『遠征生え』した12cmアクロマートで干潟星雲を撮る : あぷらなーと

★インスタ映えならぬ『遠征生え』

天体観測のため機材満載で遠征した際、現地から帰ってくると出発前よりも機材が増えてるという不可思議な現象について、「帰りの車内で望遠鏡が勝手に生えてきた」というネタをブログやTwitterでつぶやいていたのですが、これを天文リフレクションズの編集長さんが『遠征生え』と表現されていました（笑）。

今回生えてきた鏡筒はケンコーのSE120なのですが、天文ファンの方々にはよく知られているように本来は「観望専用機」です。

120mmという（屈折望遠鏡としては）大きな口径に600mmという非常識とも思える短い焦点距離を有する『特殊な』望遠鏡・・・これは、短焦点化・大口径化に伴う色収差の増大を犠牲にする代わりに低倍率が容易に得られるようにして、特に星雲星団などの観望に適した設計思想といえます。

当然、この望遠鏡で天体写真を撮影しようとすると（明るさはともかく）盛大な色収差が発生して悲惨な像になることが容易に想像されますので、普通は撮影用には使いません・・・・・が、

★ナローバンドだと事情が異なる

さて、そもそもアクロマートとはなんでしょう？

あぷらなーとは光学設計に関して素人ですが、おおむけ下記のように理解しています。（昭和の知識なので今がどうかは知りませんが）

＜アクロマートとは＞

特定の波長２色について色消し（焦点が一致する）。かつ1色についてアプラナート（球面収差もコマ収差もない）

＜セミアポクロマートとは＞

特定の波長３色について色消しかつ1色についてアプラナート

＜アポクロマートとは＞

特定の波長３色について色消しかつそのうち２色についてアプラナート

まあ、実際は何をもって「消し」とか「ない」とかと定義するのかは疑問なのですが、要するにアクロマートは色収差については不利なものの、特定波長における像のシャープさを決める球面収差に関しては決して粗悪とは言い切れないわけです。ですから、星雲の撮影に用いられるナローバンドフィルタで透過する波長を１色に制限してしまえば見違えるようにシャープに変身する可能性があります。

実際、一例として安価な対物レンズ代用品であるケンコーのACクローズアップレンズについて、ノーマル状態とナローバンドフィルタを併用した場合で撮り比べてみると

　※左から、それぞれ「フィルタ無し」「OⅢ使用」「Hα使用」「SⅡ使用」

このように、ボケボケのレンズがナローバンドフィルタによってバリバリシャープなレンズに変身することが分かります。

そこで・・・・

★「アクロマートの逆襲」企画

クローズアップレンズ転用の自作アクロマート望遠鏡『にせBORG』で、ナローバンド撮影を試みたり

ケンコーのアクロマート望遠鏡MILTOL200を用いたナローバンド撮影を試みたり

色々と試行錯誤した結果、口径50mm前後の対物レンズに関する限り、ナローバンド撮影はアクロマートで十分事足りるとの結論に至りました。

ええ。いつぞやのギャグ広告↓も、水面下では案外本気だったんですよー（笑）

★問題は大口径でも通用するか？

詳細なお話は割愛しますが、天体望遠鏡と写真撮影装置との関係って、結構「いびつ」なんです。

本来は、似た設計の対物レンズを用いる場合・・・

　①対物レンズの口径をN倍にする

　②焦点距離もN倍にする

　③フィルムサイズ（現代なら撮像素子の直径）もN倍にする

という３つの条件がそろうと、得られる像の大きさはもちろんのこと、実用上の収差量までもが一致すると推測されます。要するに、収差による像のボケが２倍になってもカメラのフォーマットサイズが２倍になれば、写真にした際の引き延ばし率（画面に映した際の拡大率）が１／２倍になって、見かけの収差量が相殺されるという原理です。

ところが実際には、口径50mm・焦点距離200mmの望遠鏡を口径100mm・焦点距離400mmの望遠鏡にスケールアップしても、肝心のカメラを変えずに流用するケースが多いものですから、増大した収差がそのまま写ってしまう計算になります。（もちろん得られる像も大きくはなりますが）

すると、小口径の場合に好結果が出たとしてもそれをそのまま大口径にスケールアップした場合は破綻するかもしれないという訳です。

あぷらなーとが、大口径のアクロマート購入を躊躇していた理由がここにあります。もちろん軍資金の問題も重要で、１枚1600円前後のアクロマートレンズで遊ぶのと、１本３～５万円もする10～12ｃｍクラスのアクロマート屈折望遠鏡を試すのとは必要とされる覚悟の桁が異なりますので・・・。

★生えてきたものは仕方がない

しかし今回、ケンコーの12ｃｍアクロマート屈折望遠鏡が『勝手に生えてきた』んですから仕方ありません。早速ナローバンド撮影における『性能テストごっこ』を始めるとしましょうか。

今回は、できるだけシンプルな構成で行きます。

SE120にBORGのアダプタを介してPro1D・ACクローズアップNo3を組み込みます。

モノクロ冷却CMOSカメラASI1600MMproには、Hαナローバンドフィルタを装着します。

厳密な位置合わせをした訳ではないのですが、周辺部の等倍星像チェック結果はこんな感じです。

周辺部に円周方向の流れが若干生じていますが像面は平坦そうです。クローズアップレンズによるフラットナー効果も悪くないようです。

★大好きな干潟星雲を撮影する

撮像温度：-15℃　ゲイン：390　露光時間：30秒

という条件で撮影した干潟星雲の一コマ画像はこんな感じです。

　左：全体像　右：一部拡大

悪くない写りですが、中心部がサチってしまってますね。

ああ失敗。もっとゲインを下げておくべきでした。

実はゲイン390で120コマも撮影した後でしたが、急遽ゲインを200と260にした画像もそれぞれ60コマ撮り増しします。

さて、240コマの画像をそのままコンポジットしてしまうと・・・

ああ、出ました。ホットピクセルによる白いスジとクールピクセルによる黒いスジが無数に出てますね。『縮緬ノイズ』の発生です。

これらを回避するために、ダーク補正とクールファイル補正を施してからコンポジットしなおします。

すると、

おおー。期待以上に良い像が出てきました。ノイズもかなり軽減できましたので、これを元に強めの画像処理を掛けてみます。

今回は、解像度を上げるためにレジスタックスのウェーブレット処理、ストラクチャを強調するためにNikCollectionのHDRを用いることにします。これらを用いながら画像処理を続行すると・・・・・。

ででん！！

うひゃーこりゃスゴい。

気味が悪いほどディテールが出てきました。

ちなみに全体像はこんな感じですが、

これ、拡大してみないとスゴさが実感できませんね。

★折角なので、無理矢理カラー化を過去にIR改造D5000で撮影していた干潟星雲の画像（ボケボケですが）がありますので、これをRGBチャンネルとし、今回のHα画像をLチャンネルとしてLRGB合成で無理矢理カラー化を狙ってみましょう。
すると・・・
ででん！！

ふはははは。アクロマートの逆襲、成ったわッ！
うーん。あとはOⅢやSⅡの撮り増しだなぁ。いや、BORG89ED×２本とSE120×１本の三連装化っていう手もあるなぁ。
ま、とにかくアレだ。『遠征生え』の元は取ったぞ♪

★ちょっと気がかりなこと『決戦兵器』として組み上げた『フルアーマーBORG』↓と焦点距離が同じなので『共食い』しないか・・・・？

これまでで自己ベストの干潟星雲画像を叩き出していたVMC260L＋D810Aの『贅沢コンビ』が喰われてしまわないか・・・？

　※左：VMC260L＋D810Aコンビで撮影したもの（普通のカラー撮影だが、コンポジット枚数は400コマ）　　右：今回の画像
・・・悩みは尽きませんねぇ。

★★★お約束★★★①前半でお話しした口径をN倍したときに・・・・云々は、あくまで同等光学系における収差量のお話で、よくある「フルサイズ一眼＋400mmF5.6 と　マイクロフォーサーズ一眼＋200mmF5.6の写りは同じか違うか」云々の議論とは別視点です。ちなみに、後者の場合は「無収差」を前提に、ボケ味やデプス（被写界深度）やパースペクティブ（遠近感）の差異を問う議題です。この場合は結果が事なり、「口径が同じ」＋「焦点距離がN倍」＋「フォーマットがN倍」の３つがそろったときに全く同じ像が得られる計算になります。
②SE120について、その個体差の有無は不明です。
③実際にシャープな絵が出せるかどうかは画像処理手法によって大きく左右されます。全く異なった条件で撮影したVMC260LとSE120の絵が（ある程度）似通っているのは、機材の特性というよりも、あぷらなーと個人の画像処理のクセの影響が大きいかもしれません。
④SE120の鏡筒にほとんど手を入れずに運用できたのは、「ノータッチガイド＋多数枚コンポジット」という撮影法によるところが大きいかもしれません。もしも真面目にオートガイドしたり長時間露光した場合にどの程度の不具合が発生するかは不明です。
⑤SE120による像は、あくまでもHαナローバンドフィルタの効果が大きく、素通しの撮影では盛大な色収差でボケボケになると思われます。
⑥VMC260Lによる干潟星雲がナローバンドに匹敵する写りだと解釈することも可能ですが、そもそもこちらは５等星以上が見える遠征地で撮影したもので、今回の様な「北極星すら視認しづらい」という環境下で撮影した画像と直接比較できるものではありません。
⑦SE120のLRGBカラーは、L画像としてHαナローを用いていますが、これは今回の対象のように全面にHαが分布している場合のみ可能です。本来はブロードバンドで撮影したL画像を用いるのが定石です。

Commented by せろお at 2019-05-05 11:24 x

SE120はKENKO ジャンク（最近B級に改め）で2万円ちょっとで出てきますね。
ってことはトリプル化も可能か!
まぁ、気付いたときにはだいたい売り切れなんですけどね・・・

うちにも15cm F5のアクロマートが転がっていますが、出撃の機会が有りません。
お手軽な小口径アポクロマートばかり使ってしまいます。

Commented by にゃあ at 2019-05-05 11:43 x

まさにアクロマートの逆襲ですね。コツコツと研究を重ねて、ここまでたどり着いているところが素晴らしいです。いよいよハンドルネームを「あくろま〜と」に変えるときが来たかもしれませんね（笑）

Commented by noritos1047 at 2019-05-05 12:47 x

いやはや、ここまで来ると画像処理の神様だなぁ。
一連の処理をボタン一つで実行できる統合ソフトでも作って欲しいですね。
このGW、奈良の山奥に遠征しましたが、こちらは何も生えて来るものは無かったのですが、お隣のベテランさんから「露出せめて６０秒にしたら」とか、「これからの季節、フードがいる」とか貴重な助言を頂き、とっても有益でした。深夜にも車が行き交うし、煌々とランプを点ける人もいて快適とは言えませんでしたが、にわか観望会になって楽しかったです。