目に見えているので、散々迷って、今回はより多くのことができそうなSHG700にしました。
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機種名にもなっているSHGですが、これはspectroheliographから来ていて、現在ではおそらく一般用語と言っていいでしょう。spectroが分光、helioがラテン語で太陽なので、分光太陽写真とか太陽分光写真とか訳されているようです。Wikipediaによると

It was developed independently by George Ellery Hale and Henri-Alexandre Deslandres in the 1890s.

とあります。さらに日本語でもう少し詳しい文書がここにあり、これによるとアイデアとしては1868頃に考え出され、1890年頃に発展したということです。アイデアから150年以上経った現在、アマチュア天文家が市販品レベルで普通に、しかもはるかに精度良く試せるようになっているというわけです。素晴らしい時代ですね。


Sol'Exについて

アマチュア用の太陽分光で近年の大きな出来事といえば、Shelyak INSTRUMENTSのSol’Exでしょう。


3Dプリンタで各ユーザーが印刷することを前提に図面を提供し、光学部品をまとめて販売してくれています。

日本で話題になったのは2022年の夏くらいでしょうか?プロジェクトとしてはAstrosurfに2021年の資料があるのは確認できましたが、おそらくそれ以前から議論されていたのかと思います。見つけた中で一番古い関連ページはここで2020年12月でした。

Sol'Exについては、海外記事にはたくさん解説があります。わかりやすいのはやはりAstrosurfのページでしょうか。特にここのTheoryとかResoursesのところは読んでおいて損はないです。日本語だとKanzakiさんのページが詳しいです。星仲間だと木人さんが2022年から始められていて、確か福島の星まつりで講演されていたはずです。

いずれにせよ、アマチュア天文において、誰でも市販レベルで太陽分光撮影を試せるようにしたSol’Exが、大きな潮流を産んだことは間違いないでしょう。特にソフト関連は、Sol'Exコミュニティーで発達した「JSol'Ex」というものを今回のSHG700でも使うようです。

Sol'Ex自身も開発を続けていて、その後Sol'Ex Proというのが出ていたり(これは本体印刷済みのものを売っているということなのでしょうか?フランス語なのでわからなかったです)、スリットをGEN2として7μmのものを提供するなど、バージョンアップしているようです。


なぜSHG700?

少し時を戻します。CP+でPhoenixに触れて太陽熱が再開してから、海外も含めて太陽関連を調べていると、太陽全景のものすごい画像がいくつもアップされていました。

そこで何度か見たSHG700の名前。なんだろうと調べていくと、どうやらエタロンではなく分光で撮影しているらしいのです。分光撮影はSol'Exの印象が強かったので、空間的な分解能はそこまで出ないのではという印象がありました。SHG700で撮影したという画像は、分解能不足を払拭させてくれる印象で、かなりの高解像度の画像がユーザーレベルの報告みたいな形でいくつも出ています。しかも少し調べていくと、今までエタロンの制限で出来なくて悩んでいたことが相当解決できそうです。例えば、Hαの波長幅がエタロンよりも遥かに小さく、太陽の自転の左右の速度差から出るドップラーシフトとかも見えるそうです。Phoenixで自転のドップラーシフトが見えないか、以前計算したことがあるのですが、Phoenixの0.5Å以下という鋭い半値幅でもまだ一桁くらい足りないようで、全然諦めていました。

今回のSHG700ではMLastroのページによると、0.06-0.1Åが楽に出るそうです。(その後きちんと見積もると、手持ちの機材では0.18オングストローム程度になるようです。でもそれでも十分すごいです。)一般的な太陽望遠鏡についているエタロンから考えたら、相当いい波長分解能です。市販の太陽望遠鏡で、シングルエタロンとしてはかなり性能のいい部類の0.5ÅのPhoenixから見ても十分細かいです。しかもそれが決められた波長だけではなく、300nm後半から900nmを切るくらいまで広い範囲にわたって同じ分解能で見えるとのことです。CaK線などの特殊機材を持っていなければ見えなかった波長も当然見えるので、とても楽しみです。

その一方、空間分解能はそこまでいかなくて、アップされている画像を見ているとSHG700を口径8cmクラスで焦点距離600−700mmの鏡筒に取り付けて使ったとしても、Phoenixの口径4cm、焦点距離400mmと同じくらいか、少し勝てるくらいでしょうか。しかも、1枚の画像を出すのにかなり手間はかかりそうなので、達成できる空間分解のうが同じくらいだとすると、波長での有利さのSHG700をとるか、簡単さのPhoenixを取るかと言ったところでしょうか。SHG700はPhoenixと同様に、基本的には太陽全景を見るためのもののようで、いつもC8+PSTでやっているような、長焦点鏡筒を使って細部を見るという目的には適していないようです。

SHG700は、初代普及器とも言えるSol'Exよりはかなり精度が上がっていて、普及2世代目といっていいような仕様になっています。例えば、可動部の調整機構にマイクロメーターを3箇所取り付けています。その精度がどれくらい効くのかはこれから確かめていこうと思いますが、必要な所に必要な精度を持ってきたということなのかと思います。また、マイクロメーターは精度もそうですが、位置の再現性もあるので、バックラッシュなどもあるかと思いますが、再現性の高い撮影ができそうです。

もう一つの特徴はスリットでしょう。Sol'Exのスリットは元々幅10μm、長さ6mmから始まって、現在はGEN2と呼んでいる幅7 μmと10μmの2ポジション、長さ6mmが標準となっているようです。スリット幅は狭いほど空間分解能が増し、スリット長が長いほど長焦点の鏡筒を使うことができます。口径にもよりますが、基本的には長焦点の鏡筒の方が空間分解能が増します。SHG700では最初から幅7μm、長さ7mmが標準で、長さ10mmのものも検討されているようです。また、SHG700では合成石英タイプのスリットを利用しているために、熱膨張しにくく、より集光した光を当てても歪んだり壊れたりしないということです。このことは鏡筒の口径や焦点距離を大きくすることに一役勝っているようです。Sol'Exのスリットの素材も改良されてきているようですが、あくまで膨張係数の小さいガラスという表現にとどまっているようです。

一方、内蔵されている2つのコリメーターレンズとカメラレンズはSHG700のものは共に焦点距離72mmで、Sol'Ex標準のコリメーターレンズの125mm、カメラレンズの80mmと比べると、特にコリメーター側はかなり短いので、波長分解能的に多少不利になるようです。ただし、使用鏡筒の口径にも依存するので、一概にどちらが有利かは単純には言えず、鏡筒とカメラも含めた全体設計として各パラメータを考える必要があります。

最新のSol'Exで撮影した画像はかなり細かいものもアップされていて、個人的な感想としてはトータルではSHG700の方が少し勝るくらいの印象でしょうか。最高画質だけで比べたら、かなり拮抗していると思います。ただ、Sol'Exを使っている人に話を聞くと、やはり「難しい」と。何が難しいかというと、調整があまりうまくできないことと、頑張って調整してももなかなか解像しないところみたいです。それでだんだんやる気がなくなってしまうようです。SHG700でマイクロメーターを使う利点は、精度そのものよりも、むしろ調整の簡単さを狙ったものなのかもしれません。その結果として、高解像度の画像が安定してアップされているような印象です。


開封

今回の注文ではオプションなど何もつけなかったので、下の写真のようにパッケージは至ってシンプルです。これに検査成績書が1枚入っていただけです。

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  • 太陽だけに使うのではなく、星を分光するためのオプション部品もありましたが、今回は見送りました。でもこちらも楽しそうなので、欲しくなったら注文するかもしれません。
  • カメラを差し込むためのアイピース口へと変換するアダプターが、発注時のオプションでありますが、一緒に注文しておいてもいいかもしれません。私は手持ちがあったので、注文しませんでした。
  • 同様に鏡筒への取り付けとして、2インチアダプター口へ差し込むためのノーズアダプターがオプションであります。今回は1.25インチで接続するために手持ちのノーズアダプターを使いましたが、2インチの方が接続が強固になりそうなので、買っておいた方がいいかもしれません。その場合当然ですが、鏡筒の方が2インチアイピースに対応している必要があります。
  • 他にも、MLastroのオススメのカメラとしてG3M678Mがオプションにありますが、AliExpressで探すとそちらの方が安かったのと到着も早そうなので、今回は一緒に頼むのはやめました。

送られてきた時、箱の長手方向の角の一辺が少し凹んでいましたが、中身には何の問題もありませんでした。初期の頃はネジが緩んでいるというクレームがあったようですが、今は改善されているそうで、少なくとも到着した本体にそのような緩みはありませんでした。

製作はベトナムでしているらしくて、ハノイからの出荷となっていました。香港を経由して大阪で輸入手続き、その後富山の自宅までという経路だったようです。出荷の連絡はMLastroから直接メールでトラックナンバー付きでくるので、その時その時にどこにあるのかがわかります。楽しみで何度も見ていたら、途中アクセス制限されてしまいました(笑)。ハノイ出荷から自宅到着までちょうど一週間でした。
  • 重さはMLastroによると1.2kgとのことです。筐体はアルミニウム製。金属なので強度的には十分で、アルミなのでそこまで重くもなく、鏡筒に取り付けてもそこまで撓むことはなさそうです。
  • 外観で目立つのは3つのマイクロメーターでしょう。鏡筒側と、回折格子の回転はとりあえず触らなくていいそうなので、そのままにしておきます。後述しますが、カメラ側はピントを出すためにすぐに結構な量を触る必要がありました。

組み立て

基本的に本体は出来上がった状態で、しかも調整された状態で到着するので、組み立てといっても大したことはなにもないです。とりあえず必要なアダプターなどをいくつかつけていきます。
  1. 鏡筒側にはT2(M42-P0.75)の雌ネジが切ってあって、しっかりたとした金属の蓋がねじ込み式でついています。この蓋を回して外して、代わりにCMOSカメラに付属していたT2(M42)-1.25インチのノーズアダプターを取り付けます。重要部品のスリットが付いている側なので、埃などが入らないように、普段は別途キャップをしておきます。
  2. カメラ側にもT2の雄ネジが切ってあって、こちらも金属の蓋が付いています。蓋を回して外して、手持ちの1.25インチアダプターに変換するアダプターをつけます。このアダプターはたまたまアイピース側に別途T2の雄ネジが外周に切ってあったので、カメラを取り付けない時には、付属の金属蓋をそのまま取り付けることができます。
  3. 本体底面部にはアルカスイス互換のプレートを取り付けました。これは最初に鏡筒なしで調整するためにカメラ三脚に簡単に取り付けるためです。ただし、本体側のネジ穴がかなり浅くてこの手のアダプターについている、手で締められるタイプの1/4インチネジだと微妙に長くて奥まで入っていきませんでした。仕方ないので、ネジを一旦プレートから外して、間にM6のワッシャーをかましました。

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ピント合わせ

初期調整のために、本体をカメラ三脚に取り付け、太陽光を取り入れます。この時点ではまだ鏡筒をつなぐ必要はなく、しかも晴れていなくてもかまいません。実際、雨の日に部屋の中で、鏡筒取り付け口を窓の外に向けて試しました。

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カメラはわざわざこのために新調した、MLastroオススメののG3M678Mです。手持ちのカメラでも使えないか色々考えましたが、多分これが性能的にも値段的にも一番有利です。AliExpressで探すと、安いものが見つかります。SHG700発注と同じくらいの時に別途発注して先に到着していたので、これまでのブログ記事にもあるように、すでに太陽撮影で使ってきました。

このカメラを使う利点は、ピクセルサイズが2μmとかなり小さい方なので、高分解能で撮影できることです。分光撮影ではセンサーの長手方向を利用して使うことになりますが、スリット長の7mmに丁度長さの横手方向になっているはずです。

カメラを最初に取り付けて調整するときに、カメラのピントが意外に出にくい場合があるので注意です。わたしはアイピース口に変換するアダプターに、手持ちのものを使いましたが、おそらくMLastroが想定しているアダプターよりも若干長いものなのかと思います。そのため、カメラを一番奥まで突っ込んでも、初期マイクロメーター位置の5mmの所ではピントが全然出ませんでした。もっとカメラを押し込む方向でピントが合うようです。でもピントがずれていると、線も何も見えないので手がかりが全くありません。マイクロメータを触ればいいのですが、チュートリアルには「初期位置からあまり触るな」と言っているので、ちょっとビビってました。結局、マイクロメーターで10回転、約5mmくらい伸ばして、10mmくらいの位置でやっとピントが出ました。マイクロメーターで5mmは結構な量に感じるので、最初は勇気が必要でした。でもその後、別のチュートリアルビデオを見ていたら、マイクロメーターで10mmくらいの位置でピントが出るはずだとか言っています。最初からそれくらいの位置に合わせておいてくれたらと思いました。


ファーストライトとフラウンフォーファー線

さて、ここでファーストライトになりますでしょうか。

ピントが合うと、SharpCapの画面上にとうとうフラウンフォーファー線が見えてきます。今回は1秒露光でゲインが3200(=32倍、=ZWOの300に相当、=30dB)で、ヒストグラムでストレッチしたら十分見えました。
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いやー、これはすごい!
自分で撮って、ここまで綺麗に見えるとは。

ものすごい細かい線まで見えていますSHG700の標準のスリット長が7mmですが、画面を見る限りこれでG3M678Mの横幅をフル近くで使っているように見えます。これ以上長いスリットを見つけたとしても、カメラから変更しなければならないので、現時点で最もパフォーマンスが出る上手い組み合わせを考えてくれていると言えます。しかもカメラセンサーを大きくすると、ピクセルサイズが今の2μmよりも大きくなる可能性の方が高いので、その場合スリット長を伸ばす効果を相殺してしまいます。もし今後拡張する場合は、かなり考えて一気にやる必要がありそうです。

この撮影した画像ですが、そもそのどの波長なのか、どれくらいの範囲を写しているのか、どれくらいの分解脳があるのか、この時点では全くわかっていませんでした。SHG700本体の回折格子の回転調整のところを見てみると、初期位置でHαを指しているので、おそらくHα線が画面上下の真ん中近くにあるはずです。とすると、真ん中少し上の太い暗い線がHαなのでしょうか。
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少しだけ調べてみると、CNにあったSol'Exで撮影したHα周りの画像と比較することで、どれくらいの範囲が取れているのか判明しました。線の模様が同じようになっていて、主要な波長を数値で示してくれています。その結果、
  • 真ん中少し上にある太暗い線はやはりHαで656.28nm。
  • 上1/5くらいにある次に暗い線はFe IIで651.61nm。
  • 別途保存した画像から測定すると、この2つの輝線の間が506ピクセルだったので、分解能は実測で、0.923Å/pixel程度です。
  • 今回撮ったものは上から下までで18nmくらいの幅を見ているのかと思います。
どうやら一度に撮れる範囲が18nmと結構狭く、例えば可視光全波長をスキャンするのは30-40回くらいの撮影になり、ちょっと大変そうです。細かい調整も大変そうなので、回折格子の回転の微調整のためにマイクロメーターが付いているのは正解な気がしてきました。

露光時間を増やしてスタックしたら、ノイズに埋もれている淡い輝線ももう少し見えるはずです。次の日10秒露光で30フレームをスタックして、合計300秒で見てみました。

Stack_30frames_300s_WithDisplayStretch

拡大してみてもらえるとわかりますが、相当細かい線まで写っています。更にHα周りを拡大してみます。

Stack_30frames_300s_WithDisplayStretch_cut

このページの図と比較してみるとわかりますが、上の拡大写真の縦軸の範囲は、リンク先の左下の図で見えている範囲の3倍くらいに相当します。リンク先の図では、Hαより短い波長に2本、長い波長に1本落ち込みがありますが、上の画像ではそれらの線を含めてさらに淡い(細い)線も見えていることがわかります。


まとめ

とうとう太陽分光が指導しました。フラウンフォーファー線でももう大興奮です。今、やりたいことリストを作っていますが、かなり楽しそうです。

最近はもう真夏のような暑さなので、熱中症とかに気をつけながら撮影など進めていきたいと思います。







6月1日の記事で書いたエタロン改善ですが、最後に少し謎が残っていました。
  1. なぜエタロンとカメラの間の距離を長くすると、両像範囲が拡大するのか?
  2. なぜエタロンとカメラの間の距離を長くすると、画面が暗くなるのか?
  3. なぜエタロンとカメラの間の距離を長くすると、分解能が良くなったように見えるのは気のせいか?
などです。その後、少し検証しました。


暗くなる理由

6月5日、平日ですが朝早くから試したところで、2の原因の一部は理由がわかりました。前の記事で推測はしていたのですが、先に答えだけ言ってしまうと、接眼部についているBF(ブロッキングフィルター)と呼ばれている、直径5mmの径の小ささが原因でした。

試したことは、まずは前回のようにカメラをできるだけPSTのアイピース口に対して浅く取り付けて、エタロンとセンサー面の距離を長くとります。具体的な順序は

PST -> BF+アイピース取り付け口 -> アイピース口延長筒(手持ちのVixen製のもの) -> カメラ(G3M678M)

となります。ピントが出るように、C8の主鏡位置移動のつまみを回して合わせます。前回同様に距離が短い場合に比べて画面全体が暗くなるので、再現性はあります。
スクリーンショット 2025-06-05 073153_01_75mm_PST_BF_VIXENextender

次に、接続順序を以下のように変更します。

PST -> アイピース口延長筒(PSTに付属していたもの) -> BF+アイピース取り付け口 -> カメラ(G3M678M)

スクリーンショット 2025-06-05 07375702_75mm_PST_extender_BF_camera

ようするに、エタ論とカメラ間の全体の距離を保ちながら、Vixen製の延長筒を外しBFとカメラセンサー面の相対距離を縮めたわけです。全体長を保つために、BFの手前に別途延長筒を取り付けています。ピントは、C8の調整つまみを回すのではなく、カメラをアイピース口に出し入れすることで調整しています。カメラ位置を変えることでピントが出たなら、そこは全長が同じだった位置ということになります。

視野の大きさや、分解能に見た目の変化はほとんどないですが、明るさだけは倍程度になりました。(見かけの明るさはヒストグラムに応じてオートストレッチしているので同じようになりますが、ヒストグラムの山の位置は変わっているので実際の明るさは変化しています。) これはBFの小径が通る光を制限していたことになり、BFの位置がより焦点近くに移動したために、BFでの光束径が小さくなり、より多くの光が通ることになったのかと思われます。

この結果を踏まえて、BFとセンサー面の距離がある程度短い方が有利ということで、PSTとBFの間に、PST付属のアイピース口延長筒をもう一つ追加 (PSTが2台あるのでもう一台から奪ってきたもの) しました。それでもまだカメラ位置はエタロンから遠い方が良さそうなので、さらにBFとカメラの間にVixen製のアイピース口延長筒を入れたものをデフォルトの設定としました。


視野が広がる理由がまだわからない

1については考察のみしてみます。

8cm鏡筒でエタロン位置の最適化を探った時、エタロンを対物レンズから遠ざけるほど、カメラ位置はPST側に押し込まなければピントが出なかったという経験をしています。

対物レンズの焦点距離をf1、エタロン手前のレンズの焦点距離をf2として、その2枚で得られる合成焦点距離fは、レンズ間の距離をdとすると
1/f = 1/f1 + 1/f2 - d/(f1 f2)

と書くことができます。エタロン内部で平行光を作る条件は、= ♾️なので、

0 = 1/f1 + 1/f2 - d/(f1 f2)
で両辺にf1 f2をかけて、

0 = f2 + f1 - d
なので

d  = f1 + f2
となる長さで、エタロン内部に平行な光が提供されます。エタロン手前のレンズは凹レンズで焦点距離はf2 = -200 [mm]とわかっているので、例えばよく使っている8cm鏡筒で、対物レンズの焦点距離f= 400 [mm]の場合は、d = 200 [mm]となり、実際にその辺りの距離にエタロンをおいて運用してうまく動いているようなので、間違っていないでしょう。

ここで、エタロン位置を対物レンズから遠ざけるということは、dを大きくするということです。これは合成焦点距離が正の無限大でない数になります。言い換えると、平行光にはならずに、光を有限の距離で収束させる合成レンズになるということです。わかりにくい場合は、具体的に数値を入れてみるといいでしょう。最初の式に、f= 400と f = -200を入れてみると

1/f = 1/400 - 1/200 + d/(400 x 200)
となります。右辺最初の2項を合わせると負になるので、

1/f = -1/400  + d/(400 x 200)

となり、右辺の初項と2項目が等しいとバランスが取れて平行光になります。dは正の数で、増えると2項目が増えて、右辺は正になるので、結局合成焦点距離fも正になり、光を収束することになります。

エタロン後部に置かれた焦点距離 f= 200 [mm]のレンズで集光するのですが、エタロンをより後ろに動かすと、もともとあった平行光が、dが伸びたことでより集光された状態になるので、カメラまでの焦点距離がより短くなる方向になります。なので8cm鏡筒で試したように、現実にカメラをPST側により押し込んだときに焦点が合うというのは、正しいと言えそうです。

以上のことを踏まえて、C8で起こったことを考えます。
  1. 今回は、カメラの位置をPSTから遠ざけるほど視野が広がりました。カメラをPSTから遠ざけてピントを出したということは、上の考察から「エタロンはより対物レンズに近づいた」ということになります。そして、エタロン後部のレンズを出た光が焦点を結ぶ距離は、より後ろに下がったということになります。
  2. その一方、センサー上で見えている太陽表面のエリアは広がりましたが、これは拡大率が変わったわけではなくて、センサー内に映る円の大きさが大きくなったために、より多くの範囲が見えているというだけです。
これら2つのことがどうしても一見対立しているようで、なかなかいい説明ができません。エタロンが相対的に対物レンズ(この場合主鏡)に近づいたということは、レンズ径やエタロン径の制限がより効く方向なので、視野が狭くなると思えるのです。

ここ1週間くらいずっと考えていましたが、いまだに結論は出ていません。


黒点撮影

というわけでまだ謎は残りますが、とりあえずこれで撮影してみます。

まずは黒点AR4100、4101周りです。30秒おきに1ms露光で200フレームづつ、合計60枚で約30分間撮影しました。シーイングはあまりよくなく、その中で一番いいものを画像処理しました。画像処理は、ImPPG、PixInsightのSolarToolbox、Photohopなどです。いつものように、モノクロ、カラー化、さらに反転させたものです。それぞれ端の方を少しクロップしています。

08_56_22_lapl2_ap3397_IP_2_50_mono_cut

08_56_22_lapl2_ap3397_IP_2_50_color_cut

08_56_22_lapl2_ap3397_IP_2_50_color_inv_cut

その後、タイムラプス映像も作りましたが、高々30分であることと、シーイングが良くない時間が多かったので、結構ボケボケです。参考程度に載せておきます。フレアが最後に収まっていくのと、次のフレアが起こる始めくらいが見えています。



プロミネンス撮影

その後、プロミネンスを撮影し、タイムラプス化しました。前回記事の東端9時方向に出ていた大きなものです。カメラの回転角を変えて、長手方向に全体が入るようにしました。30秒おきに1ms露光で200フレームづつ、合計120枚で約1時間撮影しました。最後のffmpegのコマンドだけメモがわりに残しておきます。
  • ffmpeg -y -r 20 -i Blink%05d.png Blink_20.mp4
  • ffmpeg -i .\Blink_20.mp4 -vf "crop=3500:1900:175:125" Blink_20_cut.mp4
  • ffmpeg -i .\Blink_12_cut.mp4 -vf "scale=1920:-1" -vcodec libx264 -pix_fmt yuv420p -strict -2 -acodec aac .\Blink_12_cut_X.mp4


前回記事のものを再掲載しますが、やはり分解能の違いは明白で、全景からの切り出しでは細部を出すのは難しいことがわかります。


一度に全体と細部を撮る方法はないのか?口径が大きく、C8程度の焦点距離に、広い面積に渡り精度のいいエタロンを探して取り付け、ピクセルサイズの小さいフルサイズモノクロセンサーを使うとかでしょうか。まあ、技術的にも予算的にも全然無理な気がします。


カメラをASI290MMに戻すか?

ここまでの調整の甲斐もあり、G3M678Mで撮影範囲も広がり、かつ分解能も上がっています。その一方、今回の画像を見ても、まだ真ん中と端の方では差があり、これはHαの分解能なのか、収差などでピントがあっていないのかまだわかりませんが(エタロンがかなり無理をした位置に置いてあるので、後者の可能性も高いと思います。)、画角的には欲張りすぎな気がしています。

というわけで、カメラをASI290MMに戻すことを考えています。戻すことは結構利点があって
  • 大きな黒点が少なくなってきて、ある程度の狭角で撮らないと迫力が出ない。
  • G3M678Mだと、ワンショットあたりのファイルサイズが3-4GBで、すでに大きすです。ASI290MMだと800MB程度です。ちなみにこの6月5日に撮影したファイルの総量は600GB超えです...
  • G3M678Mのフレームレートが23fpsと結構遅いです。ASI290MMは60-70fpsくらい出ます。
  • 画素数もすでに多すぎる気がします。タイムラプス映像でYouTubeにアップするとしたら、横は1920ピクセルあれば十分です。G3M678Mはいわゆる4Kカメラで横幅3840ピクセルと倍もあり、今回もかなり削って、最後は横が1920ピクセルになるように縮小しています。
  • また、分解能に関してはシーイングの方が効きやすいので、2μmまでは必要ない気もしています。画像処理、特にImPPGでの細部出しの時に、1ピクセルレベルの細部が十分聞いていない気がしています。
  • G3M678Mを今後別目的(分光太陽撮影のための新機材のSGH700)で専用に使いたい、というかそもそもこのカメラを買ったのはSHG700のためです。
などの理由があります。

その一方、ASI290MMに戻すときの問題点がニュートンリングです。G3M678Mでは全く出なくなったニュートンリングですが、ASI290MMではカメラを傾けない限りはまた復活するでしょう。大きな違いはセンサー前の保護ガラスかと思っていて、一度ASI290MMの保護ガラスを外してニュートンリングが出なくなるかどうか見てみようと思います。


まとめ

結局視野が広がる謎は解けていませんし、さらにまだカメラ位置と画角と分解能の関係は印象だけで検証さえもできていませんが、実用的にはやれることは大体やったので、この時点でカメラをASI290MMに戻すことでほぼ問題ないでしょう。少なくとも以前よりは良い状態で撮影できるようになるはずです。

あとはエタロンそのものを探ることですが、これはさらに大変そうなのと、今の状態でも撮影結果にはそこそこ満足できそうなので、しばらく放っておきます。今後は撮影例を増やしていきたいと思います。

さて、いよいよ次回からは新機材、分光で太陽を撮影する「SHG700」の始動です。多分できることがものすごく増えるので、じっくり取り組もうかと思っています。







最近ものすごく忙しくて、土日も仕事のことが多いです。先週末の福島も行けずじまいでした。そんな忙しい状況ですが、先週のある晴れた平日に朝早く起きて、色々と試しました。結局この日は自宅にいたので、セッティングだけして撮影中はほったらかしにしておきます。しばらく梅雨で何もできそうにないので、しばらくこの日にやったことを記事にしていきます。


SharpCapでのリアルタイム処理

最初はSharpCapを使っての太陽全景のタイムラプス映像です。SharpCap単体で、リアルタイムでスタックして細部出し、さらにはカラー化からプロミネンスの炙り出しまでできるので、撮影さえしてしまえば、あとは動画化するだけになります。


上記記事にSharpCapでの太陽全景撮影のための設定は説明していますが、実際の長時間タイムラプス映像はまだ試せていませんでした。なので今回の記事はその続編ということにもなります。


撮影設定など

実際の撮影です。全景撮影で太陽の細かいところまでは見えないためシーイングはあまり関係ないので、午後からの撮影としました。シーイングがいい午前の撮影については、C8で高解像度のテストとしましたが、これについてはまた後日記事にします。

20秒に1枚で、トータル2時間25分の撮影で、数えたら422枚の大量の画像です。枚数は多いですが、ファイル量としてはトータルで高々10GB程度です。同じカメラで動画撮影する200フレームのserファイル換算だと、たった3本分程度です。ちなみに動画の場合は100本レベルで撮影したりしています。しかも処理ずみの画像が保存されるので、それ以上の画像処理も必要なく、心理的にもかなり気楽です。

撮影中はPHD2でのガイドと、SharpCapでのセンタリングを併用しています。SharpCapでの設定内容は以下のようにしました。
スクリーンショット 2025-06-05 150152_cut

以前に示した設定よりも少し凝った設定になっていますが、これでほぼ完全にセンターに保つことができました。後々の位置合わせは全く必要なく、全コマに渡り、見ている限りピッタリ位置が揃っていました。これはすごい。

ただし、このことは快晴だったからというのが大きいと思います。これまで雲がある時にタイムラプス用の連続撮影を試していますが、小さな雲の通過でも影響が大きく、長時間撮影では途中で位置がずれてしまったり、スタックがうまくいかなくなったり、プロミネンスの炙り出しがうまくいかなかったりしていました。なので、このSharpCap単体でのタイムラプス映像のための撮影は(あまり設定にかかわらず
)、本当に雲がないという意味での快晴の時でないと、うまくいかないと思います。


出来上がったタイムラプス映像

繰り返しにもなりますが、今回のやり方の利点をまとめておきます。
  • リアルタイムで、スタック、細部出し、カラー化、プロミネンス炙り出しなど、それ以上の画像処理が必要ないレベルで、画像を保存していくことができる。
  • トータルファイルサイズを節約できる。
  • 各画像の位置合わせの必要が、全くない。
  • あとは、動画化するだけ。
なので、ホントに保存された画像をそのままアニメ化します。今回はPixInsihgtのblinkで動画化しました。blink上でtifから一旦pngにして、mp4で書き出しています。その後、ブログに載せるために以下のコマンドでYoutubeに適したフォーマットにしています。

 ffmpeg -i .\Blink.mp4 -vf "scale=1920:1400" -vcodec libx264 -pix_fmt yuv420p -strict -2 -acodec aac .\Blink_X.mp4

実際に出来たタイムラプス映像です。

見てもらってもわかりますが、はっきり言って全然面白くないんですよね。理由はひとえに動きが少なすぎるからです。でも実際には一部動いていて、たとえば左の大きなプロミネンス部分を拡大してみると以下のようになります。

たしかに動いていはいるのですが、いつものC8のタイムラプス映像と比べると、まあ当然ですが解像度不足なのは否めません。また、拡大して見るレベルだと太陽表面とプロミネンスの境がさすがに不自然です。

全景動画をよく見てみると、まだ他にも動いているところはありますが、上の動画よりはるかに小さな動きでしかありません。

結局、実際に長時間撮影したものをタイムラプス化して面白かったことは、2時間半で太陽の自転がわかったことでしょうか。これはタイムラプスというよりは、最初と最後の画像を比べればいいでしょう。
Blink3

赤道付近の自転の周期が25日程度というので、半回転180度として、それをざっくり12日で回転するとしたら、1日あたり15度、2時間半だと1.5度程度回転するはずです。高々2時間半でこれくらいわかるので、夏場の朝から晩まで、1時間おきくらいに撮影して12時間くらいの自転を見るのも楽しいかもしれません。


問題点

さて、今回長時間撮影してわかった問題点もあります。今後の改善のために列挙しておきます。
  • SharpCapで保存されたtif画像が、階調8ビットで保存されてしまっています。SharpCapのタイムラプスの設定画面の下の方に、画面のストレッチをしたら8bitで保存されると書いてあるので、逆に言うとストレッチしていなければ16bitで保存されるはずなのかと思います。実際、以前PhoenixとASI290MMで撮影した過去画像を調べたらきちんと16bitで保存されていたので、何か方法があるはずです。でも8bitで保存されたとしても、すでにプロミネンスまで炙り出し済みなら、階調は問題でないのかと思います。
  • 黒点やダークフィラメントなど、何か構造が見えるところだけボケてしまっていて、アニメ化するとブレてしまっています。SharpCapから保存されてtifファイルの時点でもうボケが見えているので、スタックの問題か、変なノイズ処理が入っているからとかかと思うのですが、今の所不明です。今回はアニメ化してからこのことに気づきました。次回からは画像をとにかく1枚保存して、きちんと撮れているか確認しようと思います。ちなみに、このボケのため、太陽表面が動いているように見えるものはほとんどフェイクです。
  • 太陽表面の模様があまり出ていない気がします。シーイングがものすごく悪かったのか、設定が悪かったのか、今となっては確認できません。短時間でいいので、serファイルを別途撮影しておけばよかったです。
  • やはり全景では変化がなさすぎてつまらないです。拡大してみるとプロミネンスの変化などがわかるので、拡大を前提に楽しむべきか、それでも拡大するとすぐに分解能の限界でアラが見えるので、どこまで拡大するかのバランスが大事なのかと思います。
  • プロミネンスの境が不自然に見えます。リアルタイム処理なので仕方ないのかもしれません。
  • プロミネンスの境がブレるようです。アニメ化すると目立ちます。

色々問題点もありますが、それでもこれだけ簡単にタイムラプス映像ができるのは、魅力なのかと思います。


まとめ

やっとSharpCapのリアルタイムスタックを利用して長時間のタイムラプス映像まで辿り着きましたが、あまり面白くもないので、これを今後継続するかはちょっと迷っています。ただ、問題点はまだあることはわかったので、もう少しはマシになるはずです。これらの問題点をある程度解決してから判断しようかと思います。







前回記事の「エタロン良像範囲改善 (その1)」の続きになります。今回は主に新カメラG3M678Mを使ってエタロンの良蔵範囲を調査してみました。




ニュートンリング

7. ニュートンリングをあらわに見てみる

前回の記事は5月4日までにやったことですが、その次の5月5日に、やり残してあったニュートンリングのテストをしました。新カメラG3M678Mが到着したのがちょうどこの日なのですが、このテストはまだASI290MMを使っています。

元々、チルトアダプターの角度をほぼ最大限まで傾けて使っていました。ニュートンリングを完全に消すためにはほぼ最大角度まで傾ける必要があったからです。下の写真を見てもらえばわかりますが、USBケーブルが見えている方向の裏側から出てることからわかるように、センサーの長手方向が傾くようにチルトアダプターに角度をつけています。

IMG_1336

太陽を実際に撮影した画像だと模様がグシャグシャしていてわかりにくいのですが、ピントをずらしてフラットフレームを撮影するとニュートンリングがどれくらい出ているかよくわかります。その状態で比較してみます。まずは傾ける角度を0度にしてニュートンリングが最も出る場合です。かなり目立ちます。
スクリーンショット 2025-05-05 132111

いくつか角度を変えて試したら、センサーの上側方向に角度をつけるとニュートンリングが小さくなりました。上側を傾けて、その角度は最大の半分くらいにした場合です。干渉縞の幅が大きくなって多少ましになっているのがわかります。角度0度だと目立ちすぎるのと、かといって最大角度ではピントずれの場所が出てしまいます。ピントずれが出るか出ないかくらいの、とりあえずこれくらいを基準とします。
スクリーンショット 2025-05-05 133748_tilt_upper_half

多少ましとはいってもこんなに目立つニュートンリングですが、実際の撮影時にはフラット化するとほぼ目立たなくなります。

まず、フラット化をしない画像ですが、撮影中でもすぐにわかるくらいです。特に黒点下など、横に走る縞が多数見えているのがわかります。
スクリーンショット 2025-05-05 133932_tilt_upper_half

次にフラット化した画像です。前回の記事で示したものとほぼ同じですが、ニュートンリングは全く見えないと言っていいでしょう。
11_57_18_lapl2_ap3954_out

ところが、このまま撮影を長時間続けていくと、フラット補正ががずれてくるのかと思いますが、ニュートンリングが見えてきてしまいます。真ん中上部に明らかに縞模様が見えるのがわかるかと思います。
13_08_17_lapl2_ap3929_out

フラット補正直後の撮影始めは大丈夫かもしれませんが、これだと長時間撮影するタイムラプス映像は厳しいかと思います。

ちょっと結論が出ないので、とりあえずこの問題はこのままにして、次は新カメラのテストに移りました。


カメラ位置のテスト

8. より広角なG3M678Mでカメラ位置を変えて良像範囲を探る

その後は天気が悪くてじっくりとした時間が取れなかったので、せいぜい8cmの全景のテストだけが進み、再びC8でテストができたのは5月18日になります。ここからは新カメラG3M678Mでのテストになります。
  • 大きな違いは、長辺、短辺ともにセンサーの大きさが1.5倍程度になるので、面積だと2倍くらいになり、より広い範囲を見ながら判断できます。
  • もう一つの重要な違いが、アイピース型なので、センサー面よりPSTの奥まで押し込むことができることと、さらにBFとの距離を縮めることができることです。これは光束の径が最も小さくなるところを、一番径の制限されるBFのより近くに持ってくることができる可能性高くなります。

カメラの差し込み位置を変えるということは、結局のところエタロンとセンサー面の間の距離を変えるということになります。その距離に合わせたピント位置を、C8の主鏡の位置で合わせるということなので、相対的には実質C8とエタロン間の距離を変えていることに他なりません。エタロンカメラ間の距離を保ったまま、C8エタロン間の距離を変えても結局C8主鏡でのピント合わせで補正してしまうので、実質ほとんど状況は変わらないということは、前回記事の「3. C8に対して、どれだけPST本体を押し込むか」で示しました。

ここからカメラ位置を変えた結果を、違いがわかる代表的なところをA-Eまでの5ヶ所で示していきます。

A. まずは、カメラを最も中に入れた位置です。ここを0mmとします。
スクリーンショット 2025-05-18 063445_01_0mm_min

B. カメラをPSTから約15mm引き抜いてねじで固定た場合です。周辺の黒いケラレが減っているのがわかります。
スクリーンショット 2025-05-18 063837_02_15mm_blueallout_noblackpart

C. カメラにフィルターを付けるための延長ノーズアダプターをカメラ側に取り付けて長くし、その分最初の位置から35mm引き出した状態です。明らかに良蔵範囲が広がっています。黒点と白いプラージュ間の距離を比べても、拡大しているだけではなくて、見える範囲が広がっていることがわかります。
スクリーンショット 2025-05-18 064615_04_35mm_oneringoutest

D. 別途手持ちのアイピース口の延長等をつけて、カメラを最初の位置から55mm引き出した場合です。良蔵範囲がほぼ全面に広がっています。また、ヒストグラムを見るとわかりますが、明らかに山の位置が左に行っていて、全体に暗くなっているのがわかります。
スクリーンショット 2025-05-18 065033_06_55mm_onering_extender_longest

E. カメラを最大引き出した70mmの状態です。ねじでカメラの伸ばしたアダプターの一部を固定しているだけなので、撮影をするには不安定ですが、テストのために確認してみました。55㎜よりも明らかに左右が改善されているのがわかります。ヒストグラムが示すように、さらに暗くなっています。
スクリーンショット 2025-05-18 065334_07_70mm_onering_exteder_longets

ここまでの結果でいくつかのことが判明しました。
  • カメラを引き出せば引き出すほど、良蔵範囲が広がり、全体が暗くなることがわかりました。
  • それにしても、これだけの違いで良蔵面積が2倍以上になっているのは驚きでした。
  • ただ、暗くなっている理由がまだわかっていません。制限がBFの径からきているのなら暗くなるのはわかりますが、その場合良蔵面積は小さくなるセンスだと思います。
  • 時間経過もあり、ピントがきちんとあっている保証がないので、どこまではっきり言えるかはわからないのですが、カメラを引き出せば引き出すほど分解能も増しているようにも見えます。これはエタロンにより平行光に近い光が入ったということなのでしょうか?
かなり大きな進展です。まだいくつかミステリーはありますが、とにかく引き出した方が面積、分解能がよくなる傾向で、暗くなることだけが不利なので、これはもう引き出す方向のほうがメリットが大きいと言っていいでしょう。


新カメラでのニュートンリング

新カメラG3M678Mに変えて一つ気づいたことがあります。それはニュートンリングが全く目立たなくなったことです。

これまでのASI290MMとの大きな違いは、センサーの前に保護ガラスが無くなったことでしょうか。もしそうだとすると、ZWOカメラでニュートンリングが出てくるのは、保護ガラス単体か、保護ガラスとセンサー面でニュートンリングが出ていた可能性が高いです。いずれにせよ、チルトアダプターをつける必要がなくなって、さらにアイピース口に差し込むタイプのカメラなので、これまでより対物側にかなり押し込めるようになりました。今回のC8での結果では、センサー面をより遠くにする方がいい結果が得られているので、逆センスなのが残念ですが、全景を8cm鏡筒で撮る場合は有利な方向に働きます。


PSTの光軸調整

9. PSTのC8に対するセンタリング(光軸調整)

5月18日にやった最後の検証です。実はここからC8に対してPSTを回転させて、良蔵範囲が変わるかテストしようとしてました。回転する前にPST固定のねじを緩めて、何の気なしにPSTを横に動かしてみると、画面の右手方向にさらに良蔵範囲が広がっていることに気づきました。最良のところは、これまで見ていた位置から画面の横手方向の半分くらいの長さ行ったところにあるようです。

これまでの固定位置です。いいところと悪いところがわかるように、フラット化を外して輝度差をあえて目立つようにしています。フラット化していないと、実質分解能が落ちたようにも見えるため、左側が暗く、ボケたように映ります。
スクリーンショット 2025-05-18 071127_11_70mm_longest_noflat_0deg

次に、最良方向に向けて黒点を画面中心あたりに持って来ました。これもフラット化はなしですが、明るさは均一に近くなっています。左端の分解能は上がっています。その一方、黒点右側の分解能が悪くなっているように見えます。さらにその右側は再びよくなっているようにも見えます。
スクリーンショット 2025-05-18 071557_12_70mm_longest_noflat_0deg_center

なぜこんな風に画面内途中で複雑に良蔵範囲が変化して見えるのかはまだ謎です。

その後、PSTのねじを固定すると「安定に」毎回最良位置から左側の所に固定されることがわかってしまいました。これまでずっと悪い位置で見ていたということです。また、前回の検証でASI290MMでPSTを回転させて良蔵範囲が改善していたのは、最良方向へ位置が少し移動しただけということもわかりました。

さて、どうやったらいい位置で固定できるかですが、とりあえず今回は対処療法で、PSTの差し込み部に1枚テープを張り、ねじを締めたときに良蔵方向へ傾いて固定されるようにしてみました。また、C8とPSTの固定部分がおそらくネックになっていて最も弱く、今のセッティングではここが一番揺れる可能性が高いこともわかってきました。固定方法はいずれ、強固にする方向で解決する必要がありそうです。


その後の撮影

ここで長時間撮影に移りました。その結果が、前々回の記事で示したものになります。



まとめ

5月後半はなかなか晴れなくて、太陽関連のやりたいことが溜まってしまっています。しかも最近は休日も忙しかったりするので、さらにチャンスが少なくなっています。今週末の福島も残念ながら参加できません。

ゆっくりですが、エタロン調整は一応進んではいます。そうは言っても、結局のところエタロン関連でここまでで有効だったことって、
  • 2のカメラのチルトをなくしたこと
  • 4、6、8のカメラ位置を遠くにしたこと
  • 9のC8に対するPSTの光軸調整
くらいです。どれもたいして難しいことはしていなくて、ある意味単純なことしかしていないんですよね。その一方、これだけ単純なことでもある程度検証しようとすると、手順は丁寧に、問題を切り分けて、一つ一つ確認していく必要があります。ここまででもいろんな不具合がわかり、ある程度改善もできてきましたが、今後必要ならもっと大変になってくるエタロンそのものにメスを入れることもあるかと思います。

そもそもPSTエタロンで自分が望むものが得られるいのか、もしくはより高性能なエタロンを手に入れる必要があるのか、はたまた自分が望んでいるものとはいったいなんなのか?

まだまだ道は長そうです。







今回は、4月から撮影の合間にずっと続けているエタロンの調整についてです。現段階でまだ結論は出てませんが、かなり溜まってきたので、途中経過を一旦記事にまとめておきます。


はじめに

4月30日に書いた記事の中で書いた目標の最後の9番、C8+PSTでの良像範囲の改善です。今回の記事の範囲ではカメラはASI290MMを使っています。次回以降の記事では新カメラも使っていきます。

エタロンの調整はなかなか難しいので、簡単でわかりやすいところから順番に丁寧にやっていきます。この記事の後に試したことで、答えがわかっていてすでに意味がないこともありますが、それを飛ばして書くと意味がつながらなくなることもあるので、基本はやったことを順に書いておくことにします。

作業に入る前に、前提条件を書いておきます。
  • エタロンの回転角の自由度による不定性をどうするか? -> 画面中央が暗くなる位置で、ほぼ一意に決まると考える。
PSTのエタロンは、調整リングを回転させ、エタロンに圧力を加えることで鏡間の距離を変化させ、透過波長を調整します。現在の手持ちのエタロンは良像範囲は狭いのですが、暗い部分が画面中心にくることで中心波長を判断していて、その位置さえ再現すれば回転角はほぼ一意に決まるので、毎回その角度に持ってくるようにして一連の作業を進めています。もちろんん多少の誤差はありますが、今回の調整範囲程度では十分再現性もあると考えています。

(補足) 以前は入射光に対するエタロンの角度を変えて中心波長を調整すると思っていましたが、それだと計算上十分な角度変化が取れなさそう (今考えるとFSRの10%くらいは変わっていいはずで、当時の計算は2%) なので、ずっと疑問に思っていました。PSTを作ったCoronado社が持っている特許と、実際に実装されている方式を見る限り、圧力式と思って間違いないと思われます。2024年春までに一連の特許が切れたために最近のエタロンに採用されたようです。Phoenixのエタロンも、後部のスポンジの存在など、見ている限りPSTのものに酷似しています。

もう一つ、今回の一連の作業で困難と思われることを書いておきます。
  1. エタロンへの入射光の平行光度と、エタロンがきちんと働いているかの関係がまだよくわかっていない。
  2. 良像かどうか、スタックして細部出しをしないとわからないことがある。
  3. ニュートンリングが撮影時に確認できない。
などです。

1については、前回前々回の記事で、8cmでエタロン位置を0-5cm程度動かして、エタロン内に入射する光を平行光からずれた状態を作ったはずなのですが、結局エタロンの働きに差を見出すことはできませんでした。鏡間距離が短いことと、フィネスが低い( = 光の折り返し回数が少ない)ことが要因だと推測していますが、もっと動かしたら違いがわかるのか、実はすでに影響が出ていて気づいていないだけなのか、もう少し検証が必要です。

2は結構厄介です。はっきりとした悪い像はリアルタイム見てもわかるのですが、中にはリアルタイムで(まだボケた状態で)見て問題無いと思っていても、スタックした後で(これもまだボケた状態で)見て問題無いと思っていても、ImPPGで細部を出すと、なんかボケ気味だという場所が画面の中の部分的に存在することがあります。撮影時に確かめられるといいのですが、かなり最後の方まで画像処理して出てくるので、すぐに判断ができなくて調査が進みません。この一部がボケる原因そのものも、まだよくわかっていません。

3は、今回以降の一連の検証作業の途中で、カメラの角度が問題だということがわかってくるのですが、カメラの角度を変えるとニュートンリングが出てくることがあります。ニュートンリングを避けたいのですが、軽いものだと太陽表面の模様などに隠れて、撮影中はよくわからないのです。これも画像処理を進めていく過程、特にタイムラプス映像まで作ると、リング上の模様が動いているのがわかることがあります。撮影時に判断ができないので、困りものです。


PSTを回転

最初にやったのはかなり簡単なことです。

1. PSTとC8の取り付け相対角度を変える

まずいつもの通りC8+PST+ASI290MMで太陽表面のHα画像を撮影します。上に書いた通り、エタロンリングの調整は画面中央付近が一番暗くなるところを選ぶので、ほぼ一意に決まります。少しわかりやすいところを選びましたが、いつものように画面右側が明らかに模様が出ていないのがわかります。

スクリーンショット 2025-04-26 141939

次に順次PSTをC8に対して90度づつ回転していきます。その際、同時にCOMSカメラも順次90度回転させていき、視野の角度が回転しないように補正するようにします。PSTを90度や180度回転させただけではそこまで違いがわからなかったのですが、270度回転させた時には明らかに改善が見られました。

IMG_1198

その時の画像です。見ている場所が違うので少し比較しにくいですが、明らかに右側が改善しているのがわかると思います。

スクリーンショット 2025-04-26 141435_270

この状態で、500フレーム撮影し、改善するかどうか比較してみました。
14_37_04_lapl2_ap2782

うーん、右側は思ったより改善してません。この日(4月26日)はここでおしまいとなりました。


もしかしてエタロンのではない?

2. チルト角度調整

4月30日の記事で書いたように、上のテストの次の日 (4月27日) に粒状斑を撮影しています。そこでふと気づいたのですが、ここでも同じように右側がボケボケなんですよね。クロップしていない画像を改めて載せておきます。

13_34_29_lapl2_ap3983_out

PSTで右側がボケていたのはエタロンの透過中心波長がHαからズレていたと思い込んでいたのですが、粒状斑の撮影では白光なのでエタロンは全然関係ないはずです。ということは、これはC8かカメラから来ているでは?と考えたわけです。

ここで怪しいのは、カメラの手前に入れてあるチルトアダプターです。もともとの目的は、焦点距離が長くなりF値が大きくなると、直線的に入ってくる光が多くなるためにニュートンリングが発生しやすくなるので、それを回避する目的でカメラを傾けて取り付けるために入れています。ただ、その傾き角をかなり大きく取ってしまっているので、もしかしたらそれで焦点が合っていないだけなのではないかと思ったわけです。

IMG_1336

しかも、午前と午後では赤道儀が反転するので、画面で見て上側を北に保つためにCMOSカメラを午前と午後で180度回転するのですが、たまにこの180度回転を忘れてしまう時があって、その忘れた時はボケが右から左に移動してるのを思い出しました。もしこのボケがエタロンからきているなら、ここでボケの左右反転は起きないはずですが、もしこのボケがチルトアダプターからきているとしたら、カメラとチルトアダプターの取り付けはねじ込み式なので相対角度は常に保たれているので、左右反転が起きるはずで、今ある現象を説明することができます。

この推測を確かめるために、ゴールデンウィークの5月4日の午後の曇りの中の晴れ間を利用して、実際にチルトアダプターを変更してみました。

結果は上から順に、チルトアダプターが 1. これまで通りほぼ最大角、2. 半分の角度、3. 傾きなしとなります。
スクリーンショット 2025-05-04 152454_01_original
スクリーンショット 2025-05-04 153620_02_hal;f
スクリーンショット 2025-05-04 153912_03_0degree

下にフラット補正時のヒストグラムが残ってしまっているので少し比較しにくいですが、右側が明らかに改善されていきます。傾きをなくした時にもニュートンリングはパッと見は確認できません。傾きなしが一番いいので、とりあえずこれ以降は傾きなしでさらに調整を進めます。(その後、別の黒点画像を連続撮影し、タイムラプス映像にしたところで、明らかにニュートンリングの存在がわかりました。なので、傾きをなくす場合は、何らかの対策が必要です。)


C8に対するエタロン位置調整

3. C8に対して、どれだけPST本体を押し込むか

次に試したかったことは、鏡筒に対するPST固定位置の変更でした。でもその前に、カメラ位置の自由度を高めるために、ここでいったんチルトアダプターを外してカメラをより押し込む方向に動かしました。その結果を載せます。

スクリーンショット 2025-05-04 154255_04_notilter

右側の見え方が有意に悪くなっていますが、理由はまだよくわからないので、一旦は放っておきます。ここでのテストは上の画像がスタートになります。

鏡筒に対して、レンズ込みのエタロン位置を相対的に変えるために、手持ちの2インチの延長アダプターをC8とPSTの間に挟み込みます。これでエタロン位置も含めてPST全体が3cmほど後ろに下がったことになります。ここから更にPSTの入れ込み度合いを調整することで、もう少し位置を変化させることができ、最大で6cmくらい下げることができます。その際のピントは、C8側で合わせます。C8の主鏡の位置をずらすということですが、この調整範囲がかなり広くて、以降のテストで様々な個所の位置を変えていますが、すべてピントを出すことができます。この調整範囲の広さはC8を選んだ利点の一つです。

結果になります。上から順に 1. 2インチ延長アダプター挿入後で初期位置から3cm下がった状態、2. さらにアダプターに浅くPSTを入れることでさらに3cmほど、合計で6cmほど後ろに下げた後となります。
スクリーンショット 2025-05-04 154649_05_2inch_adapter

スクリーンショット 2025-05-04 155148_07_2inch_adpter_faresr

上3枚を比較してみると、最初の位置からエタロンを変化させても、予想に反して右側の映り具合はほとんど変化しません。これは8cm鏡筒でのコメントの議論がヒントになって謎が解決しました。gariさんが「PSTの黒箱を望遠鏡に挿してピントを合わせられる場合、対物がいずれの場合でも焦点位置からだいたい200mm手前の位置に-200mmのレンズが配置されることになるので、いずれの対物でもほぼ平行光になります」と言っていて、その後、私から「PSTの場合、レンズ位置とカメラの位置が固定だから、ここをいじれない限り大きく状況は変わらないということですね」と返しています。今回はPSTのピント調整を使わずに、この段階ではカメラ位置も調整していなくて、手前のC8のみでピントを合わせていることになります。結局エタロン以降でのセンサー面までの光の状態に(ほぼ)違いはないので、コメントでの議論が実証されたような形になるのかと思い、納得できました。


カメラ位置の調整

面白いのはここからです。

4. カメラの位置を変えて、エタロンとカメラセンサー面の間の距離を変える

上の最後の状態から、カメラをPSTに対して浅く差し込むようにして、エタロンから遠くで固定するようにしてみました。右側に明らかな改善が見られ、細かい模様が出ています。
スクリーンショット 2025-05-04 155839_09_2inch_adapter_faethest_tilter_far

ここに載せている状況以外でもいろいろ試してみましたが、やはりカメラを遠くに付ける方が右側のボケが少なくなるのは確実なようです。なので結局、C8とPSTの間の2インチ延長アダプターは外して、チルトアダプターを再度取り付けました。その時の画像が以下です。

スクリーンショット 2025-05-04 160149_10_no2inchadapter_tilter_camera_far

ただしこれがベストかというと、たぶんまだ結論を出すのは早そうです。まず画面右側はいいのですが、逆に左側の分解能が出ていない気がします。また、画面上にニュートンリングっぽい回転状の模様が出ているようにも見えます。でも見分けはかなり微妙で難しくて、明らかな差が出るような状況にない限りは自信をもってこれがいいというのは難しいです。


再度PSTを回転

5. PSTをC8に対して、再び回転させてみる

上の状態をもう少し改善できないかと思い、ここから、再度前週に試したPSTの取り付け角度を探ることにしました。書き忘れてましたが、この日のテストは再びPSTを0度で取り付けていて、前週の270度ではなくなっています。正直に言うと、単に270度のことを完全に忘れていただけで、何の疑いもなく最初からいつも通りに0度に取り付けてしまっていました。

0度から順に変えていきます。上から0度、90度、180度、270度です。
スクリーンショット 2025-05-04 162401_01_0deg_original_tilter0deg
スクリーンショット 2025-05-04 162931_03_90deg
スクリーンショット 2025-05-04 163133_05_180deg
スクリーンショット 2025-05-04 162709_01_270deg

これら4枚を比べると、特に画面左側が、有意に180度 > 90 or 270度 > 0度となっていると言えそうです。前週の270度がよかったというのは、やはりチルトアダプターでの右側のピンボケの効果が含まれた複合原因だったといってよさそうで、今回の180度の方がより独立した正しい判断だと言うことができそうです。


更にカメラを遠く

6. カメラを最大限遠くに固定

この日の最後に、カメラ位置をもっと遠くにしたらどうかということで、カメラのところに1インチの延長アダプターを挟み込んでみました。下が結果になります。

スクリーンショット 2025-05-04 164049_06_180deg_externder_best_but_darker

大きく変わったことが2つあります。まず、明らかに全体が暗くなりました。画面での見かけ上はストレッチを駆使して同じくらいになるように調整していますが、ヒストグラムの山の位置を比べて見ると明らかに左に移動しているので、実際は暗くなっているのがわかります。この暗くなるのが、BFの径が小さいことによる制限からきているのか、エタロンの働きが変わってよりHαに合ったので暗くなったのか、もしくは全く別の理由なのかは今のところ不明です。ただ、全体的に分解能はよくなったようにも見えますが、これは時間にも依るものなのかもしれないのでまだ結論は出ていません。

まとめ

と、今回の記事はここまでとしたいと思います。

ここ最近ずっとこのエタロン調整のことを考えています。週末の天気が悪くて、何の検証もできなかったのが不満なのか、昨晩はとうとう夢の中にエタロンが出てきて、全く訳のわからない調整を延々としていました。もうちょっとした末期症状です。

この後、より画角の広いG3M678Mが来て、さらにいろんなことがわかるのですが、これまた長くなるので、次回以降に書くことにします。







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