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ビームスプリッタ効果検証ごっこ

★苦心の末,運用に成功した『珍パーツ』

ようやく、惑星にも星雲にも利用できることが分かった「LRGB同時露光用ビームスプリットシステム」ですが

f0346040_14514600.jpg
f0346040_02403921.jpg


そもそも、
「ぶっちゃけ、撮影の効率は良くなっているのか?」
という根本的な疑問について『検証ごっこ』してみました。

つまり、
MC単独で運用するよりも
「同じ運用時間で良い絵が撮れる」
か、もしくは
「同じ絵を撮るための運用時間が短くて済む」
というメリットが感じられなければ意味がないということですね。


★ビームスプリッタ構成図公開♪

メインパーツのビームスプリッタとフレームは新調したものの、他の部品は基本的に手持ちの『あまりパーツ』を組み合わたものです。
そのため『無理矢理感』が漂う構成ですが、そこは笑ってスルーしてください。

f0346040_17213736.jpg

 ①EdmundOptics キューブ型ビームスプリッタ(分割比50:50)
 ②EdmundOptics Tマウントビームスプリッタホルダー
 ③EdmundOptics Tマウント両オスリング
 ④BORG M42P0.75-M57変換リング 7522
 ⑤BORG M57/60延長筒S 7602
 ⑥BORG M57回転リングDX 7352
 ⑦BORG 2インチホルダ-SⅡ 7504
 ⑧ZWO ASI1600MM-COOL
 ⑨BORG M57-M36.4 AD 7522
 ⑩ケンコー ACクローズアップレンズNo3(52mm)
 ⑪BORG M57-M57ADⅢ 7459
 ⑫BORG M57-M57AD 7457
 ⑬BORG M60-M57AD 7901
 ⑭アイダス LPS-P2フィルタ(52mm)
 ⑮BORG M42ヘリコイドT 7839
 ⑯BORG M42P0.75-M57AD 7528
 ⑰NEEWER マクロエクステンションチューブニコン用(の一部)
 ⑱ZWO ASI1600MC-COOL

※あくまで暫定的に組んだだけで、実際には上記の組み合わせには複数の問題点が残っています。

f0346040_14415879.jpg

★ざっくりと効果を予測すると・・・・

 ①光束を2分割しているため、通常の撮影の2倍の露光が必要になってしまう
 ②ただし、一方の光を(MCよりも感度の高い)MMで受けるため、総露光時間は減るかも知れない
 ③MMの高解像度を活かすには、VMC260Lの焦点距離は(シーイングの影響で)長すぎる

また、昼間に実写してみた感触だと、MMはMCの約2倍の感度を有していることが分かったので、ビームスプリッタを用いて、MMとMCの同時露光を行った場合には、
MCの感度をPとすると

 (P × 1/2 ) + (P × 2 × 1/2)
  MCの運用感度      MMの運用感度

 と考えて、トータルでおよそMC単独の1.5倍の効率を有することが期待できます。



★実写で検証ごっこしてみる

先日ビームスプリッタを用いて撮影したM17オメガ星雲の画像をもちいて、ザックリと比較してみます。
比較対象は、下記の5つです

 A:MM+MCで撮影した画像、各8コマのLRGB合成
 B:MCで撮影した画像8コマのコンポジット
 C:MCで撮影した画像16コマのコンポジット(スプリッタ無しなら8コマコンポジットに相当)
 D:MCで撮影した画像24コマのコンポジット
 E:MCで撮影した画像32コマのコンポジット

それぞれ1コマに15秒露光を与えるとすると、実際の運用時間は

 A:2分間
 B:2分間
 C:4分間
 D:6分間
 E:8分間

となりますが、そもそもビームスプリッタを使わなければ「光量が2倍」になりますので、その分を補正すると

 A:2分間
 B:1分間
 C:2分間
 D:3分間
 E:4分間

と解釈した方が公平な比較と言えますね。
という訳で、今回の新システムで撮影効率が上がったと言うためには、Bは論外として、Cに勝てるかどうかがカギとなります。

さて、比較に用いた画像の共通データは下記の通りです。(ASI1600MM、MCともに)

VMC260L+自作レデューサ+ビームスプリッタ+LPS-P2フィルタ
ゲイン:400 露出:15秒 撮像温度:-15度 出力:16bitFITS


① MM+MC各8コマ VS MC8コマ 
f0346040_18400794.jpeg
 ※左:A 右:B (ピクセル等倍)

新システムの圧勝です。
・・・といっても、スプリッタ無しなら、この運用時間内でMCが16コマ撮影できるので当然ですね、
事実上、MCの「15秒露光×4コマコンポジット」もしくは「7.5秒露光×8コマコンポジット」だと解釈するべきですのでハナから勝負になりません。


② MM+MC各8コマ VS MC16コマ  
f0346040_17494848.jpeg
 ※左:A 右:C

まずは、ここがクリアすべき条件です。
要するに、「スプリッタ無しのMC単独」と「スプリッタ併用のMM+MC」で「同じ時間かけて頑張った」場合の画質比較になるからです。

・・・うむ。 まだまだ新システムが勝ってます♪
とりあえず、「撮影効率は悪化してはいない」もしくは「同じ運用時間内なら良く写る」と言えそうです。


③ MM+MC各8コマ VS MC24コマ 
f0346040_17500701.jpeg
 ※左:A 右:D

これが「本命」の比較です。
おお、予測通りの結果(この条件で、ほぼ同等の写りになる)ですね!!
正直、ホッとしました♪


④ MM+MC各8コマ VS MC32コマ 
f0346040_17502026.jpeg
 ※左:A 右:E

あ~あ。
ここまでくると、素のMCに負けちゃいましたねぇ。
要するに
「LRGB同時撮影用ビームスプリットシステム」の撮影効率は、運用時間を1/2にするほどではない、
ということです。
・・・ま、予測通りではありますが。


★(暫定的な)結論

あぷらなーとが作製した『珍パーツ』:「LRGB同時撮影用ビームスプリットシステム」を用いると

同等の画質を得るために必要な運用時間が、2/3に短縮される

ということが『検証ごっこ』されました。

「3時間かかる撮影作業が2時間で済む」とも言えますし、「1晩で2対象しか撮れない日に3対象ゲットできる」とも言えますね♪
あんまりハデさはないけれど、とりあえず めでたい♪


★ご注意 その①★
ビームスプリッタの使用により、画質の悪化は免れません。
具体的には、先日の記事で「考察ごっこ」した通り、完全無欠な光学系を用いた場合でもビームスプリッタの通過によって下記のような収差が発生するハズです。
f0346040_04493646.jpeg

★ご注意 その②★
この『珍パーツ』と撮影手法は、まだ完成していません。
例えば、プリズム部分のコバ塗りすらしていなかったり、
レデューサ部分の調整をしていなかったり

・・・近日中には調整する予定ですが、難儀しそうです(泣)


by supernova1987a | 2017-04-29 18:34 | 機材 | Comments(19)
Commented by kem2017 at 2017-04-29 21:26
撮影効率に効果ありとの事、なによりです (^o^)
80mm程度ならともかく、こんな大きな鏡筒を同架して同時撮影は実際問題として不可能でしょうから、スプリッタ方式、流行るかもですね。
2分割して光量は1/2だから露出時間は倍でしょうが、ディテールの表現はどうなんでしょう?元の口径の分解能が得られそうな気がします。
カメラ2式と一体型になった製品化されるなら、それなりの需要があるかもですね。天体関係って、めちゃんこ高いものがそれな
りに売れてるみたいですし...
来るべき、『あぶらなーと光学』設立の折には、警備員になりたいなぁ (^o^)。もちろん、昼間は寝てますけど。
Commented by supernova1987a at 2017-04-29 22:09
> kem2017さん

一応、一定の効果が認められたのでパーツ構成の「種明かし」しました。総額を計算してみると分かりますが、結構『良いお値段』しますので、ある程度大口径じゃないとコスパが悪いですね。・・・と言いつつ、大口径のツインだと赤道儀が持たないでしょうから、スプリッタ方式もアリかなあ・・・と。

 ちなみに、ご推察の通り、光量は1/2になりますが、解像度は元のままに近いでしょうね。問題は「迷光」が回避しにくいことでして、今いろいろと試行錯誤中です。とりあえず、不使用面で発生する全反射に伴う迷光は軽減する妙案を思いついたので実装しました。ただ、使用面で発生する全反射が回避できないんですね。一応、内径が小さな接続リングをバッフル代わりにかませて軽減はしてるんですが、こんどはケラレが出ます。

 さて、せっかくのGWですが、天候が良くないですねぇ。明日の夜以降の四国は『全滅』の気配です(泣)。せっかく、色々と試行課題を決めてたんですが・・・ね。
Commented by にゃあ at 2017-04-29 23:25 x
あぷらなーとさんの怒涛の検証に肝を抜かれています! 土日連休の効果がこんなところに。LRGB合成のポテンシャルに驚いているのですが、すごい迫力のある写真が撮れるんですね。ビームスプリッタシステムはお値段のことがあるのかもしれませんが、世界に向けて発信してみると歴史に名を刻むのではないかという気がしてきましたよ。
Commented by supernova1987a at 2017-04-30 02:33
> にゃあさん

最近、皆さん色々と独自の工夫をされているようで、ブログの巡回が楽しくて仕方ありません♪
おっしゃるほど仰々しい物ではありませんが、せっかくですので私はビームスプリッタの方向性を極めてみようかと思います。

※今日は晴れていたのですが、あいにくビームスプリッタのコバ塗りと微調整作業で終わっちゃいそうです(泣)。でも、毎回行き当たりばったりで組み立てていたパーツの構成を(備忘録代わりに)図面化できて一安心です。(実はコレ、ものすごく難しい『パズル』だったのですよ~。いわゆる『BORGリング地獄』ですね。)
Commented by オヤジ at 2017-04-30 10:04 x
折り入って、教えて頂きたいことが。(笑)
オヤジには、こんな難易度の高い事はできませんが、こんな事って出来るのでしょうか。
1)撮影する星を特定して
2)MMのCCDカメラでL画像を撮る
3)カメラをMCに取り替えて、
4)ピント合わせ直して、RGB画像を撮る
この場合、L対RGBは、どの位の時間配分%にすれば良いのですか。
そもそも、こう言う形で、合成って出来る物なんでしょうか。
最初のL画像と、RGB最後の画像って、数時間必要だと思います。
画像のズレとかないのでしょうかね。
こんなことを解決してくれるあぷらなーとさんの講座があったら、念願の四国に脚を踏み入れたい気もするのですが。
ASI071MC-Coolのモノクロ版は無いので、ASI1600MM-Coolを買ってみようかと考えてます。
みゃあさんのLRGB合成のblogなどを拝見してると、L画像が大事なんですね。
まあ、夢99%、現実1%位の世界ですが、興味があります。(笑)
Commented by オヤジ at 2017-04-30 10:06 x
↑ 文中、最後から2行目の
「みゃぁ」さんは「にゃあ」さんの誤りです。ごめんなさい。
Commented by supernova1987a at 2017-04-30 15:42
> オヤジさん


結論から申し上げると、可能ですね。
ただし、カメラの交換ごとにピントを合わせ直すのは大変なので、ちょうど私のシステムのビームスプリッター部分をビクセンのフリップミラーなどに置き換えて、MMで露光したらミラーを動かしてMCで露光する、というのを繰り返すのが楽そうです。

ただし、ピントの調整のために、片方にはヘリコイドなどをかます必要があります。
露光量としては、ゲイン400で15秒露光として、F8の光学系なら約120枚ずつ、F4の光学系なら約30枚ずつ、MMとMCで撮影すれば、ちょうど今回私がM17を撮影したのと同じ条件になりますね。基本はL:RGB=1:1で良いと思います。

※サチるとアウトなので、その場合は露光を減らして枚数を増加させるか、ゲインを下げるかする必要が有りますね。

※画像は当然ズレますので、合成時に工夫が必要です。

※ご要望があれば、実地でお見せしますよぉ。四国に遊びに来られます??
Commented by オヤジ at 2017-04-30 16:48 x
>ビクセンのフリップミラー
>片方にはヘリコイド
>基本はL:RGB=1:1で
頭がスッキリしました。
序に、財布の中身もスッキリしましょう。(笑)
今日は、天の川は朝方なのでまだ早いでしょうけど、14mmサムイヤーン+ASI1600MC-Coolをトラベル三脚に付けて、テストします。
色々、ありがとうございました。
。。。。在庫あるかなーぁ。(笑)
Commented by supernova1987a at 2017-04-30 18:31
> オヤジさん
そうそう、言い忘れましたが、ビクセンのフリップミラーは光害カットフィルターが付かないので、ショップによってはフィルターネジを切ってくれる改造をしたものを売ってるようです。また、フリップミラーはそのままでカメラ内部にフィルタを内蔵させちゃう手もありますが、なんとなくゴーストが多発しそうな気がします。

ちなみに、フィリップミラーの対物側は2インチ差し込みで接眼側2つはTネジ(M42P0.75)ですが、仕様変更していないかは調べておいた方が良いかもしれません。

Tネジ対応のヘリコイドはBORGなどから出ていますが、一見同じパーツに見えて、M42P0.75(こちらが正解)の物とM42mmP1.0(これはダメ)があるのでご注意くださいませ。もし、ご希望なら(今日は無理ですが)パーツの組み合わせ例を紹介します。(組み合わせを模索する『楽しみ』が無くなりますが(笑))
Commented by オヤジ at 2017-04-30 18:57 x
>組み合わせを模索する『楽しみ』が無くなりますが(笑)
何は、何ミリ経の雌ネジとか、カメラのネジは、普通のネジじゃ入らないとか。この世界も奇々怪々ですね。
オヤジは、全然解らないので、機能仕様をショップさんにメールすると、色々検討されて、即、返信を貰ってます。
意味(機能仕様)は理解しました。
ご新設に、ありがとうございます。
そうそう、四国上陸は、自分のある記念日のお遍路さんに取って置くことにしているんでした。(笑)
リュックに入る、軽い撮影機材も考えないと。
Commented by kem2017 at 2017-04-30 19:37
Vixenのフリップは昔、49mm->48mm変換リング使って2インチフィルター付けてました。
微妙な差なんだから、2インチにしてあればいいのにって思ったのを思い出しました (^o^)
Commented by supernova1987a at 2017-04-30 20:06
> オヤジさん

なるほど。
たしかに本職にオーダーするのが一番確実ですね♪
ちなみに私は、思いつきで色々とパーツを増やしていった結果、「同じパーツが3つある!!」とかという事態に陥った反面、あまりパーツを総動員して今回のビームスプリット装置などが組み上がったという、あんまり笑えない話があります。

では、オヤジさんの軍拡レポート楽しみにしていますね~♪
Commented by supernova1987a at 2017-04-30 20:09
> kem2017さん

なるほど、その手がありましたか。
ところでリングの外径とかはみ出しませんでした??


>皆様

予想に反して晴れたので、今からASI1600とD810Aを持って「遠征」出撃してきます。
GPVを信じるなら3:00までは晴れるはずなので・・・・。
Commented by kem2017 at 2017-05-01 13:15
遠征の成果を楽しみにしております。
今日、明日は会社は休みで禁断の9連休だったのですが、ちょっと仕事してきました (^o^;

p.s. Vixenフリップの49->48は無問題で使えましたヨ
Commented by supernova1987a at 2017-05-01 22:02
> kem2017さん

今回のは、職場のソフトボール大会の後に速攻で準備して遠征。
徹夜観測の後は帰宅してすぐにゴソゴソと画像処理。そのまま部活指導のお時間を迎えてしまったので部員達と筋力トレーニング。全身ぼろぼろになって再度帰宅・・・という『ブラックな休日』でした。根性でブログは更新したけれど、このままダーク撮影大会に突入すべきか思案中(笑)。
Commented by オヤジ at 2017-05-02 18:15 x
>もし、ご希望なら(今日は無理ですが)パーツの組み合わせ例を紹介します。

連休で、どっか旅行でもいったのか、返信が無いのですよね。(笑)
もし、もし、もし、ご負担で無ければ、何時でも結構です。
思っているのは1年位のスパンで考えてますので、ゆっくりで結構です。
お願いしてもよいでしょうか。(汗)(汗)(汗) 
m(_ _)m
Commented by supernova1987a at 2017-05-02 23:46
> オヤジさん

あらら。ショップさんも遠征に出かけてしまったのかしら?
それはお困りでしょう。
ではでは、手持ちのパーツを組み合わせてみて、ご紹介しますね♪
Commented by オヤジ at 2017-05-03 05:19 x
申し訳ありません。
楽しみにしてますが、本当に、お手隙の時で、結構です。
ありがとうございます。
Commented by supernova1987a at 2017-05-03 11:21
> オヤジさん

では、試行錯誤してみますので、お楽しみに。
手持ちのパーツのみで上手く行くと良いのですが・・・。
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