縞ノイズが出る理由の一つとして、ガイド時における鏡筒とガイド鏡の相対的なたわみが考えられます。TSA-120用にガイド鏡を取り付けることを考えていましたが、できるだけ撓が少なくなるように、市販の部品を使ってガイド鏡の固定を補強することにしました。



ガイド鏡は昨年の胎内星まつりでBlac Pandaさんのところで先行販売されていたこれ。焦点距離128mmです。最近シュミットさんで販売が始まったようですが、星まつりだったので当時特価で購入できました。



レンズ部分が筒部分と同じ長さだけあるので、すごく引き出せます。そのためカメラ位置の範囲にかなり余裕ができるため、台座兼アイピースホルダーを外しても焦点を合わせることができるなど、随分と応用範囲が広いです。


この台座ですが、一本持ちなので少し心許ないです。今回のように撓みをできるだけ無くしたい場合は、できるだけ高さを低くすること、2点支持した方がよさそうです。



もう一本、同じような台座を探してもいいのですが、なかなかいいのがありません。なのでこれを外してしまい、もう少し低くできる固定方法を模索しました。実際、台座部分を外してもネジ径が同じで、ASIカメラのアダプターの径と同じを直接取り付けることができます。


カメラをねじ込みにすると、回転方向を任意に調整できないと困ることがありそうです。問題はガイド鏡を任意に回転させることができつつ、この円筒部分をどうやって固定して、TSA-120につけたアルカスイスプレートに固定するために、アルカスイスクランプにどうやって持っていくか。

今回はアマゾンでこんなパーツを見つけました。バイク部品のようですが、かなり頑丈で直径54mmまでのパイプに取り付けられるようです。ガイド鏡の円筒部分の外径が45.5mmなのでちょうどいいくらいです。Lサイズが2個1組なのですが、最初LサイズとMサイズが一つづつ届きました。でも、そのことを販売店に知らせたらすぐに対応してくれて、多分最速で新しいものを送ってくれました。間違って配送されたものも、配達員がそのまま引き取ってくれたので楽でした。

それと、安価な120mm幅のアルカスイス互換のクランプです。


注意する点は、アルカスイ互換スクランプの裏側からネジ止めをするために、丸ネジや通常のキャップネジだと頭が出過ぎてプレートに取り付ける時にぶつかってしまいます。そのため今回は6角の皿ネジを一緒に注文しました。長さは12mmでぴったりでした。

これで加工なしで固定できます。


裏から見るとこんな風になっています。




鏡筒側にアルカスイス プレートをつけてあるので、直接取り付けることができます。実際TSA-120につけてみるとこんな風になります。プレートも長いので、ある程度前後させることもできます。


うーん、かっこいい。(自己)満足です。

実際揺らしてみてもほとんど動きません。これで相当頑丈になったはずです。

次回晴れたらテストしてみます。

もしかしたら興味がある人もいるかと思い、縞ノイズを時間的に可視化してみました。先のバラ星雲の1日目のディザーなしで撮影した失敗画像約2時間ぶんの24枚を使っています。中心あたりの一部を拡大して見ています。といってもやったことは簡単で、ディザーなしで撮影した画像を、PixInsightで動画にしただけです。


これはガイドをしていても、たわみなどでガイド鏡と撮影鏡筒の相対的な視野が一方向にずれてしまうために起きます。それでももしノイズが完全にランダムなら、このように流れるようには見えないはずです。ノイズが流れて見えるということは、ノイズに時間的なコヒーレンスがあるということです。うーん、結構ありますね。あれだけの縞ノイズになるのもわかる気がします。





さて、この動画の作り方です。今回縞ノイズを時間的にみる目的でしたが、このやり方覚えておくと色々応用が効きそうです。基本的に、PixInsightを使います。

1. 普通にBatchPreprocessing 処理などで進めます。
2. master以下のregsteredフォルダに入っている、位置合わせまで終わって、Integrationする寸前のファイルを使います。ここまでは普通にDebayerしてStarAlignmentでも構いません。
3. Blinkでそれらのファイルを開きます。
4. とりあえずは、デフォルト機能の再生ボタン（右三角）を押すと確認できますが、順に動画のようになるように見せるだけです。オートストレッチもできるのでみやすくなります。カラーバランスが悪い場合は、RGBのリンクをオン／オフする「鎖マーク」のアイコンを押してください。
5. Previewで一部を切り取るとその部分だけ拡大して見えます。
6. それをBlink画面の右下の一番右端の撮影開始マークアイコンで動画にします。
7. ffmpegがない場合は別途インストールしてください。
8. ffmpegがインストールされていても、実行ファイルをフルパスで入れないとダメでした。/usr/local/bin/ffmpegとかいうことです。
9. オプションは秒20コマのgifファイルにしたかったので、 -y -r 20 -i Blink%05d.png Blink.gifとしました。

このように結構簡単に動画を作ることができます。



もう一つ例です。TSA-120でM42を撮影した時のものです。約30分くらいの撮影時間で、枚数は14枚です。これはディザーもそうですが、ガイドさえもしてないので赤道儀の極軸の精度が悪くてずれていってしまっているものです。上のバラ星雲のように画像の一部ではなくて、ほぼ全体像を示しています。解像度はこのブログにアップできるように(一画像当たり5MBが制限)落としてあります。


縞ノイズの原因となるクールノイズなどに混ざって、おそらくバイアスノイズに相当する縦線のように見えるノイズも流れていることがわかります。基本的にランダムでないノイズは、全て縞ノイズになり得るだろうことがわかります。

これを普通にスタックすると下のように縞ノイズが盛大に出てくるわけです。




バラ星雲のもそうですが、時間的にこれだけ明らかに変化しているのがわかるのなら、なんとか分離してペラっと一枚皮を剥ぐようにこのノイズだけ取れないですかね？

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今回はAPT(Astro Photography Toos)とPHD2を使って、CMOSカメラでディザーをしながらガイド撮影をします。以前にもAPTを何度か試したのですが、いずれも長続きせず結局使わずじまいでした。



長時間露光撮影をしようとすると、ディザーが必要になります。たとえガイドをしていても、ガイド鏡や鏡筒のたわみなどでどうしても相対的にズレが生じてしまい、視野が1時間とかのオーダーだとかなりズレていってしまいます。その結果何が起きるかというと、画像処理の段階で盛大な縞ノイズ（縮緬ノイズ）に悩まされるわけです。前回の記事で紹介した4日間撮影したバラ星雲も、初日のガイドなしでは以下のような縞ノイズが画面全体に出てしまいました。




この縞ノイズは多少の画像処理ではどうしようもありません。ある程度の軽減はできますが、少なくとも私は最終画像に持っていくまで影響のないくらいにすることができていません。

あぷらなーとさんが以前面白いアイデアで縞ノイズの除去に成功しています。その結果がFlatAidProに反映されているとのことなので、FlatAidProに通すことも一つの解です。無料版でも画像サイズ制限なしで使うことができます。今回実はFlaAidProで試して、細かい縞ノイズは結構きれいに消えたのですが、下の画像のように元画像で恒星中心などのサチりぎみの箇所が、流れたラインに沿って大きなスクラッチのようになってしまったので、今回は諦めました。


なんだかんだ言って、縞ノイズを確実に解決するのは、ソフト側で苦労するよりは、今のところディザーが一番手軽なのかと思います。

さてディザー撮影ですが、一眼レフカメラの場合は、私は6DなのでBackyard EOSを使うことで、PHD2と連携してディザー撮影が簡単にできます。しかしながらCMOSカメラはこれまでほとんどSharpCapですませてきて、せいぜいlivestackで短時間撮影を重ねたくらいで、大した長時間撮影はまともにはしてきませんでした。今回COMSカメラでどうやってディザーを実現しようか色々と考えてみました。



最近のSharpCapはディザー撮影もサポートしていますが、なぜかこの機能livestackの中でのみ動きます。少し試したのですが、どうもまだこなれきっていないようで、ディザーをするタイミングを「何秒ごと」としか決められないようです。

ディザーのスタート自身は、そのフレームの撮影が終わるまで待っててくれるらしいのですが、ディザーをしている最中もカメラは動いていて撮影はし続けているようです。その間に撮影した画像はぶれてしまうために捨てざるを得ません。ディザーが止まって、そのフレームの撮影が終わってから改めて撮影を始めたフレームがやっと使える画像になります。マニュアルによると、ディザーの際中の画像はlivestackでスタックされることは無いと書いてあります。逆にいうとやはりディザー中も撮像は続けられていてその撮像時間を一枚だけ変えるとかはできないので、無駄になるとわかりつつもディザー後その画像の撮影終了時間が来るまで待つしかないということのようです。

具体的には、livestackの中の機能で、個々のフレームを全て保存するというオプションがあり、これをオンにするとlivestackモードでも通常の撮影のように使うことができます。問題は、短時間露光撮影ならまだそこまで無駄にはならないのですが、例えば5分とかの長時間露光をすると、数十秒のディーザーのために丸々5分の画像を取り終わるまで待って、次の画像を使うことになります。なのでディザーしている時間以上の露光時間で撮影する時には、撮影効率は必ず50％以下になってしまうというわけです。

基本的にはSharpCapのディザーはlivestackの中の一機能だけの役割で、せっかくスタックした画像をディザーで乱さないための機能ということになります。

うーん、さすがにこれはもったいないです。もっとうまいやり方があるのかもしれませんが、少なくとも私にはうまい回避方法が見つかりませんでした。何かいい方法があったら知りたいです。

とりあえず今回はCMOSカメラでの長時間露光をする必要があったので、この時点でSharpCapでのディザー撮影を諦め、兼ねてから使ってみたかったAPTに、少なくともCMOSカメラのディザー撮影に関しては、プラットフォームを移行することにしました。



以前にもAPTのインストールについては書いていますし、日本語でも随所に解説されているので詳しくは書きませんが、ポイントや気づいたことをメモがてら書いておきます。

まず今回の目的で、ガイド撮影のためにPHD2は必須なので、これはインストールしておきます。

PHD2もそうですし、APTもそうなのですが、ソフト間と各機器を相互接続するためASCOM関連のソフトが必要になります。まずはASCOMプラットフォームをインストールしておきます。この際、.NET framework 3.5が必要になります。後でAPTをインストールするときに.NET framework 2.0が必要になるのですが、.NET framework 3.5は2.0も含んでいるのでAPTより先にASCOMをインストールしておいた方がいいです。.NET framework 3.5インストール後は一度Windowsの再起動が必須です。OS再起動後、再度ASCOMプラットフォームをインストールしてみてください。

ASCOMプラットフォームインストールさらに、もう一つ。のちにAPTのplate solvingで赤道儀をいじりたくなるはずなので、各メーカーに合った赤道儀用のASCOMドライバーも入れておきます。

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AZ-GTiの赤道儀モードでのオートガイドですが、昨日までの苦労もあり、本日のテストはすこぶる順調でした。


オートガイドの前に、まず最初は極軸調整です。カメラ三脚にAZ-GTiを載せているので、微動で調整することはできません。そんな時の秘密兵器、タカハシの三脚アジャスター (小)です。


使うのは一つだけです。三脚の脚の一つにこれをかましておけば、Pitch(縦)方向の微動はかなり楽になります。入れる場所は、できるだけ南北方向にある脚です。北のほうでも南の方でも構いませんが、南北軸に平行な脚に入れてしまえば、Pitch自由度のみいじりやすくなります。

Yaw(横)方向は仕方ないので、脚ごとずらします。でもPitchが分離されているのでかなり楽です。

極軸調整で使うのはCMOSカメラとSharpCap。SharpCapの極軸調整機能は現バージョンでは有料版のみですが、古いバージョン2.9だと無料でも使えるはずです。ただし、新しいカメラがサポートされていない可能性があるので注意です。実際のやり方は過去記事を見ていただくとして、少しだけ重要なことを再確認しておきます。

• 極軸調整用のCMOSカメラは回転軸の中心にある必要は全くありません。向きさえ鏡筒とそこそこ同じなら、どこにつけてもいいです。これは無限遠を見ているからに他なりません。
• CMOSカメラのセンサー面を赤経軸にきちんと垂直にする必要はありません。赤経軸がきちんと極軸方向に向いた時に、北極星がカメラの画面内に入っているくらいの精度で十分です。あまりずれていたら直すくらいで、見ている天の極の中心がカメラで見ている画像の中心と一致する必要も全くありません。これも無限遠を見ているからに他なりません。

というわけで、カメラの設置精度は結構適当でいいということですが、たまにこのことをきちんと理解していなくて、無駄なところに精度と時間を費やしている方がいます。楽ができるところはきちんと楽をしましょう。

さて、今回の極軸調整で気づいた点です。まあ、ふだん普通の赤道儀ではいつもやっていることなのですが、カメラ三脚を使っての極軸調整はSWAT以来久しぶりなのでという意味です。

• ASI290MMはモノクロカメラでPolar Align時の星の認識率がかなりいい。カラーCMOSカメラよりはるかにいい感じです。
• 今回は極軸調整、電子ファインダー、オートガイドの全てを焦点距離50mmの安価なCマウントレンズで行いました。50mmくらいがちょうど良さそうです。
• ピッチの微調整が三脚アジャスターのおかげで本当に楽でした。
• ヨーは脚をずらして合わせましたが、ピッチが楽に決まるので、ヨーの合わせこみが多少不便でも楽に合わせ込むことができました。

極軸合わせに使った時間は結局ほんの数分でした。精度ですが、下の写真のように余裕で1分角を切ることができました。



まあ、本当の精度は大気の誤差とかもあるのでわかりません(最近のSharpCapではこの誤差も補正ができますが、私はめんどくさいのでやっていません)が、数分間の撮影では全く問題ないくらいの精度になります。実際の精度は機材の方の、特にperiodic motionで制限されてしまいます。

極軸調整の誤差と製造のズレ具合は、以前簡単な評価方法を考えたので、このページを参考にしてください。今回の場合0.5分角くらいで合わせているので、8分間露光しても星像は最大1秒角程度しかずれません。これが画面上でどれくらいのズレになるかというと、これも以前簡単に評価していて、今回使っているのが

焦点距離350mmで、センサー素子が4.5um

くらいなので、自分の覚えやすい基準の「焦点距離600mm、4umのセンサーで1素子あたり1.5秒角」から、センサーの1素子あたりの画角は


くらいになります。上の8分間で1秒角のズレと合わせて、24分間で1ドットのズレとなります。もう十分すぎるほどの精度ですね。SharpCapを使うとこれくらいの精度を簡単に出すことができるので、とても便利です。


さて次は、初期アラインメント。ここでやっとAZ-GTiの電源を入れて接続です。この時点ではPCでもスマホでもタブレットでも、Syn Scanアプリが入っているものならなんでも構いません。極軸は相当精度よくあっていますが、赤経の初期位置と、赤緯の初期位置が不定なので、それを教え込むために初期アラインメントをする必要があります。でもAZ-GTiのアラインメントのアルゴリズムがブラックボックスなのでで、どの方法を選ぶかちょっと迷います。原理的には2スターアラインメントが最低必要な気がするのですが、うまいアルゴリズムなら1スターアラインメントでも赤経赤緯同時に教え込むことができる気がします。まあ不明なので、とりあえず1スターアラインメントでやってみて、ダメなら2スターアラインメントでやり直せばいいだけの話です。もっと言うと、極軸はあっているので、自動導入しなければ初期アラインメントは必要ありません。

実際には1スターアラインメントで、FS-60CBにつけたASI294MCの映像をSharpCapで表示して、天体が真ん中に来るようにアラインします。その際、極軸合わせで使ったASI290MMは電子ファインダーとして使うと、楽に鏡筒に導入できるかと思います。アラインメント成功後、その後の自動導入ではセンターにほぼ希望の天体を入れることは繰り返しできました。でもこれがたまたまなのか、はたまたこれで十分なのかはまだ検証できていません。


さて、最後はオートガイドです。今度はきちんとPCからAZ-GTiを接続していなくてはいけません。カメラ2台を昨日やったUSB2ケーブルを使って接続します。PHD2でASI290MM (今度の役割がやっとガイドカメラになります)に接続します。この時点でカメラが2台繋がっているので、きちんと選択してどちらのカメラをガイドカメラにするかを指定しなくてはいけません。昨日準備の時に試したように、カメラを接続して、マウントを接続すれば準備完了です。露光ボタンを押して、ガイド星を選択し、ガイド開始ボタンを押すとキャリブレーションが始まるはずです。全てうまくいくと、下の写真のように、きちんとWi-Fi経由でAZ-GTiがPHD2から操作されて、キャリブレーションされている様子がわかります。後ろの画面で星像がL字になっているのがその証拠です。



キャリブレーションが終わると、自動的にガイドが始まります。結果は以下のようになります。


RMSで1.7秒と1.4秒なのでざっくり2秒以下にはなっています。ピークは4.7秒と5.2秒と少し大きいですが、すでにRMSで0.15ドット以下となっていて限界に近いので、これ以上は50mmというレンズの焦点距離を伸ばさなければ無理でしょう。でもピークでさえ1ドットちょっとくらいの揺れなので、これくらいの精度でちょうどいいのかと思います。

たったケーブル2本でオートガイドまで実現しました。AZ-GTiの電源も乾電池なので、そのケーブルさえもありません。ものすごくシンプルです。StickPCと極短のUSB2ケーブルを使えばさらにシンプルになりそうです。



さて最後にちょっとした失敗を。下の画像はオートガイドをしながら、M31をSharpCapで30秒露光で7枚Live Stackしたものを、PixInsightでオートストレッチだけしたものです。


まず、極軸の精度がいいのと、ピリオディックモーションはもっと長い周期で出てくるので、そもそもこんな短い露光時間でガイドの検証をしようと思っても全然星像は流れません。少なくとも10分くらいかけて、スタックとか無しでやるべきでした。それに気づいた時にはすでに空は曇りはじめていました。

もう一つ、ガイドが原因では流れなかったのですが、四隅が完全に流れています。純正フラットナーはつけているのですが古いタイプのもの。CMOSカメラなのでバックフォーカスがあっていない可能性もありますが、けっこう流れるんですよね。星フェスで見たタカハシの新しいフラットナーの画像が四隅もすごく綺麗だったので、やっぱり新しいフラットナー欲しいです。レデューサーも欲しいけどこっちが先かな？

• AZ-GTiのファーストテスト
• AZ-GTiの赤道儀化(その1): ハードウェア編
• AZ-GTiの赤道儀化(その2): ソフトウェア編
• AZ-GTiの赤道儀化(その3): 極軸調整とオートガイド
• AZ-GTiの赤道儀化(その4): Stick PCでのガイドとTips