以前の記事でSWATの揺れが風と特定したと書きましたが、どうやらこれは嘘を書いていたことが判明してきました。つい先日の晴れ間のテスト (その後、こちらに移動)で3秒のトラベジウムが赤経方向にのみ伸びているので、ガイドが悪さをしているのではないかと疑いを持ち始めたわけです。これに決着をつけるべく、同様にトラペジウムをガイドのあるなしで撮影し、優位に差が出るのかを試しました。



まずは、前回の再現です。条件は、FS-60Q（焦点距離600mm）、SWAT-200での一軸追尾、極軸合わせはSharpCapで今回は1分程度の精度。撮影のカメラはEOS 60D、Backyard EOSでピント合わせをしています。その上で焦点距離50mmのガイド鏡(ASI224MCにCマウントレンズを組み合わせたもの、1ピクセル3.75umで、1ピクセルあたり15秒角とかなり大きい)を用いたPHD2での一軸のガイドありで、ISO1600、3秒露光で撮ったトラベジウムです。ガイドの条件はCCDが1秒露光で、あとはデフォルトの状態です。ただし、鏡筒の取り付けをより安定にするために、SWATから鏡筒への部品点数をできる限り少ない状態にしました。これは外乱による揺れの影響をできる限り避けて検証したかったからですが、少し条件が変わってくるので、ここが影響するようならまた別に検証する必要がありますが、以下の結果を見る限りその心配はなさそうです。さてこの状態で撮影すると以下のようになりました。


写真を見る限り以前のブレの再現性はあり、赤経方向に明らかに流れているものが20枚中13枚、気持ち赤経に流れているようなものが4枚、真円に近いものが3枚でした。その際のPHD2の制御状況を見て見ると、RMSでは赤緯の方が小さくなっています。



これは赤経の方がガイドにより乱されているという結果と一致します。赤緯の方のピーク値があまりずれていかないのは、極軸の精度がそこそこあっているからです。先日試した時には北極星が見えなくて、適当な極軸合わせでやってしまったので、赤緯のピーク値(オフセット)がどんどん大きくなっていきましたが、今回はそんなことはないようです。


次に、ガイドを切ってSWAT-200の赤経方向の追尾だけで撮影しました。条件はガイドがなくなっただけで他は全て上と同じです。



これは典型的なものですが、写真を見ると明らかに赤経方向の伸びがなくなっているのがわかります。20枚取って赤経方向のみに流れているものは一枚もありませんでした。その後さらにガイドありなしで何度か繰り返してでやってみましたが、再現性もあるため原因はこれでほとんど確定です。さらにミラーアップの影響があるかどうかを3秒のディレイを入れて試してみましたが、有意な差は見られませんでした。


ここまでの結論は、やはり焦点距離50mm、ASI224MCとの組み合わせのガイド鏡では、PHD2によるガイドだと4秒角程度の精度でしか合わせることができず、ガイドをすることによりむしろ誤差を増やしてしまっているということが言えると思います。


次に、ガイドレンズを200mmにしてみました。一番最初の頃に買ったEOS X7についてきた55-250mmのズームレンズです。これを200mmに合わせて、以前買ったCanonレンズをASI224MCに取り付けることができるマウントを使って、55mmから250mmの可変のガイドCCDを実現しました。



統計情報を見てみると、1.5秒程度の揺れに収まりほぼ期待通りの結果になっています。この状態で撮った写真が以下のようです。


微妙なとことで、赤経方向に伸びているものもあれば、真円に近いものもあるという、言ってみればまだ精度が足りていないような感じの結果でした。内訳は20枚のうち、明らかに赤経に流れているものが5枚、流れているような気がするものが8枚、流れていないものが9枚でした。

少し納得できなかったので、EOS 60Dでの位置ピクセルあたりの画角を計算してみました。すると1.6秒程度と、今回の精度とほぼコンパラな値です。実際に画像に写るのは揺れのバラツキなので、それをルート2倍ほどとすると、まあガイドにより画面で見て伸びが見えたり見えなかったりというのは納得できるような結果かもしれません。言い換えると、もう2倍ほど、できれば1秒以下くらいの精度が欲しいということになります。精度を上げるとすると、300mmクラスのレンズにするのか、もっとピクセルサイズの小さいCCDを使うのか、Def-Guiderなどでソフト的に精度を上げるかなどですが、もう少し検討です。


あと驚くべきことは、赤緯方向も短時間ならガイドをしなくても少なくとも1秒角ちょっとの精度が出ていることです。CCDのピクセルあたりの誤差が大きいので、実際にはもっといいかもしれません。200mmレンズの結果を見てもまだ赤経の方が伸びている場合が多いので、赤緯の精度は見えていないだけで実際もっといいと言えるでしょう。実はノータッチガイドの時の精度は正直もっと悪いかと思っていました。ここら辺の見込み違いが今回の誤解につながっていることは否めません。


さてこの結果を踏まえて、この日は空が晴れわたっていたので、月も沈んだ0時頃から満を持して撮影に入ろうとしたのですが、何と大結露大会で鏡筒はおろか、CCDのレンズ、カメラ本体に至るまで全て結露し、しかもだんだん凍りついてきたので、泣く泣く退散しました。真冬の深夜の撮影は思ったより厳しく、ヒーターを増強させる必要があります。

追記: 2017/3/26、やっと3分露光で星像が真円になりました。

SWAT-200でPHD2によるガイドをしながら、ISO1600、3秒露出で撮ったトラペジウムの典型的な一枚です。



このように長く伸びてしまったものが何枚かありました。いずれも伸びの方向はどれも同じで、赤径方向と一致した伸びです。風や地面の外乱が原因の場合、赤緯がほとんど揺れていなくて赤径方向のみ揺れるというのは、赤道儀の構造的に問題があれば別ですが、普通はあまり考えられないはずです。今回、ガイドをオンにして撮影してしまったのですが、もしかしたらこれが原因なのかもしれません。そもそもガイド鏡に相当するものは、CCDに50mmの焦点距離のレンズをつけたもので、CCDセンサーの1ピクセルあたり約15秒の角度があります。ガイドでの精度は0.3ピクセルくらいで、3秒間の間にもなんどもフィードバックするので、4秒角くらいのブレがあってもおかしくありません。トラベジウムの最長辺が20秒角くらいなので、写真の比から考えても4秒角くらいブレてしまうというのはあながち間違っていません。

実はDef-Guiderで複数のガイド星を用いて精度を上げようと、この日試みたのですが、キャリブレーションのところでエラーで落ちてしまい、どうすることもできませんでした。Def-Guiderは昼間のうちにまた試してみますが、ガイドCCDの焦点距離を伸ばす方向にいった方がいいかもしれません。例えば200mm程度のレンズを使えば計算上1秒角程度にブレを抑えることができ、十分です。CanonレンズをCマウントに変換できるアダプターがあるので、次は手持ちの55-200mmのレンズを試してみようと思います。

今書いていて思ったのですが、最初の方で3枚出したトラペジウムのうち最初の一枚はSWATで一軸制御、あとの2枚はAdvanced VXで2軸制御です。もしかしたら2軸制御のせいで縦横にブレてピンボケのようになっただけなのかもしれません。もしくはピンボケなので、縦に揺れても横に揺れてもあまり目立たなかったとかです。いずれにせよガイドの有無でも比べてみて決着をつける必要があります。(追記: 2017/2/3確認しました。)

2017/1/28の土曜日、久しぶりに夜晴れたのですが、少し雲がかって透明度は悪かったので、撮影は諦めていくつかテストをしました。

この日の昼に届くと思っていた5GHzの無線LANの親機が間に合わなかったので、庭に出したStick PCが届く範囲の自宅LANを5GHzに対応させました。その結果、自宅の庭での撮影は安定してできるようになりましたが、自宅LANなしでの安定な接続は明日以降までお預けです。

撮影には条件が悪いのですが、機器など試したいことがいくつかありましたので、順に書いておきます。ですが、ちょうど北の空が雲で覆われていて極軸合わせが全くできなかったので、いくつかはラフなテストになってしまいました。


1. USB 5Vから12Vへの変換で、Advanced VX及び、SWAT-200が駆動できるか?

USBの5Vから12Vへ変換するというケーブルをアマゾンで頼みました。年末に頼んだのですが、届いたのはついこの間です。これをAnkerの5V出力、26800mA((3.3V換算で) のリチウムイオンバッテリーにつないで電圧を実測すると12.5Vくらいありました。

ところがSWAT-200に挿すと接触不良なのか、電源コネクタを挿したときびっくりするのか、SWAT-200がオンにならない時があります。何度か抜き差しすると問題なくなります。その状態でコネクタを触ったりしても特に不安定なことはないので、何か例えば、12Vと言っているのが実測12.5Vとかあるので、高すぎるなどを疑っています。SWAT-200が6-12V対応なので、本当はUSB 5Vを9Vくらいに変換できるものが見つかるといいのですが、なかなかないみたいです。

もう一つAdvanced VXにも挿してみました。最初問題なく動いていたのですが、結構コネクタが緩くて、少し触ってしまうと抜けかけてまた最初からアラインメントになってしまいます。ちょっと実用には厳しいいかもしれません。コネクタが少し太くなればいいので、一部にテープをつけるとかでどうにかなるのかもしれません。(2017/2/11 追記: AVXのモーターを速く動かすと、おそらく過電流でバッテリーが一旦落ちるという現象がありました。AVX使用時は重くても構わないのはずなので普通のパワータンクか別の鉛電池などの方が無難です。)


2. 回転減速機のでピントが合わせやすくなったかどうか?

減速機だけでなく鏡筒の固定方法も変えて動きがスムーズになった結果も知りたかったのですが、3秒で撮ったM42のトラペジウムを拡大した写真がこれです。



以前1月初めに撮ったちょっとピンボケだったものが以下のもの、



さらに以前撮ったもので、ピントに関してはまだましだと思っていたものが以下のものです。



比較すれば明らかで、今回撮ったものが一番ピントが合っています。7倍の精度と、鏡筒の伸縮に伴う変なたわみがなくなったので、相当ピントを合わせやすくなりました。


3. ManfrotteからGitzoの三脚に変えて、どれくらい揺れなくなったか?

独立した記事にしました。(2017/2/4)



4. SWAT-200に鏡筒をどのように乗せれば、揺れが少なくかつ赤径、赤緯ともにスムーズに動かすことができるか?

現在2通りの乗せ方を考えています。一つは



のように、できる限りシンプルにするものです。SWAT-200と鏡筒を繋ぐのはMONOTAROで買った、上と下が45mm角の板で、ハンドルを緩めると上の板の角度を変えることができる台です。ハンドルを締めてしまえば、かなり強固に固定することができます。

軽くてシンプルでとてもいいのですが、一つだけ欠点があります。ちょうど写真に写っているように回転台を倒しすぎると鏡筒が片側によってしまい、赤経方向の重量バランスが全く取れなくなってしまうことです。このことを踏まえて次の写真のような固定方法も考えました。



横から見るとこんな感じです。


赤経回転台から赤緯回転軸までの距離を短く取ることで、赤経軸がブレにくいようにしています。また、赤経回転軸と鏡筒の距離も短くし、反対側を長くとって重りを載せることで重量バランスを取っています。ここら辺はHUQさんの取り付け方も参考にしています。

この方法のいいところは、赤経、赤緯どちらの方向も重量バランスが取れていて、たとえどの方向に鏡筒を持って行ったとしてもバランスが崩れないところです。悪いところはやはり上に比べて載せているものが多く重いのと、鏡筒と反対側のバランサーの質量が回転中心から離れているので、慣性モーメントが大きく、どうしても風などの外乱に対して揺れが大きくなってしまうことです。実は今回この状態で撮影を少ししたのですが、結構ぎりぎりまで幅を攻めていたため、なんと鏡筒のピントの回転つまみとSWAT-200に挿している電源ケーブルが干渉して、途中で自動追尾ができなくなってしまいました。その頃には雲もさらに出始めていたので止めにしたのですが、次回は上のシンプルな方法での撮影も試してみたいと思います。

それにしても全然スカッと晴れないので、チマチマしたことばかりしています。太平洋側はあんなに晴れていたのにと、今日も雨交じりの雪の降る空を見上げて、悶々としています。

SWAT-200への鏡筒の搭載をどうしたらいいか、いろいろ迷っています。赤経方向の自由度はSWAT-200自身の回転台があるので大丈夫なのですが、赤緯方向の自由度をどうやって確保したらいいかという問題です。

いろいろ試行錯誤している最中ですが、回転軸の方向を変えるために、垂直方向に伸びるアルカスイスプレートを購入しました。そこに回転台をつければ赤緯方向の回転自由度が確保されるのですが、回転台はとりあえずは今の所手持ちの自由雲台の下部の回転機構を用いています。これまでの状態と比べると、垂直アルカスイスプレートの分だけ余分に接続部が増えたことになるので、鏡筒部がやはりこれまでより大きく揺れてしまいます。

回転台は後で交換するとして、揺れもとりあえずは無視をして、昨晩使い勝手を探ってみました。まず、自由雲台を回転のみの自由度に絞ったことで、やっと全体として赤経、赤緯のみの自由度となり、導入が圧倒的にしやすくなりました。闇雲な自由度増加はやはり弊害だったようです。赤緯方向に微動がないのですが、撮影アングルを決める際に使うのみなので、とりあえず粗動のみでも良さそうです。

もう一つの欠点が、赤緯の回転台を交換しようとすると、鏡筒を北極星方向に向けることができなくなりそうなことです。これは、鏡筒の重心を赤経回転軸上に持ってこようとするために出て来る制限です。そのため、これまで使っていたSharpCapでの極軸調整が使えなくなりそうです。そのことを見越して、今回は少しだけドリフト法に相当する極軸調整を試しました。やったことはドリフト法よりももう少し単純で、Backyard EOSのドリフト法支援の機能を使い、星を見ながら1分とか待って、星が動かないような方向に三脚の脚をずらす、もしくは脚を傾けるというだけです。このこと自身はもう少し後で、精度も含めて突き詰める必要がありますが、ここで大きなことに気づきました。

ここからやっと本題なのですが、この時点で撮影をすると星像がブレまくるのです。気になったことは風が出てきたことです。改めてBackyard EOSのドリフト法支援で、動画で拡大しながら星を見ました。明らかに風の大きさに合わせて星像が動いています。さっきまでの極軸調整時にはまだ風がほとんど吹いていなかったので、あまり揺れていなかったのです。また今回は接続部が増え、さらに揺れやすい状況だということもあります。それでもシャッターの揺れは星像に影響を与えないことはこの日も確認しました。しかしながら、風の場合にはあからさまに星がブレます。前に星像がブレた時には思ったより風が吹いていたのではないかというのが今回の結論です。(追記: 2017/1/28、この結論を疑いはじめました。もしかしたら、揺れ始めた時ガイドを開始したのかもしれません。記録を取っていないのでなんとも言えません。)

風の揺れに対しては、各所のたわみを少なくする、フードで周りを囲うなどが対策になります。三脚を丈夫なものにしたりしてもいいですが、あまりに重いものは本来の目的とは反するので、軽くて丈夫なものを選ぶ必要があります。また焦点距離が600mmなので、FS-60Qのエクステンダーをはずすという手もあります。それでも風のない日ならば、多分今の状態でも問題ないでしょう。

その後、ちょうど回転台が到着したので、組み上げた写真を撮りました。これでもやはり鏡筒が赤経方向に振れると、ちょうど垂直に伸びるアルカプレートのねじれ方向になり、結構揺れてしまい剛性不足のようです。鏡筒が赤緯方向に揺れるぶんにはアルカプレートも一番剛性が高い方向になり、たわみは大したことありません。この方向だと三脚部分全体を含めたたわみになります。



また、SWAT-200の回転台に1度くらいのオーダーのガタつきがあることに気づきました。ギヤとギヤの隙間、すなわちバックラッシュからきているのかと思いますが、ちょっとガタが大きい気がしています。一度分解する必要がありそうです。

それにしても、赤道儀としては安価なAdvanced VXレベルのものでも、いかに一般に売られている赤道儀が安定しているのかを思い知らされつつあります。もともと海外などの旅行時に撮影ができることを目的に軽量セットアップをしているのですが、車がある普段使いではAdvanced VXの方が時間対でははるかに成果が出るのかと思います。でも軽いというのは、普段使いだと尚更魅力なのになあ。