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CMOSカメラ考察

今日は、NJP赤道儀を預かっていただいていたI先生のお宅に、引取に伺ってきました。
まだ、星見丸は完成していないのですが、さすがに、そろそろお預かりしていただいて、1年になりますからねー・・
預けていたNJP赤道儀や鏡筒バンドを回収してきました。
年末にハマった、アトラクス用のケーブルも、やはりI先生にあずけていたみたいです(預けたダンボールに記載した目録に記載がある・・)
その後、I先生とは30分程、天文談議。
南半球に行かれた(オーストラリアだったかと・・)そうですが、晴れ間を求めて、少し撮影しては移動して、と5時間も走り回ったそうです。
おかげで赤道儀も持っていったのだけど、固定でしか撮れなかった、とのことですが、しかし、見事な写真でした。
スキャナでスキャンして頂いた写真を掲載しようかと思ったのですが、、、、許可は頂いたのですが、ゴミと反射光で綺麗に取り込みできなかったので、やめておきます・・・
来年の写真展に出すそうですので、お楽しみに!!

これで、機材の8割がたは回収できたと思うので、あとは星見丸ができれば、順次、自宅撮影環境を整えていく予定です。


さて、本題です。
ALICE-IIについて、まだいろいろと悩んでいるところなのです。
いや、まぁ、想定以上の性能があったのはすでに実績として認識していますが・・・
実際に、ラッキーイメージング効果があるのかどうか、ということです。



まず、最初に考えて頂きたいのは、ALICE-IIは画素が粗い、ということです。推定で、6μ強ですが・・
左は、オライオン30cm反射望遠鏡(直焦点だと思います)とASI120MM CMOSカメラで撮像したM57.
右が、ALICE-IIとパラコア2の組み合わせで撮像したものです。
どちらも、ラッキーイメージングで、短時間露光・多数枚で取得したものですが、シーイングの差もあったかもしれませんが、しかし、やはり、ディテール描写に於いては、オライオン30cmF4の光学系に6μ画素の画素ピッチは、粗すぎると感じました。
実際の、エアリーディスクから計算すると、6μはF4の光学系で、ベストマッチだとは思うんですが・・・、処理の問題もあるのかもしれませんが、やはり自分の経験では、F値=画素ピッチ の場合に最高の性能を引き出せると感じています。
あくまでも、経験則、ですが。
惑星写真をやっていると、カメラの画素ピッチが変わると、処理方法を変える必要があることも解っていますので、今の方法を改めて、より良い方法を模索すれば、ALICE-IIでも、ASI120MMに迫るディテールを描出することは可能かもしれない・・と、いうことは、取り敢えず、自分の実力不足は棚上げして記しておきたいと思います。

画素ピッチが細かい方が、ディテール描写が良かった(でも、細ければ細かい程良いわけではないですよ!?)、という例を念頭においてもらって・・・・

ボクが、オライオン30cm反射望遠鏡を活かす上で、SXVR-H694を選択したのは、当時としてはそれ以外の選択肢がなかったこともありますが(実際に、もし出ていたら、ICX814ALGをチョイスしたと思います。直焦点ないし等倍コマコレクターで使うにはベストマッチングでしょうから・・・)、ICX694ALGの画素ピッチが、4.54μ。オライオン30cmF4にパラコアⅡを使った合成F4.6ですからね。
系外銀河のディテールを抽出するという観点からは最高の組み合わせになるから、です。
実際、オライオン30cm+パラコアⅡ+SXVR-H694の組み合わせは、素晴らしい性能を発揮して、多大な戦果を挙げてくれました。


冷却CCD vs CMOS ラッキーイメージング M16

ハイライト部分は冷却CCDカメラの方がキレが良いのですが、その部分は総露出時間の違いかと考えます。
暗黒帯のディテール描写の差が大きいのは処理の問題もありそうですが・・・
なんとも、悩ましい結果ですね・・・
光学系は、同じ、オライオン30cmF4にパラコアIIで、1380mmF4.6(望遠レンズならバケモノですね)
冷却CCDの総露出475分 CMOS 98分54秒

CMOSの方がノイジーなのは、やはり短時間露光・多数枚で、総露出が短いから、です。
同等の露光時間に伸ばしたら、ほぼその点は解決するであろう(と、簡単には言えますけどね、処理枚数が増えるということ・・です)
時期的には、ほぼ同時期、撮影場所も同じぼうらやさん、シーイングの差異はあるかもしれませんが、冷却CCDの方は当然、複数晩の撮像の中から、良いものをチョイスして処理してるので(撮影したすべてのデータを使うことはありません)

なお、賢明な方はお気づきだと思いますが、CMOSの方が、画素が粗いと言っている割に画像サイズが大きいじゃん!と、いうのは、実は、ALICE-IIでは、アンダーサンプリングであることを考慮の上、DSSで、Drizzleで画素数を水増ししているから、です。

どうでもいいですが(いや、本質的には良くありませんが・・)、3年前、2014年に撮像したM16と、今年撮像したCMOSによるM16。表現が変わってません。
処理が安定している(と、いう評価も組写真では頂いてはおりますが・・・)と言えば、そうなのかもしれませんが、しかし、これは、この3年間、進歩がなかった・・と言うことでもあります・・・。
実際、そうなのですが・・・然し、あまりにも類似していて、ちょっと凹みました・・。



冷却CCD vs CMOS ラッキーイメージング M51
左冷却CCD 2015年1月31日撮像 939分
右 CMOS 2016年6月2日撮像 256分26秒

正直に言えば・・。ALICE-IIによるM51は、不満を持っていました。やはり画素が粗いか、SXVR-H694の方が上だったな、と思いこんでいました。
しかし、こうして見比べてみると、ALICE-IIによるラッキーイメージングの方が、ディテールが良く出ていて驚かされました。画素ピッチは粗いのに・・。
しかし、これは、冷却CCDは、1月~2月の撮像で、当然、シーイングは良くなかった。
対して、ALICE-IIの撮影は6月ですからね。シーイングの差もあるかとは思います。が、こうして見比べてみると、
オライオン30cm+パラコアⅡでは最高の組み合わせ、画素ピッチであるはずのSXVR-H694よりも画素が粗い、ALICE-IIの方が、ディテール描写は優れてました。

ただ、総露出時間が長めなのはあっても、淡い部分の表現力はやはり冷却CCDの方に分がありそうです。

ALICE-IIによるM51

とはいえ、淡い腕も、十分に、表現できているので、ALICE-IIによるラッキーイメージング撮像で、十分な成果を出せることは、確認済みではありますが・・・


NGC5907 Star Streams オライオン30cmF4反射望遠鏡 パラコア2 SXVR-H694 冷却CCDカメラ L=427分


ALICE-IIによるNGC5907 オライオン30cmF4反射望遠鏡 パラコア2 L=10秒×118枚 約20分

総露出時間が違い過ぎるので、結論を出すのは早計すぎる面はありますが・・・・
StarStremsの様な超淡い天体については、やはり、1枚あたりの露光時間ありき、だと考えています。
もっとも、この画像だけの比較では、あまりにも、CMOSが可哀想ですが・・
しかし、いくら、積み上げても(コンポジットしても) ゼロは、0、です。
CMOSの露光時間が思った以上に短かったのは意外でしたが、これを伸ばしても、引っくり返すだけの画質が得られるか、と言われれば、恐らくNo(と、自分では判断しています)でしょう。

限界が見えているなら、想像以上の期待も抱かない。
ALICE-IIをどう使っていくか、どう活かしていくか、その判断も十分にできるだけのデータは得られていると思うので、、、
そう考えると、やはり、理想は、遠征でのオライオン30cm反射望遠鏡+SXVR-H694冷却CCDカメラと、自宅でのALICE-II、あわよくば、そのコラボレーション・・・(淡い部分は遠征+冷却CCD、ハイライトはラッキーイメージング)かなぁー・・・。
だいたい見えてきましたので、後は、その為の環境整備かなぁー・・と思っているところです。

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コメント

No title

UTOさんのカメラや機材の記事は、いつも何度も読み返して勉強させてもらってます。
私の場合、銀河狙いでF8のRC鏡筒ですから、F値=画素ピッチと考えると選択肢か難しそうです。F8暗いですし、やっぱり鏡筒を大きめのF5ニュートンにするべきか・・なんて妄想が捗ります。

冷却CMOSならある程度露出も延ばせるでしょうか?ハイライトはそのままラッキー的に狙えるのでは?なんて思いますがいかがでしょう。

No title

> kaienさん、こんばんわ。
そう仰っていただけると、嬉しい限りです。初期の頃の冷却CCDカメラ選びは、画素ピッチに対してかなり真剣な議論があり、
神保さんの
http://www2u.biglobe.ne.jp/~j_world/fovc2.htm
を使って計算しては、自分のカメラにベストな冷却CCDカメラはどれか!?悩んだものです。
エアリーディスク直径が画素ピッチより大き過ぎる場合は、天体望遠鏡で過剰倍率をかけて見るのと同じで、像が暗くなってボケるだけですから・・

ところが、
1)エアリーディスクは波長に依存すること
2)画像処理で、シャープ系の処理が入ること(デジタル現像のエッジ強調含む)
の2点から、個人的な許容値は、画素ピッチ=F値 という経験則を得ております。

No title

F8ですが、どのみちカメラを更新されるのであれば、ビニングして使ってみるというのも一つの選択肢かと思います。
もっとも、CMOSカメラはデジタルビニングとなるので、後処理で、ステライメージのソフトウエアビニングを使う事をお勧め致します(どちらも結果は同じ・・というかダークを引けば、ビニングで撮る方が悪化します。計算上・・)

冷却CMOSについては、仰る通りでして、QHYだったかZWOのサイトでも記載がありますように、露出を伸ばして、従来の冷却CCDの様に使ってもいいですし、ラッキーイメージング的なチャレンジングな使い方をしても良いです。
ただ、冷却CCD程、伸ばす必要はなく、2,3分で、20枚以上(ディザガイド必須)で撮ると良いかなと考えています。
ビット数が少なく、固定パターンノイズがあるので、その対策(ずらして多数枚)は必要かなと思っています。

以上、ご参考になりましたら、幸いです。

No title

UTOさん、ありがとうございます!
仲間も無くて独学?で勉強中なので、とても嬉しくありがたく思います。

なるほどビニングですか!鏡筒がF8ならば、4μぐらいの画素ピッチの物を選べば良いわけですね。例えばASI1600MM-Coolなら画素ピッチ3.8μなのでビニング前提として、波長でエアリーディスク径がかなり変化することを考えてもちょっと細かすぎる・・のかな?

なんだが俄然モノクロの冷却CMOSが魅力的になってきました。
まだ資金調達に時間がかかりますので、楽しみながら勉強してみます。

No title

> kaienさん,こんにちは。
そうですね、ASI1600MM-Coolで、ちょうど良いくらいだと思いますよ。ソフトウエアビニングしても400万画素ありますから、クローズアップ撮影なら十分な画素数が残るのもポイント高いですよね。
お手持ちの望遠鏡で使ってみて、不満が出て来るようになれば、別の望遠鏡かカメラを考えれば良いかな、と思います。

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プロフィール

UTO

Author:UTO
子供の頃、図鑑で見たパロマー天文台の天体写真に憧れて、天体写真を初めて幾星霜・・
デジタルカメラの進歩によって、当時のパロマ天文台の写真を超える天体写真がアマチュアでも撮れる時代になりました。

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