FSQ85ed をオートフォーカス化する の 巻 その３

では、実際の天体にEAF(オートフォカッサ)でフォーカスを合わせてみましょう。

この時期、いつも、Balcon がフォーカスを合わせているフォーマルハルトを導入します。正確なフォーカス合わせのために、オートガイドを行い星像を視野で動かないようにしました。

 

マニュアルフォーカス

まず、オートフォーカッサ(EAF)を使って、マニュアルで合わせてみます。マニュアルで合わせる場合は、画面左にあるフォーカスコントローラーで、合わせます。上から微動／粗動の切り替え・中央のステップ位置を挟んで、移動矢印、オートフォーカスとボタンが並んでいます。

ASI air  proには、フォーカス合わせを支援するモードがあるので、Previewから、Forcusにモードを変更します。

緑のROI (Region of Intarest: 関心領域)ボックスを比較的小さく写る暗い星に合わせて、更にフォーカスを追い込んでいきます。

左のプラスボタンを押すとROIが更に拡大されて、フォーカスを更に追い込んでいきます。フォーカスを動かしても、画面がぶれないので、快適です。

中央画面に拡大されたROIと右上段に星像の大きさ示すグラフ、左下段ピークの光量を示すグラフが表示されます。星像の大きさは、半値全幅 (はんちぜんはば、full width at half maximum, FWHM)をピクセル単位で測っていると思われます。光量の単位は、Balconには想像もつきません。半値全幅の最小の位置を捉えるように、フォーカスを追い込んでいきます。このくらいなると、シーイングの影響で、星像が揺らぐので、難しいのですが、フォーカス位置は、ステップ1979、星像のFWHMは、2.18pixでピントが合ったとしました。このピント位置での写真はこんな感じ。

 

このピント位置で、Balconが20世紀天体少年時代にはなかったバーティノフマスクをかけるとこんな感じ。あの頃は、銀塩写真時代で、ピントは、デジタル写真のようにシビアでなかったです。

オートフォーカス

次に、ASI air  proのオートフォーカスを試してみました。以下に使う数値は、前回、測定した数値を使います。

 

OGPイメージ

FSQ85edをオートフォーカス化する　の巻　その2 - 蒼天在眼　(そうてんまなこにあり)ーベランダで星を見る

ZWOのEAFをASIIair proと接続するには、USBケーブル一本を繋げば完了です。ところがここで問題発覚。ASIairpr...

FSQ85edをオートフォーカス化する　の巻　その2 - 蒼天在眼　(そうてんまなこにあり)ーベランダで星を見る

 

 

フォーカスボックスの一番下は、オートフォーカスボタンです。カメラのように、全くピントが合っていないところから、自動で合わてはくれません。大雑把にピント合わせをしてから、使うようです。工場出荷状態では、粗動30ステップ、微動は10ステップで設定されていましたが、微動の10ステップは、移動量が42.5μmにもなってしまいfsq85ed の焦点深度、31.8μmを飛び越してしまいそうですが、そのままで、行ってみましょう。

AF(オートフォーカス)ボタンを押すと画面が変わり、丸に右向き三角のスタックボタンに触れると、後は、フォーカスが合うまで介入の必要はありません。

自動で、星を選んで、2秒露出を繰り返して、星像のFWHMを取得しながら、横軸にステップ位置、縦軸にFWHMをプロットして、下に凸の近似曲線を描いていきます。

近似曲線が完成したら、最小値付近を細かに移動しながら最小値を見つけます。FWHM2.75pixが最小値ということになってフォーカス位置は、1993でした。

マニュアルで合わせたFWHM =2.18、フォーカス位置1979とは、14ステップ、59μmの差です。

次に、もう一度粗動10ステップ、微動3ステップでオートフォーカスしてみます。3ステップ(12.8μm)なら、fsq85ed の焦点深度31.8μmの範囲内に2点は、入るはずです。結果はFWHM=2.59、フォーカス位置は、1982で、マニュアルフォーカスとは、3ステップ差(12.8μm)でした。星像は、シーイングの影響で、かなり変動しますが、焦点距離は、かなりマニュアルと近い値でました。今後の設定は、微動3ステップ、粗動10ステップでいくことにします。

これ以外に、バックラッシュも値を入れることができるのですが、いつも0に戻ってしまいます。焦点距離と同じようにASI air  pro が測定した値で、入れ替えをしているとしたら、高橋製作所の工作精度は素晴らしいです。

EAFは、環境温度も測定できます。温度がピントに与える影響は、主に、鏡筒の熱膨張、空気密度の変化による屈折率変化、ガラスの膨張によるレンズの変形などが考えられますが、一番影響があるのは、鏡筒の膨張収縮でしょう。鏡筒を構成するアルミニウムの膨張率は2.38×10^-5(1/℃)です。450mmでフォーカスが合っていたとすると1℃の温度変化で、10.7μm伸び縮みします。3℃の変化で、FSQ85edの焦点深度を超えてしまうことを考えると、環境温度が2℃変化したら、焦点を再設定したほうがよさそうです。

最後にオートフォーカスで撮影した。オリオン座アルニタク周辺です。

今回は、バーティノフマスクの付け外し以外は、導入から、オートガイド、フォーカス合わせ、撮影、全てを温かい部屋の中で行いました。もう、国立天文台三鷹キャンパスから、ハワイ、マウアケナ山のすばる望遠鏡を動かしている気分です。極楽、極楽。

FSQ85edをオートフォーカス化する の巻 その2

ZWOのEAFをASI I air  pro と接続するには、USB ケーブル一本を繋げば完了です。

ところがここで問題発覚。ASI air prp にはUSB2.0が、2口、USB3.0が2口ありますが既に全部埋まっています。カメラにUSBハブが内蔵されている冷却カメラは問題ないのですが、非冷却カメラと組み合わせて使うときは、別途USBハブを用意しなけれなりません。

Amazonから、「野菜たっぷり塩タンメン」1杯分の価格のUSBハブを購入しました。　ガイドカメラとGM8赤道儀通信用のケーブルを引っ越して、USB2.0の本体コネクタを一つ空けました。

EAFの消費電流はマニュアルが改訂されていないので不明ですが、ひとつ前の12V電源のモデルは0.5Aと大きいので、このモデルもかなり大きな電流が要求されると思われます。したがって、EAFのケーブルは、ASI air  pro本体に直接接続する方が良さそうです。ハブと本体は。粘着ベルクロでハブを固定しています。

 

次にEAFの動作を検証してみました。ASI air proに接続すると、EAFの設定画面に入れるようになります。

現在位置が　current にステップ値で表示されています。gotoに値を入れると、その値の位置にドローチューブが移動ます。

 

ステップ値と、ドローチューブの繰り出し量を調べてみました。一番縮めたときに重なるところに合わせて鏡筒側と、ドローチューブ側に目印のビニールテープを貼って、ノギスを当てて10分の1mmまで測定します。

ノギスが入るところから、ドローチューブが伸びきるところまで、測定したのが下のグラフです。

デフォルトの設定では、伸びるにしたがって、ステップが減少していきます。　設定でreverse スイッチを入れれば、逆転できると思いますが、面倒なので、デフォルトのままにしています。グラフの直線性は、ドローチューブの工作精度とステッピングモータの回転角の精度に依存しますが、どちらにも問題ないようです。回帰直線から求めた1ステップ当たりの移動量は、　0.00425mm 。FQS 85 ed のラックアンドピニオンの減速比では、1ステップで4.25 μm移動することになります。　距離分解能は、8.5 μmと見ておけばいいでしょう。

ASI 294 mc  pro と併用する場合、センサのピクセルサイズが、4.63μmとして、許容錯乱円直径(δ)をその半分とすれば、焦点深度は　2ε = 2・δ ・F  で計算されます。　FSQ85eDの場合、F =5.3なので、焦点深度は、24.5μmになります。理論上は、無事に焦点深度内に、ドローチューブを移動できそうです。

もうひとつBalconが所有しているASI  224mcのピクセルサイズは、3.75μmなので、こちらの焦点深度は、19.9μmです。厳しくなりますがピントは、なんとかギリギリ合わせられると思います。

一方、許容錯乱円直径を、FSQ85edのスポットダイアグラムから求めると、視野の中心で、95%の光量は、直径12μmのディスクに収束するようなので、許容錯乱円直径はその1/2の6μmとして、焦点深度は、31.8μmと計算されます。これならEAFは余裕で、焦点を合わせられると思います。最近のセンサの分解能は、望遠鏡の性能を超えているの実感しました。

Balconが、20世紀天文少年の頃、銀塩フィルムの許容錯乱円(直)径は、30μmと言われていました。F5.3の焦点深度は、160μm、0.16mmもありました。最近のCMOSカメラの、フォーカス合わせが、いかに厳しいかよく分かる結果です。　特に、F値の小さい明るい鏡筒では、手動で焦点を合わせる場合、細心の注意が必要と思われます。

次回は、実際の天体にフォーカスしてみます。

 

FSQ85edをオートフォーカス化する の巻 その1

FSQ85edを購入してからの懸案だったオートフォーカス化が終わりました。なぜ、懸案だったかいうと、改造は、製品保証を無効にするかもしれないので、保証期間が過ぎてからしようかなと思っていたのと、いくつかの疑問があったからです。

Q1: 合焦つまみの外し方

Q2:オートフォーカスユニットを取り付けた後に、指で合焦つまみを回してピントを合わせることもできるのか

 

ZWOのオートフォーカスユニット、EAFのタカハシのFQSシリーズへの設置方法は、取り付け金具を販売している共栄産業さんサイトに写真入りで出ているのですが、なぜか、合焦つまみの外し方の情報がありませんでした。

https://www.kyoei-osaka.jp/SHOP/zwo-eaf-atm.html

これが分からないと、先に進めません。というわけで、ZWO のオートフォーカスユニットEAFとFSQ用の取り付け金具は、中に浮いた形になっていました。

あはは、塩漬け中に、箱が焼けてしまいました。

ところが、冬が近づくにつれて、ベランダに長くいるのが辛くなってきました。

また、老眼の身で、慣れない液晶画面を覗き込んで、ピントの山を追い込むのも難しく感じるようになりました。

暖かい居間で、お気楽に撮影できればいいなということで、FSQ85eへの取り付けに本腰を入れることにしました。

Q1の答

FSQ85edの合焦つまみは、2つのイモネジで固定されています。このイモネジは、緩み留めで、緩まないようにさらに止められています(高橋製作所調べ)。　イモネジは同一サイズで、90度の角度の位置にあります。マイナス、プラスの精密ドライバから始まる長い試行錯誤の結果、イモネジには1.5mmの六角レンチが合うことがわかりました。

緩み留めを溶かす溶剤を滴下してしばらく置いてから、外すのがよいでしょうが、Balconは、何も前処置なしに、力まかせに回しました。良い子は真似をしないように。

 

後は、共栄さんの説明通りに、組み込みます。特に問題なく終了。

 

 

Q2の答

ステッピングモーターを減速ギアを介して合焦シャフトに直結する形になります。思ったとおり、指では回せなくなりました。手動で合焦するときには、オプションのコントローラが必要になります。もう一つ、EAFには5VのUSB電源も必要です。コントローラには、粗動・微動の切り替えスイッチと、ドローチューブを出し入れするためのスイッチが付いています。

Balconは、環境温度を測るセンサが欲しかったので、オプション付きセットを購入しましたが、ASI air  pro と併用するならば、必ずしも必要は無いと思います。ただし、環境温度の変化は、ピント位置が変化するので、温度センサは、あったほうが安心です。特に暖かい部屋で操作しようなんて考えている場合、ベランダの温度が想像できなくなってますから。温度センサだけで、別売されるといいと思います。

次回は、EAFを　ASI air pro で操作するというテーマで記事を書く予定です。

本記事は、望遠鏡の改造を勧めるものではありません。改造には、リスクが伴うので、ご自身の判断責任でお願いします。　仕様は、予告なく変更されることがあります。

ベランダから、お気楽近赤外線フィルタ？で銀河を撮る の巻

前回、いつかは、近赤外線で、銀河を撮ってみたいと書きましたが、ネットサーフィンしていて、偶然に視聴した天文リフレクションさんの「ゲリラライブ・R2フィルターでベランダ電視」というyoutube動画を見て、すっかり火が着いてしまいました。

天文ファンの金銭感覚的には、「マルミのR2フィルタ48mm径はすごく安い」です。あるもので済ます耐乏生活中のBalconが、お昼にちょくちょく食べている“野菜たっぷり塩タンメン”の一杯とほぼ同じ金額で購入可能です。うーむ、近赤外線撮影テストに使ってみたい、「失敗したら、昼飯抜きね」ということで、発注、翌日到着。早い！

色ガラスフィルタです。色素(Cd-S-Se)がガラスに練り込んであるタイプのフィルタで、別名Sharp cut-off  filterとも言われおります。普通は、ローパスフィルタですが、バンドパスフィルタも製造可能です。Balconは、大学の教養課程で、色ガラスフィルタを使って溶液中の物質濃度を測定する比色定量法の実験をしましたが、フィルタ特性とかは、すっかり忘れてしまったので、泥縄で復習いたしました。

一般的特性は、こんな感じ。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　メーカー　ホーム　ページ

透過率50%の波長をカットオフ波長と言います。この図では605nmぐらいでしょうか。

カットオフ波長の長い方から、　V-R1,  R2, R3,  O1,  O2,  O3, Y1 と分類されています。マルミのR2フィルタのカットオフ値は不明ですが、一般にR2フィルタのカットオフ値は620〜640nmぐらいだそうですから、可視光を400〜700nmとすれば、赤外線のほかに、眼が赤く感じる可視光をやや透過する赤外線フィルタということになります。Hα(656.3nm)も通してしまいますしね。これが、吉と出るか、凶と出るか。サイトロンのIRPass干渉フィルタは、カットオフ　720nmぐらいですから、きちんとした赤外線フィルタですね。

一方、カメラの方ですが、赤外線感度の高いモノクロカメラを使うのがスジでしょうが、あるもので済まさねばならないBalconは、いつも使っているASI  294 mc  proで挑戦いたします。このカメラの分光特性はこんな感じ。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　メーカー　公表グラフ

 

波長700nm以上の特性は、分からないですが、適当に外挿すると、残っている赤フィルタセンサの感度もピークの半分ぐらいになっている予感がします。

大雑把にいって、可視光の部分の減少分と感度の低下分を考慮すると、露出時間は可視光撮影の4倍で撮影する必要がありそうです。

使用する機材μ180cは、反射光学系なので、赤外線領域でも、理論上収差はないはずですが、フラットナ・レデューサは、屈折レンズなので、補正は可視光基準ですから、赤外線領域で、収差が出る可能性も考慮しなければなりません。結果、ピントが甘くなったり、コマ収差で、星像が歪んだりする悪影響が出現する可能性もあります。

では、ベランダへ出陣じゃ。対象は、前回と同じNGC 253 ちょうこくしつ座銀河です。

フォーマルハウトでピントと赤道儀の較正をして、ゲイン390 2分露出(可視光撮影時は30秒)で、30枚スタックしました。

Balconの感想

ちゃんと、白黒で写っています、やや青みがかっていますが、残っている可視光成分の赤の影響は、あまり感じられません。露出は、前回の４倍の2分間で、ちょうどよかったと思います。

フラットナ・レデューサの効きもまずまずで、周辺部のコマ収差も許容範囲だと思います。μ180cのような入門機でこの性能、高橋製作所、すごいです。

スタック枚数が違うので、単純に比較はできませんが、可視光で、撮影した前回より、背景のsky  glow、(大気散乱光)は大幅にカットされて全体のコントラストは改善しています。しかし、銀河の暗黒帯は可視光より、コントラストが低く見えます。

近赤外線撮影は、暗黒帯の散乱を受けない成分を受光するために、かえって、暗黒帯のコントラストが低下すると一般に言われているので、これをどう克服するかが、今後の課題です。

前回の可視光の写真はこんな感じ。

地平高度が低くなるとスタックエラーが頻発しました。大気の屈折率の擾乱によるシーイングの悪化は、改善しませんでした。よく考えれば、その通りですね。

どうやら、お昼は、抜かなくても済みそうですが、一枚、2分間の露出時間はちょっと辛いので、赤外線感度の高いカメラと、明るい反射光学系があれば、もっと幸せになれそうな予感がします。

おや、どこかで、「ダメダメダメじゃ」と天の声がします。

宇宙の窓を透してベランダから銀河を覗く の巻

Balconのベランダから、銀河を撮影できるか探ってみました。銀河といえば、天の川銀河の次は何と言ってもアンドロメダ銀河でしょうが、残念ながら、建物に遮られて見ることができません。ちょうこくしつ座銀河であれば、地平高度は、低いですが、十一月の初旬であれば、見頃でしょう。

「ちょうこくしつ座」って妙に違和感のある名前は、18世紀にニコラ＝ルイ・ド・ラカーユというチーズの銘柄のような名前の人が命名した星座名で、このお方、子午線の長さを測定するために、南半球のケープタウンに滞在中に南天の14星座の設定を行いました。子供の頃、けんびきょう座とかに違和感を覚えたのは、古代の命名ではなくて、ヨーロッパ人が、18世紀に命名したからだと妙に納得いたしました。

ラカーユ　       wikipedia public domaim

ちなみに、この時代は、地球の形と大きさを決定するために、世界のあちらこちらで、子午線1度の長さを測ることが行われていました。我が国の伊能忠敬の測量の最初の目的も緯度1度の線長を測量することだったようです。

このちょうこくしつ座と、かみのけ座の方向は、銀河座標系(天の川銀河回転面を赤道とする)のそれぞれ南極と北極の方向で、明るい恒星や、光を遮る星間物質が少なく、遠い天体の観測に適していると考えられて、宇宙の窓と言われています。ボワッと写っているのは全て銀河。

かみのけ座銀河団　(アリゾナ大学)

かみのけ座はBalconのベランダからは、見えないので、本日のお題はちょうこくしつ座の銀河です。　ちょうこくしつ座にも、いくつも　銀河が見えますが、その中でも最大のちょうこくしつ座銀河(NGC 253) を狙います。

あるもので済ますことになっているBalconは、今日もミューロン180cに、純正フラットナー・レデューサーを組み合わせ焦点距離1800mmで狙います。地平高度が低いので、地上光の散乱と、シーイング不良に悩まされそうな予感がします。

フィルターは、サイトロンのComet Band Pass フィルターを使用します。メーカーホームページには、「天体の発する主要な4輝線であるHα, Hβ, OIII, SII付近の波長域を透過させ、更に彗星の核や尾のCN, C2, C3付近の輝線も透過し、それ以外の波長域をカットすることで、光害地でも彗星や星雲を浮かび上がらせます。また、短波から長波まで、比較的バランス良く天体の光を透過するため、恒星や星雲のカラーバランスが崩れにくくなっています。」とうたっていますが、連続スペクトルの銀河ではどうでしょうか。

SIGHTRON ホームページより

 

ちょうこくしつ座に向けて星図をたどる場合は、みなみうお座の一等星フォーマルハウトから東へ星をたどるのですが、ベランダからでは、全く見えません。フォーマルハウト周辺で、フォーカスを合わせて、プレートソルビングで、赤道儀の較正をして、自動導入で、視野の中央に導入しました。全くストレスなしに入りました。20世紀天文少年時代にあったらなぁと思うこの頃です。

試写の結果、ASI  294 mc pro の設定は、　Gain 390(最大値) 冷却温度は、0℃、露出は、30秒としました。先に、フラットを取得して、直焦点撮影開始。総露出時間　1時間を目指します。

地平高度が下がるに従って、スタックエラーが頻発して、13分で終了。追尾は、RMS 1.数秒角で推移しているので、主に、シーイングの不良で、恒星位置が動くのではないかと思います。

スタック枚数が少ないのでザラザラですが、バルジ周辺のリボンのような暗黒帯が確認できます。色の感じは、赤味がかっていますが、このフィルターでは、Hαが、勝ってしまい全体の色味が決まってしまうせいかと思います。

今後の課題は、地平高度の高い南中から撮影開始して、枚数を稼ぐこと。(平日は、仕事があるので、難しいのと、温度順応に時間がかかるので、休日に天候の良い日がありますように)。　シーイングの影響が少ないと思われる近赤外線撮影にもトライしてみたいです。

最後に、上の写真を白黒化してみました。ザラついた感じがコダックのトライXで、増感処理したみたいで、20世紀天文少年の頃に戻ったよう気がして、懐かしい写真となりましたとさ。