前回、昼間にMEADE 25cmシュミカセで遠くを見てみると、どうも地面の揺れが星像を乱している可能性が高いことがわかりました。その結果を踏まえて、防振をして夜に実際の星像を確認してみました。


まず、防振のシートとして百円ショップで耐震マットと、それをはさみこむコルク板を用意しました。



こんな風に挟み込みます。これを三脚の足の下に置きます。


ただしこれは結局失敗に終わりました。使い終わった後にはこんな風になってしまいます。


コルク板だと、さすがにウェイトも合わせて50kgくらいになるものを3点だけでは支えきれないようです。後日改良バージョンで、三脚の脚が当たる上のコルク板を厚さ5mmのゴム板に取り替えてみました。


この時の手で揺すってみた時の揺れ具合が以下の動画になります。


一秒間に4回くらい揺すると一番よく揺れるので、共振周波数が4Hzくらいということがわかります。かなり軟らかいのと、揺れを止めるとすぐに減衰することから、そこそこの防振性能はありそうです。

この状態でM57を見てみました。さらにいくつかわかったことがあります。どうも光軸があっているところと、あっていないところの差が激しいことがわかりました。この原因は、BSアンテナでの光軸調整をきちんと画角の真ん中で行わずに、そのまま見えた位置、すなわち真ん中からずれた位置で行なっていたからです。これは全部の画角を見ながら、焦点をずらしてやると内外像が同心円になっているところと片側に寄っているところがあることで、すぐにわかりました。これを副鏡を調節することでうまく画面中央が同心円になるように光軸を合わせてやります。



それでも4隅にいくほど偏っていって同心円になっていないことがわかります。これはコマ収差からくるものと考えられます。このLX200-25は短焦点バージョンで、Fが6.3しかありません。コマ収差はFの2乗で効いてくるので、例えばF10のC8と比べると、(10/6.3)^2=2.5 倍程度コマ収差が大きくなります。これを緩和するために、コマコレクター を入れるのですが、MEADE用のものはもう入手が難しいため、手持ちのF6.0まで対応するバーダーのMPCC Mark IIIを使っています。F値が少しメーカー値から外れるので対応外なのですが、それでも下記の様にかなりマシになります。


それでも左端がまだ偏っています。何度かやったのですが、どうしても毎回左端のみ偏ってしまいます。もしかしたら主鏡の方が傾いているのかもしれません。と、MEADE25cmについてやっとここら辺までわかってきという状況だというところでしょうか。とりあえずトリミングして中央部を使う分にはそこまで問題ではなさそうなので、今回はそのまま撮影を続けます。

さて、実際の撮影ですが、ターゲットは惑星状星雲のM57。かなり小さい星雲で、白色矮星の中心星が見えるかなど、分解能を見るにはもってこいです。星像肥大を防ぐラッキーイメージの手法を生かすべく、露光時間は5秒に抑えました。合計306枚撮影し、AutoStakkert!3で上位60%、合計15分18秒分をスタックしています。ただ、SharpCapでfitsフォーマットで出力するとモノクロのままなので、事前にPixInsightでDebayer処理をしてカラー化しています。スタック後Registaxで細部を出し、その後PixInsightでDynamicBackgroundExtraction、PhotometricColorCalibration処理をした後、ある程度のストレレッチをした段階画像が以下になります。


この時点でもかなりの分解能が出ているのがわかります。ただ、やはり四隅はコマ収差の影響が見えてしまっています。その後PhotoshopCCに渡してもう少しあぶり出した後、中心部をトリミングしたものが以下になります。




まだコマ収差の影響が見えてしまっていますが、ボテっと感がかなり改善され、分解能的にはそれほど悪くないレベルになってきました。シンチレーションの違いもあるので直接の比較はなかなか難しいのですが、それでも明らかに分解能は改善されていてこれまでで一番細かく見えているので、防振の効果はあったと言っていいのかと思います。

まだ15分程度の短時間のテストですが、今後トタール時間を延ばし、冷却もしてみた場合にどれくらい出せるのか、楽しみになってきました。

 

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#M57

どうもMEADEの25cmのシュミカセ、LX200-25の星像がボテっとしていて満足できません。



前回のラッキーメージングの記事から随分間が空きましたが、実は連休中も含めて色々やっていて、例えばいろんな状況下で星像のFWHM(半値全幅)の測定もしてみたのですが、これもなかなか微妙です。本来FWHMはゲインに依存しないはずですが、ゲインを上げるとFWHMもなぜか少し大きくなったりします。これは何らかのセンサーでの信号の大きさに依存性がありそうだということを示しています。本来、露光時間を伸ばすとシーイングの影響がより大きく出るためにFWHMが大きくなるのですが、ゲイン依存性があるということは信号が増えたことでFWHMが大きくなったのか、本当にシンチレーションで像が大きくなっているのか、いまいち切り分けができません。

それでもそんなことを差っ引いても、あくまで見た目ですが、MEADE LX-200-25を使ってDSOを撮影しようと長焦点で撮影すると、星像がどうしてもボテっとしてしまいます。



どうも埒が明かないので、連休中の昼間に色々試してみました。ターゲットは100mくらい離れたところにあるBSアンテナ。


SharpCapで映す画像を見ながら、まずは光軸調整です。ここではBSアンテナの文字がどれくらい読めるようになるかと、アンテナの真ん中についている4つのビスが綺麗に見える様に、副鏡の3つのネジを調整します。実際にはいじるのは2本のみ。3本目をいじると副鏡のオフセットをいじる自由度になるので、pitchとyawの2自由度に相当する2本のみというわけです。動画で見るとすごい速さでピョコピョコ揺れている様に見えるのですが、フォーカスを合わせることによりそのピョコピョコが収束していきます。光軸がうまく調整できていないと収束しないので、ネジをいじるのとフォーカスを合わせるのを繰り返しながら、出来るだけ収束する様にしてきます。これは通常の光軸調整に相当するので、まあ問題ないです。




ところがです、光軸調整を十分にしてもまだ揺れているように見えるのです。星を見ているのと違って、昼間にたかだか100m先を見ているので、シンチレーションの影響はほとんどないはずです。それでも空気が揺らいで揺れることはありますが、時間はかなり経っているので温度順応は十分できているはずですし、見た目は少なくとも陽炎の様なゆらゆらとした揺れではありません。どうも何らかの外乱が入って揺れていると考えた方が良さそうです。揺れ方としては、上で書いた高速のピョコピョコよりももっとゆっくりした、1秒を切るくらいの間隔で、ピョコン、ピョコンとジャンプする様な感じです。

何でこんなことに気づいたかというと、このテストの間にFC-76も同じ様に見ていたのですが、（FC-76のほうが焦点距離が短いので）同じくらいの画角に拡大しても明らかにFC-76の方が揺れが少ないのです。高速のピョコピョコに関してもそうですし、低速のピョコン、ピョコンに関してもです。高速の方はLX200の方がまだ光軸調整を合わせきれていない、もしくはコマ収差のために全面で合わせきれていないのが原因かと思います。問題は低速。この時点で「あーそうか、地面の揺れが関係しているな」と推測しました。自分が座っている椅子とか動かした時に、像が大きくジャンプすることに気づいたのもここら辺です。



軽い鏡筒を赤道儀で支持している場合、共振周波数は高周波側にいきます。逆に重い鏡筒の場合、共振周波数は低くなります。正確には軽い重いというよりは、慣性モーメント（離れたところにどれだけ重いものがあるか）の違いになるのですが、まあここでは軽い重いとしておきましょう。共振で元の揺れが何倍くらい大きくなるか（Quality factor、日本語だと略してQ値とかいいます）は、それぞれのモードのロスに依るのですが、簡単のために全て同じと仮定しましょう。そうすると、一般的に地面振動は周波数の-2乗で落ちていくので、低い周波数に共振があった方がRMS振幅(高周波から低周波まで積分した振幅、要するに全体の揺れ幅のこと)としてはより大きく揺れます。もっと単純にいうと、地面振動起因の揺れに関しては重い鏡筒の方がよく揺れる。言い換えると、この赤道儀では実測13kgの鏡筒を支えるにはまだ剛性が不足しているというわけです。



赤道儀を簡単に代えるわけにはいかないのですが、原因がわかれば解決策は色々あります。一番手っ取り早いのは防振でしょう。試しに三脚の下にゴムのシートを挟み込みました。たかだかゴムシートなので、共振周波数もそれほど低くなく、低周波の防振には役に立たないでしょう。それでもピョコンピョコンといったインパルス的な振動は高周波成分も含むので、かなり抑えられるはずです。

画面で見ると、明らかに動きは小さくなっている様に見えます。ただ、動画を見てもどの周波数に注目すればいいかなかなかわかりにくいので、わかりやすい結果として、10秒間の動画をゴムシート無しと有りで撮影し、アンテナのビスの部分を拡大し、それぞれの動画を静止画に落として、黒丸のところを見るために比較「暗」合成したものを載せます。

まずはゴムシートなしの、露光時間2.5msの一コマ分だけを示します。

これを13FPSで撮った約10秒分、139コマを比較暗合成するとかなり像が肥大します。


次に、ゴムシートをつけた場合の1コマ分。短時間なのでゴムシートなしと比べてそれほど差はありません。


これを10秒分比較暗合成すると、像は肥大しますがゴムシートなしと比べるとかなりマシです。

これだけ見ても、もう明らかにゴムシート有りの方が揺れが少ないのがよくわかります。ビスの円形で考えてしまいがちなので、それほど大きな違いに見えないかもしれせんが、実際の星像は微恒星になるほど点になっていくので、示した画像のビスの黒線の「太さ」がどれくらい地面の揺れで成長するかを比べるべき、というところに注目すると、その効果の違いが実感できるかと思います。



もう少し定量的に評価しましょう。いま、画像の揺れから計算すると揺れ幅は十秒間で15秒角くらい。一般的に地面振動は周波数密度で書くと1e-7/f^2 [sqrt(Hz)] 程度、街中なので一桁くらい大きいかも。ざっくり、1秒間で1μm、10秒間で3μm揺れるくらいの大きさです。地面振動の回転成分はよくわからないので、とりあえず赤道儀が地面震度で上記程度に揺らされて、中心で支えられている長さ50cm程度の鏡筒の前端と後端が同程度にランダムに揺れる様な回転成分になると仮定します。そうすると地面振動のみの揺れでも10秒間で

3e-6/0.5[rad]

くらい揺れることになって、角度に直すのに180/πをかけて、秒各に直すのに3600をかけてやると、

3e-6/0.5 x 180/pi x 3600 = 1.2[秒角]

共振でQ値が10程度と仮定すると12秒角となってしまい、もうすぐに画像で見たものと同じオーダーになってしまいます。普通、よく共振がダンプ（ロスに依る減衰）されたものでQ値が3-4程度なので、Q値が10というのはそれほどおかしい値でもないと思います。

結論としてはフルサイズ換算で焦点距離数千mmとかなってしまうようなDSOの撮影では地面振動が星像に影響してくると思っていいということでしょう。




参考に、FC-76のものも載せます。MEADEの後に試したので、ゴムシートはすでに敷いてある状態です。ただし、焦点距離が短い分、画像が小さく画像が荒くなるので、上の画像と横幅が同じになるように拡大しています。なので3倍ほど荒いですが、同じ様な画角を見ていることになります。露光時間は（夕方で暗くなってきたので）長くなっていて5msです。



MEADEに比べて10秒たっても像の肥大が少ないことがわかります。これはやはり鏡筒の重さの影響だと考えられます。ちなにみ、10秒の方に見えている黒いポツポツは虫です。MEADEでは写らなかったのですが、FC-76の方がきちんと写っていたみたいです。



これらの結果を見るとちょっと嫌になってきます。

鏡筒の揺れの影響で星像が制限されるので、、口径76mmが口径254mmに分解能で勝ってしまうという逆転現象が起きます。FC-76で撮影したときにカメラ上での解像度が荒く出るのは、焦点距離だけの問題なので、FC-76にバローを入れて焦点距離をMEADEに合わせてしまうと、より分解能よく撮影できてしまうという結果になってしまいます。まあ、光量では口径が大きい方がまだいいのは当たり前なのですが。

残念ですが、今の現状では事実なのでしょう。

10月3連休、明けて次の日曜日は結局予定もなくなってしまい、下山した後のんびりしていたのですが、天気は相変わらず微妙でした。それでも19時頃に外に出ると結構晴れています。迷っていたのですが、せっかくの新月前、牛岳へと撮影を敢行しました。

20時過ぎに到着。Natsuは胎内星まつりでお年玉の残りで購入したThetaで天の川撮影を何枚かしていました。「天の川写ったー」とか言いながら、しばらくしたら「眠くなった」と言って21時頃でしょうか、早々と車で寝てしまいました。Thetaは結構面白いです。下のようにブログでThetaの360°映像を表示することもできるようです。

偶然流れ星が映り込みました。

富山市牛岳の展望台からの全景です。秋の天の川が見えています。 #theta360 - Spherical Image - RICOH THETA

感度もそこそこいいみたいです。天の川を強調するためにPhotoShopで簡単に画像処理をしています。ちょっとノイジーですが、もう少し撮影条件を調整すれば結構きれいな夜空が撮れるかもしれません。



私のほうはMEADEの25cmのシュミカセLX200-25 Wide-Field f6.3でM57のリベンジをしたくて準備していたのですが、結局はあまりの夜露であえなく退散です。補正板を拭いて対応しようとしたのですが、全く追いつきませんでした。25cmを片付けている途中で雲もどんどん出てきたので、まだ時間は22じころと早かったですが、諦めて帰ることにしました。今回はフードやヒーターなど、まだまだ準備不足を思い知らされました。

そんな状況の中、かろうじて撮った一枚がこれになります。



ASI294MCでゲインが480/570、20秒露光を9枚スタックした、合計たった3分間の露光になります。

時間不足での撮影なので大した画像処理はしていないです。多少暗いとか、色がでいないとかは気にしないでください。実は今回試したかったのは、コマコレクター です。以前胎内の星まつりでシュミカセはセレストロンとMEADEどちらがいいかという話をしたのですが、京都の「星をもとめて」で再び議論させていただいたメンバーのお一人に会うことができました。MEADEは難しいという話をしたら、それはまずは調整よりもコマ収差だという話になりました。本来シュミカセは補正板でコマ収差も補正しているはずなのですが、鏡筒の長さを短くしようとするとどうしてもコマ収差が残るようです。しかもこの鏡筒はF値が6.3と小さい方のバージョンなので、さらにコマ収差は出やすくなるようです。これを補正するためにはコマコレクター がいいとのことですが、MEADEのものはもうあまり出回っていないようです。

そこで使ったのがバーダープラネタリウムのMPCC-MARK IIIです。かなり前に20cm F4のSkyWatcherのNewton BKP800用にSCORPIOで買っておいたもので、F3.5からF6まで対応しているようです。一方LX200-25の方は焦点距離が短いF6.3のタイプのものなので、ちょっと範囲外ですがなんとか手持ちのコマコレが使えないかと試してみたかったからです。時間不足だったので、最適化など追い込めませんでしたが、それでも相当効果があることがわかりました。

前回撮ったコマコレクターなしの四隅です。見てわかる通り、さすがにひどいので、前の記事ではトリミングしたものを載せていました。



今回コマコレクターを入れたのものがこれになります。


光軸が合わせきれていないので左下がまだ結構流れていますが、他の3つは明らかにまともになっています。焦点距離が少し範囲外のコマコレクターですが、それでもそこそこ効果はありそうで、なんとか実用レベルで使えそうです。バックフォーカスはまだ適当で最適化していない（どうもマニュアル通りの57mmよりは伸ばした方が良さそうな感触）ので、もう少し詰めたいと思います。

今回のテストから、このセットアップでちょっと気合を入れて撮影してみたくなりました。早速夜露対策に国際光器で直径310mmタイプの鏡筒フードを発注しました。ヒーターは自作しようかなと思っています。


結局3連休ですが、暴風や夜露で大した成果を得られないまま最終日を迎えてしまい、あまりに不甲斐ないので気分を変えて北陸ラーメン博というのにNatsuと一緒に行ってきました。北陸にしては珍しく混んでいて、久しぶりに車の渋滞と、駐車場に停めるのに苦労しました。ラーメンはさすがにわざわざイベントに出店してくるくらいのものなのでそこそこの味です。でも最初一杯食べるのに30分も並んだので、疲れてしまいました。結局ラーメンを2杯を娘と分け、他に多少つまみを買ったくらいでおしまい。会場を後にし、その後金沢21世紀美術館の「新海誠展」に行ってきました。これは結構良かったです。「君の名は」を見た人は行ってみても損はないでしょう。特に色使いなどは、星景写真にも応用が利きそうでとても参考になりました。

その後金沢まで来たついでにユーシートレードに行ってきました。じつはここで、このブログに最近よくコメントを頂いているりっくんさんと待ち合わせしていたのです。奥様の実家が近くということで、たまたまお店の近くまできていたということで、やっとお会いすることができました。学校の先生で忙しいとのことなのですが、ちょうどNatsuも一緒にいたのでいい機会だったかもしれません。でもNatsuが最近とうとうオシャレに目覚めたみたいで、つい先日買ったばかりのイヤリングをつけていたので、もしかしたらびっくりされたかもしれません。

ここで店長さんからAZ-GTiについて一つ情報を聞きました。赤道儀モードにするためにファームウェアをアップデートすると、経緯台モードが動かなくなるらしいです。立山でOさんから赤道儀でもできていると聞いていて、最初に立ち上げた時に経緯台と赤道儀を選択できるとその選択肢のところまで見せてもらいましたが、店長さんによるとどうやら経緯台を選んでも赤道儀モードになってしまうらしいです。私自身試したわけではないの、というかこれを聞いて怖くて試せなくなったので未確認ですが、アップデートする場合は最悪経緯台モードが使えなくなる覚悟でやらなければならないので注意です。->  (2018/10/11追記)その後コメントで、せろおさんとgariさんから情報があって、ファームウェアを最新版にすれば経緯台としてもきちんと動くとのことです。あまり赤道儀モードは興味がなかったんですが、ガイドまでできそうなら自分でも試してみたくなってきました。軽量撮影システムが実現できそうです。

あと、週末の小海の「星と自然のフェスタ2018」にユーシートレードさんも出店するというので盛り上がっていましたが、残念ながらりっくんさんは仕事で行けないとのことです。りっくんさんが奥さんの実家に家族を置いてきているとのことであまり長い時間話すことができなかったのが残念でしたが、同じ北陸なのでまた会う機会はあるかと思います。

そんなこんなで3連休でしたが、いろいろと空振りで、結局最終日の月曜の夜もどん曇り。「星と自然のフェスタ2018」はできれば晴れて欲しいです。


 

これまで何度も電視観望で見たM57ですが、一番長い付き合いのメシエ天体なのに、実は一度もまともに撮影したことがありません。いつか真面目に撮影してみたいとずっと思っていました。

一昨日9月18日、本当に久しぶりに晴れていたので、月は出ていましたがとりあえずテスト撮影を敢行しました。鏡筒はできるだけ口径の大きなものということで、MEADEの250mm。カメラはASI294MC。SharpCapでLivestackを利用しての撮影です。

露光時間を16秒とし、それを12回Livestackしたものを32bitの.fitsファイルとして保存します。それを7枚撮ったところで隣の家の風呂場か何かの明かりがついて迷光で背景が明るくなってしまったので終了でした。合計で16秒x12回x7枚 = 24分24秒の露光時間になります。

一応ノータッチガイドになります。極軸はSharpCapのpolar alignを使って1分角以下まで合わせました。そのせいもあってか、16秒間では全く流れることはなく、LivestackのAlignment機能のおかげで3分間の画像でも問題なく撮れています。本当はSharpCapベータ版の新機能のDitheringを試したくてガイドまでしようと思っていたのですが、ガイドなしでも流れないのでそのままとしました。その代わりに、7枚の撮影の間に4回くらい位置を少しだけ変えて手動Ditheringをしました。

あと、ASI294MCの欠点の一つですが、ホットピクセルが盛大に出るので、Darkフレームを撮影してSharpCap上で撮影中に補正してしまっています。

ここらへんまでは良かったのですが、今回の撮影での一番の問題点はMEADE 250mmのコマ収差(?)が思ったよりひどいことでした。視野中心で光軸を合わせると観賞に耐えないくらい四隅がものすごく流れます。なので今回はPhotoshopでレンズ補正を施したのちに、トリミングして中心のましなところのみ切り取っています。ただ、少し試したところではカメラの位置が鏡筒から離れるほど（ピントは主鏡の移動で合わせるとして）四隅が流れ、鏡筒に近づくほど四隅の流れはましになるようでした。今回はマイクロフォーカスをつけてあったので、近付けるにも限界があったのですが、もしかしたらカメラの最適位置は思ったよりはるかに鏡筒側にあるのかもしれません。胎内星まつりでのMEADEシュミカセの最適化の話もあったので。これはもう少しテストしてみます。

画像処理はPixInsightでStarAlignmentとIntegration, DBE, photometric color calibration, arcsinh stretchの後Photoshopに渡しています。まだテスト撮影の域を出ませんが、結果は以下のようになります。



念願だったIC1296も少しですが形が写っています。30分にも満たない撮影でここまで出ればまずは満足です。


今回の反省点です。

• ゲインを高くして撮影したので、短い撮影時間で暗いところまで多少出ましたが、逆に明るい恒星がサチってしまっています。もう少しゲインを落として時間をかけて撮影するか、短時間露光で別撮影してHDR合成をしたほうがいいかもしれません。
• 長時間撮影だと手動でditheringするわけにいかないので、SharpCapかAPTでditheringを試してみる必要もあります。

あと、

• 露光時間が短いこと
• 月齢9日のそこそこ明るい月が出ていたこと
• 自宅での撮影なのでそれほど暗い場所ではないこと

などがまだ今後改善できる点です。