Focusダイヤルゲージとイメージシフト防止金具を製作

早速接眼部に10μm読みのダイヤルゲージを取り付けました。


6mm厚のアルミステーとM6ボルトで固定していますから丈夫です。
鏡筒部のたわみは再現性があるので、この状態で10μmまで
読めます。この接眼部は横ねじ止めのチャチイ物ではなく、リング
クランプとなっています。そのため、大きなフィルタホイールと
φ163mmもある冷却CCDを付けても大丈夫。
締結は全てＴネジです。（横ねじ止めは最低の方法です。）
ダイヤルゲージは工作機械で使っている信頼性のあるモノです。

フォーカスノブを回すとイメージが回転方向にシフトしていました。
原因はラックギアの摺動部ミゾのガタ。K-5ではそれ程気になりま
せんでしたが、ICX285AL(2/3"CCD)では致命的なシフト量です。
そこで回転ズレ防止金具を作って取り付けました。


本当はステンレスかリン青銅で作りたかったのですが時間が無く、
今回は2mm厚のA5052アルミ材としました。ポンチで隙間をゼロに
しています。ガタになったらまたポンチ、でも良いかと・・・(^^♪
M2のタップ位置決めが泣ける作業です。（裏にギアもあるし）

実は昨晩、完璧に有効なデータを集めることが出来ました。
今回の改造無くして、フィルタごとのピント合わせなど出来ません。
特にダイヤルゲージは強力です。

フィルタ厚によるピント位置の違い

フィルタ厚の違いによるピントずれを検証してみました。


＜今のところの結論＞

”フィルタ厚は±10μm以下で製作されたものでないと、
　ピント位置がずれる。”

ということです。

フィルタ厚は、

Hα＝3.01 [mm]
OⅢ＝2.96
S2＝2.95

です。

＜検証実験１＞

Hαでピントを合わせてからOⅢを撮像した場合。（大ボケ）

中心星像＝8 Pixsel X 6.45 μm = 51.6 [μm]
（添付画像 NGC7000_O3_01.fit）

＜検証実験２＞

OⅢでピントを合わせてからHα、S2を撮像した場合。

OⅢの中心星像＝4 Pixsel X 6.45 μm = 25.8 [μm]（バリピン）
（添付画像 NGC7000_O3_05.fit）

Hαの中心星像＝7 Pixsel X 6.45 μm = 45.15 [μm]（大ボケ）
（添付画像 NGC7000_Ha_01.fit）

S2の中心星像＝4 Pixsel X 6.45 μm = 25.8 [μm]（バリピン）
（添付画像 NGC7000_S2_06.fit）

OⅢ = 500.7 [nm] , S2 = 672.4 [nm] の波長差があっても、
厚さが10μmしか違わないので同焦点となっている所に注目です。
一方、Hαには50 [μm] のフィルタ厚差があります。

＜考察＞

・Hαでバリピン（このデータは無いですが）にしてからOⅢを撮像
　した場合、25.8 μmのズレ。

・OⅢで合わせてからHαを撮像した場合、19.35 μｍのズレ。

大面積素子ではPC画面上で縮小表示されますから、一見ピントが
合っているように見えます。
私のICX285ALは常にピクセル等倍表示となって、ごまかしが利き
ません。K-5で一見四隅までシャープに撮れた画像も、中心像は
肥大していました。逆に言うと、APSCで中心像をバリピンにすると、
四隅はコマクラゲが大発生するということです。

私の10cmF6ニュートンのイメージサークルが10mm程度であるこ
とも判りました。全ては”高詳細素子の撮像要求が非常に高い”
ことが原因です。
それから、
定量的な電動フォーカサーの必要性を痛感。
無い場合は最低限デュアルスピードフォーカサーとダイヤルゲージ
による定量化。イメージシフトなんてもってのほかですね。

”高性能な接眼部”
ここにお金をかけることが如何に必要なことか判りました。
そして、現在トップレベルの撮像をされている方々の技術力と
能力はスゴイものだと思いました。更に、D800などの超高画素・
高詳細機で撮像し、これをピクセル等倍勝負出来るシステムが
如何に高価なものになるかも想像出来ます。

更にさらに、
いつまで”ひのきん族”でやってるって話ですが・・・

各フィルタの厚さをマイクロメータで測ってみたら・・・

非常にやりたくはなかったのですが、
各フィルタをマイクロメータで測定しました。
全て米国ORION社の1.25”のものです。

SkyGlowFilter : 2.61 [mm]　←　光害対策フィルタ
L : 2.99
R : 3.10
G :3.15　←　最厚
B : 3.00
Hα : 3.01
OⅢ : 2.96
S2 : 2.95　←　最薄

SkyGlowFilterも同じ厚さだと思ってL画像に使っていました。
これだけ異なると、L画像に含まれている各波長とRGB , Hα ,
OⅢ , S2の単色との焦点ズレは避けがたいですね。
ピントを合わせるたびに、波長別のピント位置はバラバラだった
可能性があります。判明した以上、このフィルタは単独使用か
ダイヤルゲージを組み込んでから使用したいと思います。

さて、問題は基板厚3mmと思われるLRGB , Hα , OⅢ , S2です。

焦点位置ズレ　⊿ｄ＝ｔ（１－１／ｎ）の式より、

Gでは1.075885
S2では1.000231

となり、その差は0.075654　→　75.654[μm]　にもなりました。

各フィルタで焦点位置がズレた光が、もう一回CCDの保護ガラスを
通過するわけですから、更に波長ごとの軸上色収差が追加発生
します。10μm読みのダイヤルゲージを取り付けての実測が楽し
みになりました。

参考資料

飯能こどもキャンプ２０１２！

今年もやりましたよ、飯能こどもキャンプ。
天候不順の日々でしたが、この２日間だけは快晴！（８月１～２日）


テント１４基にこども６０人、大人１５人、手伝いの高校生２０人。


今年も僕の担当はテント。コレ、すんげー大変なんだぞ～


火起こし体験、夜のカブトムシ採り、花火、肝試し、スイカ割り、
理科の授業、水鉄砲あそび、そしてテントで寝る！


まずは高校生のお姉ちゃんがお手本？


おお～着火したぞ


昆虫採集もやったのだ。


夜のカブトムシ採りのための”バナナトラップ”作り・・・う～ん


チョットした楽しみも、目敏く見つけられ・・・


タープのある所がベースキャンプなのだ。


２１時、２３時、１時にカブトムシ採り。
こどもたち、ちっとも寝ません。


しかし、イイ感じに晴れたなあ。


北斗七星、分かりますかね？


自由の森学園の校庭は緑が多くてアメリカのキャンプ地みたい。
タープをこんなにのびのびと張れるなんて幸せです。
昨年は大雨と晴れの繰り返しで大変でしたが、
今年は２日とも晴れ。
お手伝いさんも沢山いて楽だったなあ。
事故が無くて良かった。皆さんご苦労様でした！！

やっぱりフィルタごとに違ったピント位置

どうしても気になって仕方が無いので、ほぼドン曇りながら時々
スポッと雲に穴が空くような夜空でしたがデータを撮りました。

＜結論＞

全てのフィルタでピント位置が異なる。

＜データ＞

Hαでピントを合わせ（すぐに曇るので追い込めずですが）、
そのまま他のフィルタで撮像した。

冷却CCD：ORION StarShoot MonoⅢ
フィルタホイール：ORION Nautilus 7X1.25" FilterWheel
フィルタ：ORION L(SkyGlowFilter) , RGB set , HαOⅢS2 set
撮像鏡筒：10cmF6 Newtonian(コマコレ等無し）
露光時間：各20sec

・前回懸案だったフィルタの表裏は取説通りに戻してある。
・ミラー洗浄と光軸合わせを完璧に行った。（当日）

Hα


L(SkyGlowFilter)


R


G


B


OⅢ


S2（検出点をずらさないと測定すら不可能）


はあ～、
これじゃあピンボケ増産も当たり前ですね。
フィルタはORION純正のセット品だから、基板厚は統一されている。
ここまでずれていると明らかなピンボケ画像となります。
色収差で滲むなどのレベルではありません。
フィルタ交換は電動だし、接眼部はガッチリ固定してスタティック
な状態でしたから、触ってたわむなどの要因はありません。

筒先にフィルタを付けている訳ではないので、当然フィルタ基板に
は斜めに光が入射します。平行平板の光学ガラスに波長の異なる
光が斜め入射する訳ですから、結像位置が異なるのが正しい。
分光器やプリズムは何故波長分解できるのかを考えれば当然。
また、フィルタホイールのフラつきによる位置ズレは±1Pixel程度
でした。（MaxImDLで実測）

では、
皆さんのフィルタワークはどうなっているのでしょうか？
フィルタごとにピント位置が違うのなんて当然じゃん！
ネボケてるのか？　ってことでしょうか。
ググッてもあまり情報がないので、どなたか教えて頂けませんか？

何れにせよ、
接眼部にダイヤルゲージを付けて定量化する以外無いでしょうね。

------------------- 追記 -------------------

コメント欄に記述した通り、並行平面版に波長の異なる光が斜入射
すれば、短い波長ほどピント位置がズレて当然です。
これはプリズムの原理からも明らかです。
よって、

”フィルタごとにピント位置がズレるのは当たり前”

これが結論です。

*** 追記 ***

波長ごとに結像位置が異なるのは当然だけど、
今問題としている程のズレが発生するならば、SkyGlowFilterや
L Filterではまともに撮像が出来ないことになってしまいます。
実は・・・各フィルタ基板の厚さが異なっていたというオチが
付きました。
　　｜
　　＋－－＞詳しくは8月13日の記事へ

LRGB再処理版

7月31日に埼玉県民の森で撮影したNGC7000ですが、
L画像でピントを合わせたのみだったため、RGB画像はボケボケ
でした。そのためにLRGB合成処理をやりませんでしたが、
今日やってみたらなんとか絵になったので貼っておきます。

L:SkyGlowFilter 5X10min , R,G,B 各1X10min , 80min Total

フィルタごとに違うピント位置

NarrowBand にてハッブルパレット的画像を狙っている訳ですが、
どうやらフィルタごとにピント位置が異なるようです。
ニュートン反射なので色収差は無いですが、フィルタ基板と
CCDカメラの保護ガラスを通過する過程でズレている模様。
ORION の NarrowBandFilter セットなので基板厚は揃っている
筈ですが、明らかにHα,OⅢ,S2でピント位置が異なります。

ひとつ気になるのがフィルタの表と裏。
今は干渉膜面が入射光側に来るように設置してありますが、
取説では干渉膜面をCCDカメラ側に向けるように書いてあります。
Nautilus Filter Wheel は共にＴネジが切ってあるので、どちら
にも出来るのです。光学的に考えたら表でも裏でも同じだと
思うのですが、その辺りの記述はありません。

今回のピント。
見た目では完璧に合っていそうです。フィルタはS2。


PintAideで見てみましたが、画像が小さいとこんな感じ。


ところが、画像を大きくすると・・・


検出精度から言えば、大きい画像の方が良いに決まっています。
なかなかこれ以上にはなりませんでした。
ということで、今回は-0.6で妥協しました。
この状態でS2を撮像するとジャスピンでしたが、OⅢではボケボケ、
Hαはまあまあ合っているかなあ～って感じでした。
これでは絵にならないので、結局はS2を6X10min撮像して鏡筒を
動かし、近くの5等星ぐらいの星でFWHMを見ながら再調整し、
OⅢを6X10min撮像。空がどうしようもない状態なので、そのまま
Hαを4X10min撮像。160min Total としました。

で、

やっぱりHαはややボケで星像が肥大していました。ガッカリ。
自動導入機能が無い私の赤道儀でこの作業は辛すぎます。
フィルタを裏返せば良いのですかねえ～？？
ピント合わせでは、ぴんたんさん作のPintAideが大活躍です。
MaxIm DLにもFWHMが出ているのですが小さすぎて見難いのです。
その点PintAideは大きな数字と最小値を知らせるアラーム音が
秀逸です。フォーカスを操作しながらでも十分に見えます。
バーティノフマスク判定機能もスバラシイですが、実際には
FWHM機能が大変使いやすかったです。有難うございます。

と言う訳で、160分も撮像したのにこんなショボイ画像です。


Hαがピンボケなので締りがありません。
それに・・・
何よりも星が殆ど見えていない状態での撮像だったのです。
オートガイドがコケない限り撮像を続けていましたが、アレ？
星が全然見えないよ！的な空。常に薄雲越しの撮像。
流石にOⅢがちっとも来ません。

ややボケのHαを外してS2 , OⅢ , OⅢでやってみました。
120分かけてこんなもんでしたが、ピントは合っています。
OⅢが無いに等しいですねえ。薄雲があると青系はアウトです。


撮影日時：2012年8月7　21:11:04～00:47:04
撮影地：飯能市郊外
星空指数：2点（月明、かつ、薄雲多数）
気温：22℃

冷却CCD：ORION StarShoot MonoⅢ(SONY ICX285AL)
撮像鏡筒：10cmF6 ニュートン反射
フィルタ：ORION Hα , OⅢ , S2 ExtraNarrowBandFilter

露出時間： Hα 4X10min , OⅢ 6X10min , S2 6X10min ,
　　　　　　　160min Total
ダーク画像：3X10min
フラット画像：***
フラット用ダーク画像：***

赤道儀：TS-90S
ガイド：5cm fl=250mm + SSAG + PHD

CCD制御＆RAW現像：MaxIm DL Essentials Edition
画像処理：CS5
処理プロセス：MaxImにてFITS_16bitでダーク減算

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撮像鏡筒はfl=600mmですが、ORION StarShoot MonoⅢ
冷却CCDカメラの撮像素子は対角11.21mm。
35mm換算で2316ｍｍにもなります。
殆どイメージサークルの中心しか使わないのでコマ収差は
気になりませんが、手動での構図決めに難儀します。
ワンショットカラーCCDのStarShootPro V2は大きめのAPS-C
なので814mm相当となり、かなり楽に構図決めが出来ます。
これは、K-5の814ｍｍと同じ広さです。

フィルタごとにピント位置が異なるのが避けがたい現実だと
すると、LRGB や NarrowBand の撮像は大変過ぎます。
接眼部には大きなイメージシフトがあるし、
マイクロフォーカサーも付いていません。
問題山積みです。

2点アライメントで合成

昨晩帰ろうと思ったらなんと快晴！　うっそだろ～
晴れる予報なんて無かったじゃないか。
晴れたからには撮らねばなるまいって訳で、飯能市郊外の仕事場
庭にてHαで3カット、OⅢで2カット撮影。その後ベタ曇りへ。
結局たいしたモノが撮れなかったけど、今回、構図だけは決まって
いた。

Hα 3X10min = 30min Total（左が北です）


撮影日時：2012年8月6　22:23:49～23:10:24
撮影地：飯能市郊外
星空指数：5点（ほぼ満月、かつ、薄雲多数）
気温：24℃

冷却CCD：ORION StarShoot MonoⅢ(SONY ICX285AL)
撮像鏡筒：10cmF6 ニュートン反射
フィルタ：ORION Hα ExtraNarrowBandFilter

露出時間： Hα 3X10min
ダーク画像：県民の森からの使い回し。
フラット画像：***
フラット用ダーク画像：***

赤道儀：TS-90S
ガイド：5cm fl=250mm + SSAG + PHD

CCD制御＆RAW現像：MaxIm DL Essentials Edition
画像処理：CS5
処理プロセス：MaxImにてFITS_16bitでダーク減算

-----------------------------------------------------

これじゃあ寂しすぎるので、7月31日に埼玉県民の森Ｐで撮った
画像を2点アライメントで合成。構図があまりにも異なるため、
重なった部分だけを切り出してあります。

Hα (2X10min + 1X30min) + (3X10min) = 80min Total

PintAideによるバーティノフマスクデータの評価

ぴんたんさん作のPintAideというソフトウェアがあります。
http://figomura.ddo.jp/shinyadoraku/
FWHM値を検出して数値化したり、バーティノフマスクの画像から
ピント位置を定量的に判断できるスグレ物ソフトです。
有難く使わせて頂こうと思い、まずは7月31日のテスト画像で
実験をやってみました。

インフォーカス（ピクセル等倍）_20sec


アウトフォーカス（ピクセル等倍）_20sec


ジャストフォーカス（ピクセル等倍）_20sec


PintAideで評価する画像は水平・垂直を避け、斜めにしないと検出
しない仕様となっています。上画像程度の傾きでは検出しません。
今回は実験なので画像自体を時計方向に20度傾け、30度程度と
しました。現場ではバーティノフマスクの画像が傾いて撮像される
ようにしなければなりません。






”検出点表示”機能が便利です。
どのラインを検出して計算を行ったのかが、ハッキリとします。
0.0を目指して調整をする訳ですが、0.3以下になると目見当では
無理だと思います。そこを数値化出来ることはとても有難い。
世の中頭の良い人がいるものですね。
感心致しました。

実は7月31日夜の県民の森Ｐで、作者のぴんたんさんとニアミス
だったようです。2段目にいらしたようで、残念ながらお話は
出来ませんでした。このような気の効いたソフトウェアを提供して
下さっていることに感謝致します。

LRGB合成はピンボケ！

8月1日に撮影したLRGB画像はピンボケでした。
LにSkyGlowFilterを使い、これでピントを合わせたのが間違い
だったようです。当然LRGBはセット品なので同厚ですが、
SkyGlowFilterは違うようです。スペックシートにフィルタ厚
が記載されていないため、今日の時点では分かりません。
Hα,S2,OⅢもNarrowBandセットなので同厚だと思います。

カッコ悪いので小さい画像で・・・

SkyGlowFilter , 5 X 10min


Hα , 2 X 10min + 1 X 30min


RGBカラー合成 , RGB各 1 X 10min


恐れ多くもハッブルパレット（爆）
NarrowBandカラー合成　S2 , Hα , OⅢ各 1X 10min


AOO画像（Hα , OⅢ , OⅢ）


NarrowBandに期待していたのですが、見事失敗に終わりました。
今回は貴重なデータということで良しとします。