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あぷらなーと
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「天体」「マクロ」「実験ごっこ」その他諸々の科学写真が大好きな HN:あぷらなーと が いろんな写真ネタをのんびり語ります。あまり気合い入れすぎると続かないので、「ぼちぼち」いきます。
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『光害チョッパー』製作プロジェクト その⑤

★回らないことには始まらない

PLフィルタを使って光源の明滅に同期させるという『光害チョッパー』製作プロジェクト
恐らく世界初の暴挙だよなぁ・・・うひひ。面白れー!
・・・などと悦に入っている場合ではありません。
とにかく、ジャンクHDDから摘出したスピンドルモーターを回すことができなければ何も始まりません。


★探せば、先人が見つかるもので・・・
メカにもエレキにも弱い あぷらなーと が全てを自力で解決するのはムリっぽかったので、ネット上から情報をかき集めてみました。
・・・すると幸いなことに、「似たようなこと」を考えている先人達が見つかりました
いえ、もちろん『光害チョッパー』についてではなくて、『HDDのモーターをPWM制御する』方ですが・・・。

無断で引用するのは気が引けるのでリンクは張りませんが、
 三相スピンドルモーターの仕組みについて解説されている方
 モーターをPWM制御するための回路図を考案されている方
 Arduinoで制御するためのスケッチ(ソースコード)を公開されている方
そして、各種部品のメーカーさんが公開しているデータシート・・・

・・・とりあえず、かき集めた資料とマニュアルを数時間みっちりと読み込んで、お勉強。
よし。だいたいのイメージは把握したっ!!


★手持ちの部品で同様の回路を構築する!
手持ちのArduinoスターターキットの中に入っている部品+αで構築するため、厳密に同じ部品は揃ってないわけですが、とりあえず、トランジスタとダイオードと抵抗を組み合わせて三相スピンドルモーター制御用の「ハーフブリッジ」を構築してみます。

f0346040_19394840.jpg

・・・で、コイツをArduino互換マイコンボードから制御できるように接続。

f0346040_19414035.jpg
上の2本はパワー供給、下の6本がPWM信号の供給ラインです。

f0346040_19423930.jpg
変なところでショートしてたり極性をミスってないか、入念にチェックして・・・・
慎重にHDDのモーターに接続。
先人の知恵をお借りして作製したスケッチ(コード)をコンパイルしてマイコンボードに転送して、電源ON!

すると・・・

ででん!!

f0346040_19433983.jpg
f0346040_20024488.jpg
回ったーっ!!
うひゃー。むちゃくちゃ嬉しい♪

なにせ、「超・苦手分野」でしたからねぇ。



★ホントは、何度も失敗しました

白状すると、回路とスケッチ(コード)が完成してから、実際にモーターが回るまでには、相当の時間を要しました。
何度も回路をチェックして、スケッチ(コード)のバグをつぶしても、モーターがウンともスンとも言わない・・・・。
もう、泣きそうになったとき、ふと
「ブレッドボード(ハンダ不要基板)が不良品ではないか?」
と思いついて、Arduino互換ボード(Elegoo製)のスターターキットに付いてきたブレッドボードではなくて、
念のため購入していた『信頼の日本製』:サンハヤトのブレッドボードに取り替えて回路を組み直したら、あっけなく動きました

さもありなん。
なにしろ、各部品をサクッと差し込むだけの基板ですからねぇ。
よほど品質管理が良くないと接触不良とか起こるよなぁ。

サンハヤト 恐るべし!!

とにかく、
『光害チョッパー』制作における最大の障壁、ついに突破です。
めでたい♪


P.S.
「ん?なんかHDDが前のと変わってね?」
ですと?
もう・・・するどいなあ。
実は、日立のヤツは三相モーターなのに信号線が4本あって困惑(どれがコモンなの??・・・ううー時限爆弾を解除する警官の気持ち。)
さらに悪いことに、手持ちのテスターが2台とも故障してたので推定も不能で、結局上手く制御できなかったの。

・・・で、シーゲート製の7200RPMハードディスクを分解してみたら信号線が3本だけだったので鞍替え、という顛末でした♪

★★★補足★★★
フィルタを回転させるためには、まだいくつかの関門があります。
電源電圧の最適値を探したり、高速回転させるためのパラメータを試行錯誤したり、脱調を防ぐ工夫が必要だったり、課題は山積です。
場合によっては、トランジスタなどの交換も必要かも知れません。


by supernova1987a | 2018-04-30 20:14 | 機材考案 | Comments(6)

『光害チョッパー』製作プロジェクト その④

★RPMに関する大チョンボ

秒間120回の点滅周期に同期させる『光害チョッパー』構想ですが、
秒間120回=120×60=7200RPMでOKじゃね?
などと考えて、手持ちの7200RPM仕様ジャンクハードディスクをバラしたまでは良かったのですが、
シャッター機構として考案した回転式PLフィルタは原理上180度回転で位相が一周してしまうので、
実際に必要なモーターは
7200RPMではなく3600RPMだった!(泣)
という情けないオチ。


慌てて、手持ちのジャンクHDDをガサゴソ漁るも、4200RPM・5400RPM・7200RPMの3種類しか見当たらず玉砕。

別な方法を考えることにしました。


★HDDのスピンドルモーターを直接制御する?

あぷらなーとは、元理系ですが、これがまた中途半端な『理系』でして、
 「理論物理」に傾倒できるほどの「頭脳」(数学力)はなく
 「メカやエレキ」を製作できるほどの「器用さ」もなし
という有様で、結局、大学院での研究では「理論屋」と「実験屋」の中間である『観測&解析屋』だったのですね。

だから、電子工作は苦手・・・・・
・・・・なんですが

「そもそも、色んな光源に対応するには、同期タイムを制御できないとダメだ!」

と思い立って、ちょっぴりお勉強してみることに。

ええ、ポチりましたとも。

なんぞコレ!?
f0346040_22472959.jpg
はい。
ELEGOOのArduino互換機です!


ハードウェア制御用の、いわゆる『マイコンボード』ですね。

PWM制御も可能な仕様なので、コイツを使えばHDDのスピンドルモーターの回転数を制御できるのではないか、という作戦。


★初心者のつらさ
メカやエレキに強い人であれば一瞬で構築できるんでしょうが、残念ながら(謙遜ではなく真の)ど素人なあぷらなーとは、イチからお勉強です。

ふむふむ。
Arduinoでは、拡張ボードのことを「シールド」、制御用のプログラムコードのことを「スケッチ」と称するのかー。
では、さっそくタイポイントブレッドボード(半田付け不要の部品突き刺し基板)にスイッチとLEDを載せて配線をば・・・

f0346040_23052458.jpg
マニュアルなどを参考にメインボードに転送するスケッチ(ソースコード)を書きます。
ふむふむ。
この文法は、私の嫌いな(苦手な)C++系の言語だなぁ。
ボク、FORTRANとPASCALとBASICが好きなんだけどなぁ。
f0346040_23164396.jpg
「スイッチ押したらLEDが光るよ」
っていうだけのスケッチを書いて転送。

すると・・・

ででん!
f0346040_23174564.jpg
光った♪

よし、互換機だけど、ちゃんと動作はするみたい。


★お次は、簡単なPWM制御をば・・・

いや、以前、フラット撮影用の光源として、
美術用のA3サイズLEDトレース台をポチったことがありまして、




なかなか良い感じでフラット撮影できてたのですが、このトレース台の光量を絞った状態でASI1600シリーズでフラット撮影すると画面に盛大なシマシマが生じていたので、
「ああ、ローリングシャッター機で撮影してシマシマになるということは、これ光量を絞ってるんじゃ無くて、高速で点滅させて暗く見せかけてるんだろうなぁ。」
と推測していました。

ま、要するに、LEDをPWM制御してるってことですね。

じゃ、そのマネっこをすることで、PWM制御のお勉強をしてみましょう♪

f0346040_23304628.jpg
スケッチを描き直して、パーツの接続を変えてみます。
すると・・・
f0346040_23315586.jpg
おお!
一定周期でゆっくりと
「明るくなったり暗くなったりを繰り返す動作」(蛍の明滅的な)
が簡単にできたちゃった♪

うむ。なかなか良い感じです♪

・・・と、今日のお勉強はここまで。



★★ご注意★★
本エントリー途中で出てきた「LEDトレース台」は、フラット光源に転用可能な安価なアイテムだと思うのですが、表面がフラット(全面が光る)なタイプと、点光源が並んでいるように光るタイプが存在しています(拡散板の仕様でしょうね)。上記メーカーの場合、A3タイプは大丈夫でしたが、A4タイプはダメなタイプでした。お気を付けくださいませ。


by supernova1987a | 2018-04-29 23:41 | 機材考案 | Comments(6)

『光害チョッパー』製作プロジェクト その③

★PLフィルタを使った『光害チョッパー』

まず、簡易分光器を使って測定した結果、自宅周辺の光害は蛍光灯などの輝線スペクトルが支配的だということが判明しました。
次にグローバルシャッターCMOSカメラを使って高速動画撮影した結果、自宅周辺の光害は蛍光灯の点滅と同期している可能性が出てきました。

そして、蛍光灯などの明滅に同期するシャッターを考案・・・・

PLフィルタを2枚用意して、そのうちの1枚を高速回転することで、光害のフリッカー現象に同期した撮影ができそうと推測。

・・・と、ここまでは順調だったのですが・・・


★問題は「回転方法」だなぁ・・・

いや、白状すると、もっと簡単にいくはずだったんですよぉ。
当初、PLフィルタを使った回転シャッターの開閉周期が1回転につき2周期あることを忘れていて、
「なんだ、7200rpm でバッチシじゃないか!」
と喜んだのもつかの間、本当は3600rpmが必要であることが発覚・・・・という、お粗末な結果に。

え?なんで7200rpmなら楽勝だったのかって?
そりゃもう、「7200rpm」の高速モーターと言えば、コレでしょう!
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はい。ぶっ壊れたハードディスクです。
大抵のHDDは7200rpmこれを分解してシャッター回転機に仕立て上げようという作戦です。
このときばかりは、「西日本に生まれて良かった~」(電源が60Hz)と小躍りしたものですが・・・・

PLフィルタは180度回転で位相が一周するので、必要な回転数は7200じゃなくて3600rpmじゃないか!

うえーん。
手持ちの秘蔵ジャンクボックスをかき回したものの
SATAはもちろんのこと、IDEやSCSI(笑)に至るまで、回転数が
4200rpmと5400rpmと7200rpmのHDDばっかり!

・・・・ここに来て『光害チョッパー』プロジェクト座礁か?!


★なにはともあれ、分解です

と、まあ色々と紆余曲折があったのですが、思うところあって「とりあえず分解!」行ってみます♪
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学生時代に異物が混入して故障したHDDを分解修理(ホントはそんなことやっちゃダメ)したことがあったので、サクサクと開腹♪
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電源ケーブルのみを接続して、開いた状態でもディスクが回転することを確認。
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おおー出ましたね。ヘッドを動かすムービングコイルとネオジム磁石♪
あ、このネオジム磁石は『別のプロジェクト』で使用予定だったので、早々に外して確保します。
(あれですよ。突発的ホットピクセルの原因究明のため、自然放射線の荷電粒子の弁別云々に用いる予定でして・・・♪)

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うーん。いつ見てもHDDの表面って魅惑的ですなぁ。
吸い込まれそうな魔力を感じます。
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・・・と、ここで問題発生!
ヘッドを撤去した状態で通電すると、(はじめは全速で回転を始めるのですが)20秒程度で勝手にモーターが停止するじゃないか!

ああ、なるほどね。ヘッドが壊れた場合にディスクを保護するため、安全回路が仕込んであるのかー。

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コントロール基板を外すと、ボディに貫通穴が空いていて、そこにヘッドに接続されたICチップが刺さってました。
たぶん、この辺が安全回路なのでしょうかね?

仕方なく取り外したヘッドの配線のみを復元するとディスクは無限回転を取り戻しました。


★どうせ7200rpmじゃダメだし

こ、こうなったら、スピンドルモーターそのものに、信号入れて制御するか?
うーん。
arduinoあたりを転用すればPWM制御コントローラ作れそうな気はするんだけど・・・・。

ま、この辺の『お楽しみ』は あぷらなーとの右肩修理入院が明けてからですね。

PS
明日は入院+手術の打ち合わせ(もう、順番待ちで1ヶ月半もかかったぜ・・・)
本日の部活指導は左半身だけを使って、右半身の動きと左半身の動きを交互に見せるというロボットのような所作。
いやー参った参った。(もうね、脳みそこんがらがっちゃう)

ま、手術しても(部活コーチへの)完全復帰はムリかなぁ。
格闘技系の動きと違い応援演舞の動きって『人間工学を無視した動作』なので、どうしてもオッサンになると負担が大きいものなぁ。
肘を曲げずに両腕全速旋回とか、腕が伸びきった状態で手刀の急停止とか・・・・。そりゃスジも切れるわなー。
現役時代には『残像の○○』とか『疾風の○○』の名をほしいままにして、コーチに就任してからも『レジェンド』って呼ばれてたけど、そろそろ引退か・・・・。


by supernova1987a | 2018-04-24 00:35 | 機材考案 | Comments(12)

『光害チョッパー』制作プロジェクト:その②

★実を言うと・・・

あぷらなーとは、結構小心者なので、
「ブログで大きな事を公言して、失敗したらどうしよう・・・」
などと、心配することも多いわけですねぇ。

だから白状すると、「250円霧箱制作記」の時も、仮実験が成功してから執筆開始
実は、その前に
「PET樹脂を使った積層型シンチレータ作ってミューオンの軌跡を撮る」ことに挑戦して玉砕したり、
アクリル板で製作した霧箱がドライアイス冷却による温度差に耐えられず一瞬で大破したり
その他もろもろの『大失敗実験ごっこ』があったことは、ほとんどヤミに葬ってます
書くとしても、別案が成功した後・・・・・・我ながらズルいなあ(笑)。


★今回の遊びは、リアルタイム連載です

『光害チョッパー』プロジェクト考えれば考えるほど失敗の公算が高いのですが、今回は『あほネタ』となることを覚悟の上でのお遊びなので、まだ結果が見えないうちから、リアルタイム連載にチャレンジします。(だから、期待しちゃダメ・・・・)
ええ、失敗しても笑いが取れたら良いか、という体当たり企画です♪


★『光害が照明と同期して点滅している』のを前提に
さて、高価な機材(位相コントロール機能付き液晶シャッターとか)を使わずに、点滅する光害を軽減して天体写真を撮るために最初に思いつくのは『プロペラ状の回転シャッター』でしょうねぇ。
f0346040_02420058.jpg
F:光害の点滅周波数(1秒に何回点滅するか)
N:回転シャッターの羽の数
X:回転シャッターの(1秒あたりの)回転数

とすると、

F=NX

が成り立つように調整すれば、成功しそうです。
ちょうど光害が明るいときに羽でカメラを隠して、光害が暗くなるタイミングで羽のスキマがカメラを通過するという発想です。
これなら安上がりで、まさに光害を斬って捨てる『光害チョッパー』が完成しそう・・・
・・・ですが・・・

★いや、ちょっと待て

この案は数年前に思いつきましたが、試作することもなく、速攻で却下したんですよー。
却下した理由は主に2つ。

 ①プロペラ式回転シャッターで点滅光源を撮影すると、光量ムラが生じる。
 ②(センサーなど高度な部品を使わないと)回転位相を調整する手段が思いつかない。

では、①について思考実験してみます。
f0346040_02544167.jpg
上の概念図のように、どうしてもシャッターの羽が通過するタイムラグで、撮像素子の部分によって光害のON-OFFに同期できない箇所が出てしまいます。
※光学的には、光学絞りの位置に配置することでこの現象は回避できます。ただし実際には色々と厄介そうです。

望遠鏡のようにレンズ構成が単純な場合は対物レンズの直前に配置すればいけそうな気はしますが、問題は②です。
プロペラの羽が通過するタイミングと光源の明滅タイミングを同期させる仕組み(位相調整)が、どうしても思いつかないのです。
この②の回避法は後ほど詳しく書くとして、まずは改善案をお見せします。


★プロペラのどこをとっても「位相が同じ」になるには

光量ムラや位相調整の困難が生じる原因は、プロペラ型の回転シャッターの構造にあります。
場所によって『羽の角度が異なる』のが諸悪の根源だと判断しました。
要するに12時方向の羽は「位相が0』なのに、3時方向の羽は『位相がπ(90度)』といった具合で、放射状にシャッターを配置すること自体が問題を生んでいます。

そこで!!

f0346040_03060505.jpg
放射状ではなく、スリット状のシャッターを2枚組み合わせる方法を考案しました。
上の概念図のようにレンズの前に置く第①スリットはグルグル回転しますが、各スリットは平行なため、どこをとっても位相(傾き)が同じです。
ただし、このままでは、全体的に常に光量が1/2になるだけで点滅に同期できませんので、第①スリットとカメラとの間に第②スリットを配置します。
このスリットは、第①スリットと同じ構造(スリット幅など)ですが、回転せず固定されています。

f0346040_03115661.jpg
すると、上図のように第①スリットが1/4回転するごとに第②スリットのスキマを完全にふさぐことになるので、回転数の2倍の周波数でシャッターのON-OFFが繰り返されることになります。

それになにより、この手法が(我ながら)面白いのは、第②スリットの固定角度を手動で調整することがシャッター全体の動作位相の微調整になり得る点です。

例えば、ですよー。
プロペラ式回転シャッターの通過タイミングを1/1000秒のオーダーで調整するのは神業(と言うか人力ではムリ)ですが、
二重スリット式シャッターなら第①スリットの回転数が毎秒100回転の場合、360度の角度エラーが1/100秒のタイミングエラーに相当します。
ということは、360度÷10=36度 だけ第2スリットの固定位置を回転させれば、1/1000秒の調整が可能となるのです。

言い換えると、仮に第2スリットの角度設定誤差が3度あったとしても、シャッタータイミングの同期精度は実に1万8000分の1秒まで追い込める計算になりますね♪

実際には、格子が太いとそれ自体が格子状のムラを生みそうなので、スリットを無限小に細くする努力は必要そうです。


★無限に細いスリットって、根本的にダメなんじゃ?

ここまで来て、鋭い読者の方は「そんなんダメだ」と思ったかもしれません。
・・・だって・・・極細のスリットって一種の『回折格子』なので、天体が写らずにスペクトルが写っちゃうんじゃ?・・・(笑)

でもね!
身近なところにあるんですよ!
回折が起こらない『無限小のスリット』がっ!!

それは・・・

ででん!!
f0346040_03522730.jpg
PL(偏光)フィルターだっ!

これに・・・

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安物偏光板を組み合わせると・・・

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「平行ニコル」でシャッターOPEN!
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「直交ニコル」でシャッターCLOSE!

※偏光板が通常の偏光仕様のため、デジカメ時代の円偏光フィルタ(サーキュラーPL)ではなくて
フィルム時代の偏光フィルタ(ノーマルPL)を用いる必要があります。

ね?
なんだか実現しそうな気配がしてきませんか?

あとは、いかにして偏光板を高速回転させるかですが、そのための材料は秘蔵の『ガラクタボックス』から発掘済みなんですねー。


★★★以下つづきます★★★

by supernova1987a | 2018-04-17 05:58 | 機材考案 | Comments(6)

『光害チョッパー』制作プロジェクト始動♪

★数年前から温めていたアイディア

自称『天邪鬼』・他称『ど変態』あぷらなーとは、『妙ちくりんな』アイディアを思いつくことが多いのですが、いざアイディアを実行に移すとなると時間がかかるものですねぇ。

それでも、ここ1~2年は、これまで「あたためていたアイディア」が色々と実現できていて嬉しい限り。
・比較明コンポジットの軌跡の途切れを解消する『イーブンオッド法』
・L-RGB同時露光を実現する『ビームスプリッタシステム』
・モノクロCMOSカメラのクールピクセルを軽減する『クールファイル補正法』
・複数の輝線が混合している領域を鮮やかに写す『リバースパレット法』
・250円で宇宙線などの自然放射線が目視できる拡散霧箱

・・・そしてついに!
『大物』(難敵)と向き合う時がやってきました。

いやー、学生時代から落雷時にパチパチと明滅する空を見る度に妄想してたんですよねぇ。

「光害は大気(中の塵など)に地上の光が反射(や散乱)してるもの。・・・とすれば、夜空がフリッカー現象起こしてるかも??」

もしそうなら(フィルターワークによる)「波長成分の弁別」以外にも『時間成分の弁別』で光害を軽減できるのではないか?
という訳です。


★フリッカー現象を正確に捉えるのは意外に困難

フィルムカメラ時代から室内を撮影する際に縞状の色ムラを生じることでアマチュアカメラマンを悩ませてきた「フリッカー現象」
蛍光灯などを交流電源下で点灯すると、電源の位相変化に伴って点滅するのが原因です。
ただし、よく考えてみると『シマ状』にムラが出るのは奇妙なことです。
実はこれ、光源にムラがあるんじゃなくて、カメラのシャッターにも問題があるんですね。

フィルム時代のカメラなら、フォーカルプレーンシャッターで高速シャッターを切る時に幕速が追いつかないので、スリット状のスキマを走行させることで「見かけ上」高速にシャッターが切れるように見せかけています。

また、近年の主流であるCMOSカメラの大半は、電子シャッターとして「ローリングシャッター」が実装されていますが、これも撮像素子全体を一気に露光するのではなく、1列ずつ順次露光する仕様になっています。ちょうどスキャナーのヘッドが動いていくイメージですね。

これらのカメラで高速移動している物体を撮影するとグニャリと曲がって写る「コンニャク現象」が有名ですが、これと似たような現象がフリッカーを撮影したときにも起こっています。ローリングシャッターは、画素列ごとに撮影タイミングがズレているので、蛍光灯が光っているときに作動する列と、蛍光灯が消えているときに作動する列が生じてしまうのです。その結果、シマシマ状のムラが写ってしまうわけで、別にフリッカー現象自体がシマシマになっているわけではありません。フリッカー現象自体はあくまで「画面全体の明滅」です。

★ASI174MC-COOLの最大の長所は

ZWOの冷却CMOSカメラASI174MC-COOLは、アンプノイズ(アンプグロー)やライン状のノイズなどが盛大に出るジャジャ馬ですが、他のカメラにはない機能を有しています。それが、全画素を同時に露光できる「グローバルシャッター」です。
ASI174MC-COOLは、このグローバルシャッターのおかけで、ASI1600などと異なりコンニャク現象が起きません。

という訳で、以前ミルククラウンの高速撮影を試みた際には、ASI174MC-COOLが大活躍しました。

さて、今回は、『夜空のフリッカー現象』が実在するか確かめることに挑戦してみます。


★街灯のフリッカー現象を捉える装備

夜空がフリッカー現象を起こしているかどうかを確かめる前に、そもそも、町中の街灯が『同時に』点滅しているのか?
を確かめるのが先決ですね。むろん、街灯の仕様(水銀灯?蛍光灯?LED?)によって点滅タイミングが異なるのは予想できますが、同じ仕様の街灯なら同時に点滅しているのかどうか見てみようというわけです。

実は数年前に試みたことがあるのですが、その際はローリングシャッター仕様のデジカメを使ったので、画面内の位置によってタイムラグがあったので確かめられませんでした。

そこで・・・

ででん!
f0346040_05315977.jpg
ASI174MC-COOL「街灯フリッカー調査装備仕様」出撃♪
ほぼ1インチフォーマットなので、20mmF1.8 レンズを装着すると、だいたい標準レンズくらいの画角になります。
適宜ROI(クロップ)を併用して8bitRAWのSER動画で撮影すると、1秒間に500コマ以上の超高速連射が可能です。


★LED街灯のフリッカー

まずは、近所のLED街灯のフリッカーを580FPSのハイスピード動画で捉えて、スロー再生してみます。

f0346040_05472493.gif
おおー、ハッキリと点滅してますなー。
正確な計算をしたわけではありませんが、1秒間に120回の周期で点滅しているようです。

次に、遠くのLED照明を撮影してみます。
f0346040_05530879.gif
やはり1秒間に120回の周期で点滅しています。

さて、面白いのはここからです。

f0346040_05542000.gif
上記画像の右端は近所のLED街灯、左上隅の光群が遠景のLED照明です。

おおっ!
同時に点滅しているではないか!
よし、やる気が出てきた♪
※見づらいですが画像右の上方にも遠方のLED照明が同じタイミングで明滅しているのが分かります。


★蛍光灯照明のフリッカー

さて、次に近所の蛍光灯照明のフリッカーを観察してみます。
なぜLEDから蛍光灯に話を移すかというと・・・

先日、回折格子を用いた自作『なんちゃって分光器』で夜空を撮影してみた結果、あぷらなーとの自宅周辺の光害は、LED照明よりも蛍光灯(など)の影響が大であることが判明したからです。


残念なことに、点滅タイミングはLED街灯とは異なっていました。
f0346040_06042097.gif
※ちなみに、ご覧の通りシマシマ状ではなく全体が同時に明滅していることが分かりますね。


★さて、いよいよ核心に迫ってみます♪

自宅周辺の(光害の主要因であることが判明した)蛍光灯系の明滅と、実際の夜空の光害が『同期』しているのかどうかを見るため、次のような解析を行いました。

①1/1000secの高速シャッターで蛍光灯と夜空を同時に露光する。
②仕様上、1秒間あたりの撮像コマ数は正確に設定できないので(揺らぎはでるが)可能な限り高速に連写する。
③撮影したSER動画をSerPlayerで現像し、TIFF出力する。
④TIFFファイルを目視でチェックし、蛍光灯が明滅のピーク(最も明るい)とボトム(最も暗い)であるコマを手動で弁別する。
⑤両者を別々にコンポジットし、夜空の輝度分布を比較する。

f0346040_06154726.jpg
※左:蛍光灯明度が最大の時 右:蛍光灯明度が最小の時 (いずれも画面右が天頂方向です)

輝度グラフを重ねて比較すると・・・

ででん!!
f0346040_06174864.jpg
 ※赤:蛍光灯明度最大時 青:蛍光灯明度最小値

左の大きな山は、蛍光灯が直接照らしている建物の輝度を拾ったものですが、右側に伸びるグラフは夜空の明るさを見たものです。
劇的な差とは言えないまでも、十分に有意な差が出たと思いませんか??

というわけで、

今回の『実験ごっこ』の暫定的結論は:
(少なくとも、あぷらなーと自宅周辺の)
光害は蛍光灯と同期して点滅しているっ!!

さあ、いよいよ画期的変態アイテム『光害チョッパー』の制作に入るとしますか!


★★★お約束★★★
<今回の検証ごっこについて>
①蛍光灯と同期している光害は、自宅のごく近傍のみかも知れません
②輝度グラフで拾った差異がゴースト・ハレーションに起因する可能性も捨てきれません
③コンポジットした枚数は高々30枚程度ですが、手作業ではこの辺が(忍耐の)限界でした。

<「俺も測定してみよう」という酔狂な方へ>
①街灯の明滅が写っても、それが正しい周期とは限りません
②たいていは『何周期かに1回』うまくカメラと同期しただけですので注意が必要です
 例:1秒に5回点滅する光源を毎秒2コマ連写のカメラで撮影すると、原理上1秒に1回点滅しているように写ります
③シャッタースピードは極力短くしておかないと、同じFPSでも明滅は写りません
 ※すくなくとも1/250sec、できれば1/1000secの高速シャッターが望ましいです。
 ※これは残光の影響を避けるための工夫です
④高速連写が不可能な場合、②を逆手に取ることにより点滅周期を推定できます。
 ※バーニア(ノギス)の原理と同じです。(モアレの様子から素子間隔が推定できるのとも似てますね)

<『光害チョッパー』について>
①正確にインターバルを制御できる装置があればライブスタックで事足りますが、現実にはムリそうです。
②正確に位相操作できる液晶シャッターがあれば、それをカメラの前にセットするだけで良さそうですが、あまりに高価です。
③(流星撮影などに用いる)回転シャッターはまさに『ローリングシャッター』なので成功しないと思います。
④『軍拡終了宣言』した身なので、手持ちのパーツ以外の出費は「2000円以内」での開発を目論んでいます。
⑤『光害チョッパー』は、単にあぷらなーとの造語です(最近、こんなのばっかり・・・汗)
⑥たぶん光害カットフィルタほどの効果は出ないと思いますので、期待は禁物です。
⑦次回記事から制作に入りますが、失敗したら、元気よく笑い飛ばしてください(これ、重要)。


by supernova1987a | 2018-04-16 06:42 | 機材 | Comments(6)

怪我に負けない②

★世間は「春の銀河祭り」絶賛開催中ですが

哀れなあぷらなーとは、怪我のため全く観測ができず、それはもう指をくわえて天リフさんのピックアップ記事あたりを眺めている毎日です。

ただし、趣味の方はそれでいいとして、本業は止められないので
アヤシげな『電子黒板もどき』を構築して、動かない右腕の手首から先だけで講義を決行
なんとか急場をしのいでいます。


ただ、実際に講義をしてみると、フリーハンドで板書する局面は良いとして、印刷されたテキストに加筆する作業が上手くいきません
起死回生の『電子黒板もどき』システムの中核を占めるYogaBookは、リアルペンによるメモ用紙への描画からのデジタル化は極めてスムーズなのですが、液晶画面への直接書き込みをする際には、その仕様が異なるため、誤作動が多いんですね・・・。
YogaTab2はじめその他のタブレット(計4機)を試したものの、誤作動が多いかミラキャストへの転送が不安定かで、事実上『全機壊滅』
・・・使い物にならん(泣)。


★というわけで、予定外の『軍拡』を・・・

ででん!
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ASUSの10インチwindowsタブレットとASUSペンの組み合わせを新規投入
ついでに、掌底での誤タッチを防止する手袋状のアイテムもポチっと。

全く想定外の出費ですが、背に腹は代えられませんので・・・・。
いや、天文への転用可能性からスペックを絞り込んだ訳じゃないんだからね!
・・・たぶん



★まずは、液晶への直接描画に慣れなければ!

近年は、主としてマンガなどのイラスト職人さんは、紙ベースでは無くいわゆる『液タブ』を使った電子描画をしているようです。
あいにく、あぷらなーとは絵心が無いので、「文字」で練習してみます。

ええ、およそ30年ぶりのレタリング作業ですな。

まずは、ザックリと線を引いてスペーシング(文字の場所取り)してから、液晶にASUSペンで下書きをば・・・・。
f0346040_23573940.jpg
さて、書体(PCでいうフォントね)はどうするかな・・・。
・・・うむ。
中学生の頃に(生徒会のお仕事の一環として)最初に習った「バウワ・ボドニ・ボールド」をイタリックにアレンジしたものにしよう
・・・あかん。
もうアッセンダーラインとかエックスハイトとかディッセンダーラインとかの比率忘れた・・・・。
5~6冊あったハズのレタリング教科書も、どっかに行っちゃったしなぁ・・・。
ええい。適当にやっちゃえ!

f0346040_23514466.jpg
このタブレット、スゴいね。
まるで紙に鉛筆で下書きしてるみたいにスラスラ書ける!
しかも誤作動しない!!

f0346040_23525724.jpg
設定をサインペンに変えて墨入れを進めていきます。


すると・・・・

ででん!!
f0346040_00020694.jpg
あっという間に、レタリング完成♪
f0346040_00064191.jpg

うーむ。
下手くそだなぁ(汗)
あまりにもブランクが長過ぎ(30年)た上に、まだタブレット描画に慣れていないので、かなりいびつですが、紙ベースでは無くタブレット上でレタリングできることは分かりました。

え?
「そんなん、ワープロで書いてフォント充てたら一瞬で上がりやん」
・・・ですと?

いやいや、それを言ったらお終いですよ~。

だって、天体写真なんて(突発現象は別として)いつ誰が撮っても、基本的には同じ物が写るけれど、面白いじゃないですかー。
お手本となる画像はいつでもネットでダウンロードできるけれど、やはり(下手でも)自分で撮影した写真は格別ですからねー。
はい。それと同じです(ホントかなー?)。

・・・という訳で、『BORG沼』という題字のレタリングを通じて、タブレットの液晶面に細かな加筆をするワザは習得しました。
これで、講義中「ミジンコの絵」とか「数学の公式集」とか「現代文の本文」へのマーキング作業は楽勝ですなー。


PS
あぷらなーとの特技(というほどでもないけれど)のうち、もはや過去の遺物となってしまったものリスト
 ①レタリング
 ②和文タイプライター(パンライター)の早打ち
 ③暗室での手動コンポジット
 ④半自動ガイド撮影
 ⑤星図もPCも使わず手動で主要メシエ天体を高速導入
 ⑥モータードライブ使わずに手巻きで秒間4コマ連写
・・・うーん。なんだか朽ち果てた『昭和の青春』って感じがするなぁ・・・

そういえば、昔、宇宙物理研究室のボスが
「僕の特技は穿孔記録テープに空いた穴を直接読める(翻訳できる)ことだけど、もう披露する場が無いよ・・・」
と寂しそうに言っていたのを思い出しました。
(当時の記録メディアはすでにフロッピーとハードディスクになってました)

「ウルトラマンとかの劇中で学者が『コンピュータが吐き出した紙テープを直接読んでる』シーンがある。そんなわけねーだろー。お馬鹿だなー。」
なんてコメントを以前見かけたことがあるのだけれど、
実際に居たんだよ、そういう(2進数を一瞬で翻訳できる)学者さんが。

by supernova1987a | 2018-04-10 00:36 | 機材 | Comments(8)

コリメータ型分光器作製ごっこ

★右腕を使わずにできること

せっかく久々のお休みだったのに、右腕が動かないので天体観測は休業
でも、それじゃあまりにつまらないので、構想中だった『コリメータ型分光器』を試作してみることに・・・。

★スリットの改良

前回の簡易分光器では、プリンタ用紙にアルミ箔を巻いた物を使ってスリットを作製しました。


今回、スリット幅をさらに縮めるためにどうしようかと悩んだあげく、ふと中学生時代の記憶が蘇りました。

「そうだ。カミソリの刃を使ってピントチェック用のナイフエッジテスターを作ったことがあった・・・」

というわけで、カミソリの刃を使ってスリットを作製
f0346040_03502439.jpg
うむ。なかなか良い感じ♪

早速これをBORG60EDの焦点面に配置



★コリメータはカメラ用レンズを転用

無限遠からの光を点に集光するのが対物レンズなら、その逆がコリメータな訳です。
それなら・・・というわけで、ニコンの50mmF1.8レンズをリバースしてコリメータに仕立てます。

f0346040_04015134.jpg

★撮像部分は・・・・

前回は、コンパクトデジカメ:ニコンクールピクスP7800を用いましたが、これだとHαに感光しないので、ASI1600MC-Coolにニコン35mmF2を装着した物を撮像装置として用います。
簡単に計算すると、1次回折像は光軸から約30度程度離れたところに結像することが予想されたので、くの字型に配置します。

f0346040_04063342.jpg
しかしまあ、今回もBORGのパーツ群に助けられました
秘密のパーツボックスにひしめく部品のおかげで、追加部品購入は「カミソリの刃だけ」という・・・。

そして、その勇姿は・・・・

ででん!!
f0346040_04094241.jpg
あっという間に「コリメータ型分光器」完成♪
ちなみに、ファインダーに対象物を入れると、自動的にCMOSカメラに1次回折像が入射するように調整してます。


★2km遠方の街灯を分光してみる

残念ながら、現状では機材運搬に左腕だけしか使えないので、赤道儀とかはムリ。
とりあえず普通の三脚にセットして街灯を狙います。

すると・・・

ででん!!
f0346040_04160760.jpg
おお!
なかなかキレイに輝線スペクトルが写るではないかっ!


f0346040_04173008.jpg
ステライメージの2Dグラフで見てみると、良い感じで水銀灯のスペクトルが出てますなー♪
素晴らしい♪

★右腕が全快したあかつきには・・・

よし、両腕が使えるようになったら、恒星のスペクトルや星雲のスペクトルも撮影できそう♪
そして、密かに構想中のアレ(エタロン使わずに太陽の彩層面のウジャウジャを写すぞ、という類いの・・・・)にもチャレンジしてみますかねぇ。

・・・ま、それも半年後の話ではあるんですが・・・ね。

★さて、お次は・・・

自宅周辺の光害は蛍光灯と水銀灯が主体『らしい』ことは前回の分光ごっこで分かったので、それらが「フリッカー現象」起こしてるか調べてみる予定。

・・・で、もしも夜空がフリッカー現象起こしてるのなら!
ふと閃いた『画期的かつ変態的な(笑)』秘密兵器:『光害チョッパー』の制作にかかるとします。

これ、詳細はまだ内緒ですが、液晶シャッターもパッシブセンサーも波形コントローラも使わずに、「フリッカーに同期できて光害成分とその他成分にリアルタイム弁別できる」というアイディアを思いついちゃった!
しかも、いわゆるシャッターの幕切れも起こらないという画期的な・・・・だけど、右腕が動かないからなあ・・・。

いや、実際の観測はムリでも、装置の試作ぐらいならできるもんね!!


by supernova1987a | 2018-04-04 04:41 | 機材 | Comments(6)


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