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□Meade Deep Sky Imagerによるガイド撮影検討その３ (2006.9.15)
upload 2006.9.17 ■ ガイド鏡の並列装荷
ＬＸ２００のＤＳＩによるガイド撮影の検討は、これまでオフアキシスガイドを前提に行ってきました。しかし、この方法は撮影対象とガイド星の位置関係が適当な配置でなければならず、また、ＤＳＩの感度の限界から７等星以上の明るさのガイド星が必要でした。このような要件を満たす撮影対象は、そう多くはありません。そこでガイド星の選択幅を広げるためにガイド鏡の並列装荷による方法で再試行することにしました。
これまでサブスコープとして使用してきたＢＯＲＧ５０ＥＤでは、焦点距離と集光力の両方において不足しているので、今回別途入手したＶＩＸＥＮのＣＵＳＴＯＭ８０Ｍアクロマート屈折鏡筒をガイド鏡として用いることにしました。これは以下のようなスペックです。
有効径 Ｄ＝８０ｍｍ、焦点距離 ＦＬ＝９１０ （Ｆ＝１１．４）
この鏡筒はオークションなどで中古を安価に入手可能で、私が落札した価格は１万円ほどでした。おそらくＮＰ時代の若干古めの個体ですが、対物セルには光軸調整機構があり、高倍率で星像を観察したときに確認できるエアリーディスクやディフラクションリングの状態から十分な精度を持ち、調整も不要であることが分かりました。ＬＸ２００への装荷はガイド鏡リングを使用しました。鏡筒径９０ｍｍに対して、ガイド鏡リングの内径は９８ｍｍ程度なので、ギリギリという感じです。モータへの負荷を軽減するためにバランスウェイトは必須で、バッテリーも外付けの容量の大きなものを使ったほうが安心です。撮影用のカメラを含めるとトータルでは結構な重量になるので、追尾動作の安定を考えるとこのくらいが限界と思います。念のため、ＭａｘＳｌｅｗＲａｔｅは４まで下げています。
今回の実験では極軸調整は厳密には行っていませんが、基準星として用いたＶｅｇａと北極星を交互に自動導入した場合にＳＰ２６ｍｍアイピースのＦＯＶに両方が入るくらいには調整してあります。実験用の撮影対象としてＭ４５（プレヤデス星団）を選びました。写真視野に全景を収めることは不可能ですが、これなら少なくともガイド星の選定に困ることはありません。
以下の実験は全てＦ６．３レデューサ併用で撮影を行うこととします。
まず、ガイドを行わないで撮影した５分間露光による写真を示しますが、いくつかの特徴のある動きを示しています。
（ａ）は極軸ズレによる南北方向のドリフトで、（ｂ）はウォームギアの加工や組み付け精度に起因した東西方向に生じるペリオディック・モーションです。前者は今回の場合は南の方向に単調にドリフトしていきます。一方、後者は周期的な動きをするはずですが、今回は５分の露光でも１周期に満たないようで、恐らく１周期は１０分弱くらいではないかと思います。このエラー補正のために行う、ＰＥＣトレーニングは最低３０分くらいくらい（３－４周期分くらい）必要でしょう。それにしても大きなエラーです。実は、先週（９／９）にＰＥＣのトレーニングを実施したばかりだったので、少々意外な結果でした。これについては、後に述べます。しかし、このくらい遅い動きであれば、ガイド操作で十分補正可能のはずなので、今回はこのままガイド実験に進むことにしました。
■ガイド方法
ガイド鏡を用いたガイド方法として、以下に示すマニュアルガイドとＤＳＩによるオートガイドに両方を試しました。また、マニュアルでは実効的な焦点距離の違いによるガイド性能の優劣なども撮影された写真から判断します。
マニュアルガイドでは、①Ｍｅａｄｅ純正のレチクルアイピースと②ビクセンＧＡ４ガイダによる２種類で試しています。ガイド鏡とアイピースの焦点距離・見かけ視野・バロー光学系の有無により、前者の最も小さな中心の四角の領域内で３０秒ほど、後者の一番内側の円で６秒、２番目の円で１１秒の実視角度に相当します。ここで主に見たかったのは、合成焦点によるガイド性能の違いです。本来後者についてはＭｅａｄｅＰＬ９ｍｍと３倍バローを組み合わせて合成焦点を稼ぎたかったのですが、過剰倍率とアイピースの出来も幾らか関係してか、星像が見難くなるためＧＡ４としました。主観では、ＧＡ４とクラシカルがＯｒ５ｍｍの方が暗い星までずっと見やすいのです。
一方、③ＤＳＩによるオートガイドでは、ガイド鏡とエクステンダによる合成焦点距離、ＤＳＩのピクセルサイズから、ガイドソフトウェアが表示する目標円の実視角度は２５秒に相当すると思います。
■実験結果
おおよそ予想通りの結果となりました。
マニュアルガイドに用いた①Ｍｅａｄｅ純正のＰＬ９ｍｍレチクルアイピースは、主鏡に対しほぼ同焦点のガイド鏡の使用か、主鏡のオフアキシスガイドを想定した設定のため、９１０ｍｍでは焦点距離が明らかに不足しています。ガイド中に一番内側の四角に星を留めておくことは容易ですが、実際これによるガイドでは星像が流れていることが分かります。
一方、３倍のバローで合成焦点を稼いだ②ＧＡ４によるガイドでは、拡大率が①に対して５倍であるため星像は暗く、また、変動量も大きくなるため、中心円に星を留めておくのは至難の技です。第２円を超えることはありませんが、第１円を逸脱することも多く、実質的には１０秒くらいの変動幅であったと思います。しかし、撮影された写真の星像はほぼかっちり止まっており、十分なガイド性能が得られることが分かりました。
ＤＳＩによる自動ガイドでは、前回の実験の経験から、焦点距離を落とせないことが分かっています。そこで、必要な焦点距離を稼ぐために、最初からＢｏｒｇのコンパクトエクステンダと延長筒の組み合わせで、合成焦点を３倍に拡大して使用することが前提となります。この場合、合成焦点は２７００ｍｍで、主鏡の直焦点とコンパラですが、反面、ガイド星として用いることが可能な等級は市街地では６等星、暗いサイトに移動しなければ７等星は難しいと思います（何れもＤＳＩの露光は0.25ｓの時）。
実験の結果、オートガイド動作自体は前回の結果をほぼ再現し、ＤＳＩのガイドソフトに表示されている目標円を逸脱することはありません。画面上の変動幅（ピクセル数）から実視角における変動幅を見積もると、ＧＡ４によるマニュアルガイドよりも精度的にやや劣るものの、それほど悲観的な数値ではありません。これに対応して、実際に撮影して得られた星像もＧＡ４によるマニュアルガイドの場合とほぼ同等の結果が得られました。
以上で、ようやくＤＳＩを用いたオートガイドによる撮影の目処が立ちました。
以下にガイド鏡の並列装荷とＤＳＩによるオートガイドについて、少し捕捉しておきます。
今回は単純に基本を守ってオートガイドの動作確認が出来たにすぎませんが、Ｍｅａｄｅ製品の総代理店であるミックインターナショナルが主催するディスカッションフォーラムでは、より技巧を凝らしたオートガイドの実施例が報告されています。例えば、miniBORGのような、より小口径で短焦点のガイド鏡とフレーム蓄光型のＣＣＤカム、フリーソフトウェアによるガイダプログラムを巧みに組み合わせた動作例が示されていて、実際にうまく機能しているようです。このような新しいシステムについては、今回のＤＳＩによるシステムで少し撮影実績を積んでから、情報集めをしたいと思います。
次に気をつけておきたいのは、バックラッシュの問題で、これはオートガイドプログラムを困惑させるものです。私のＬＸ２００ＧＰＳ－２５の個体は、ＲＡ・ＤＥＣの両軸ともバックラッシュは比較的小さくて、ハンドコントローラによる操作にも素直に反応してくれます（もちろん、バックラッシュ補正は行っています）。しかし、私が過去に２台ほど触れた８インチの個体では、特にＤＥＣ方向のバックラッシュが大きく、問題と感じました。これらの個体を所有している両名ともバックラッシュ補正は実施済みとのことでしたが、ＲＡ・ＤＥＣの２軸によるオートガイドは困難かもしれません。しかし、このような個体でも、以下の点に注意すればガイド動作は可能と思います。
①極軸は厳密に合わせる必要はないが、大雑把にはあわせておく。例えば、ＥａｓｙＡｌｉｇｍｅｎｔで指示される基準星と北極星を交互に自動導入して、付属のＳＰ２６ｍｍアイピースの視野に入れる程度であれば十分。
②ＲＡ－ＰＥＣは実施しておいた方が無難だが、必ずしも実施しなくともよい。
③ガイド動作をしないで１０分ほどの露光を行い、南北方向のどちらににドリフトするか、その方向を確認しておく。
④ドリフトの状態によって以下の設定を行う。このとき南北方向の動きのみに着目する。 Ａ．南にドリフトする場合、 Select Item: Setup: Telescope: Dec. Guiding: North Only Ｂ．北にドリフトする場合、 Select Item: Setup: Telescope: Dec. Guiding: South Only Ｃ．南北方向のドリフトが僅少の場合、 Select Item: Setup: Telescope: Dec. Guiding: Off
⑤極軸が外れすぎていると、ディフォルトのゲイン設定では、ドリフトを補正しきれないことがあるため、ゲインを１.0まで上げる。それでも、流れる場合は、極軸をより正確に合わせなおす。
■ＰＥＣデータについて
４月初めにファームを４．０ｌにアップデートしましたが、その前にＰＥＣ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｔoolを使ってデータを確認しました。このツールはＰＥＣ情報を読み出したり、リファインするためにＭｅａｄｅが提供しているもので、主な機能は以下のようなものです。
① ＬＸ２００のコンピュータマウントからＰＥＣデータを読み出し・書き込みを行う機能 ② 読み出したデータをグラフ化する機能 ② ＰＥＣ波形に対するシャープ化あるいはスムージング処理 ③ Ｐｅｒｉｏｄｉｃ error補正データのタイムラグを調整すつための波形のシフト機能 ④ PECデータのCSVファイルへのエクスポートあるいはCSVファイルからのインポート
その後、あるアクシデントが元で鏡筒の光軸が大きくずれたため、かれこれ２ヶ月ほどヨシカワ光器研究所に入院させていました。ファームのアップデートによりＰＥＣデータはクリアされていたため、今回久しぶりにＰＥＣトレーニングを実施しました。ファームウェアの更新前後のＰＥＣデータを比較して示します。
4/9に実施したPECトレーニングデータ
9/9に実施したPECトレーニングデータ
ファーム更新前のＰＥＣは、非常に良く機能していました。これは、ＰＥＣトレーニング実施後に６分にわたるノータッチガイドに成功していることが実証しています。しかしながら、今回ＰＥＣトレーニングを実施しているにも関わらず、非常に大きなペリオディックモーションが確認されました。これらの２つの時期のＰＥＣトレーニングデータを比較すると、同じ個体から得られているのものなので、本来同じようなデータになるはずですが、そのようにはなっていません。この原因がファームの不具合によるものか、ＰＥＣトレーニングのミスオペによるものか、今後調べたいと思います。
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