LRGBカラー天体撮影にチャレンジ
モノクロ冷却CCDカメラを使用した、LRGBカラー天体撮影の方法について面白おかしく紹介しています。 LRGBカラー天体撮影の各ページには、左の実践編「LRGBカラー天体撮影」の中のリンクからアクセスして下さい。
このLRGBカラー天体撮影のページは、デジタル天体写真の撮影経験がある方向けに記載しています。 初めての方向けには、天体写真撮影の方法ページを設けていますので、 そちらをまずご覧下さい。
LRGBカラー合成に使う3色分解フィルターはどれがいい？
「よっし、Hαのモノクロ撮影は前回で極めた！」
「今度はカラー撮影に挑戦だな。」
「・・・って、オレの冷却CCDカメラはモノクロタイプ。RGBフィルターとかどれ買えばいいんだ？」
「必要なものとか、心構えとかを教えてくれ〜。頼む」
モノクロ冷却CCDカメラでカラー画像を得るためには、 RGBの３色それぞれの画像をモノクロ撮影し、ソフト上でカラー合成する必要があります。 ちょっと面倒ですよね。 しかしカラーCCDが用いられたデジタルカメラに比べて手間がかかる分、 CCDの解像度をフルに生かせるため、高解像の天体写真を撮るにはもってこいの方法でしょう。
そのRBGの各画像を得るためには、３色分解フィルターが必要になってきます。 いろいろなメーカーから多種多様な製品が出ているので、選択に迷うところですよね。 フィルターの価格も高いので、おいそれと買い換えることもできません。 フィルター選択の上で注意する点をあげてみましょう。
１．光の透過率はどう？
２．分光透過特性は？
３．フィルターの厚さは？
まず第一番目は、光がどれだけ透過しやすいかということです。 フィルターには色素蒸着されたタイプのものと、干渉タイプのものがあります。 色素蒸着のものは安価ですが、透過率が低いことが多いです。 できれば干渉タイプで、透過率が高い製品がお勧めだと思います。
２番目の分光透過特性とは、横軸に波長、縦に透過率が目盛られている、よくわかんないグラフのことです。 グラフ嫌いの方は見ただけで「うっ」ときそうですが、このグラフを見るとそのフィルターの特性がよくわかります。 下のグラフは私の使っているAstronomik製LRGBフィルターの特性です。 RGB各フィルターの裾野がなだらかなのが、このフィルターの特徴です。 この方が星雲の微妙な色合いが表現できるかなぁ、と思って購入し、それ以来愛用しています。
この他にも、様々な特性を持った色分解フィルターが市場に出ていますので、自分の好みに合う製品を選ばれるとよいでしょう。 各フィルターの違いによる写真の写り具合は、天文雑誌のギャラリーコーナーが参考になると思います。
そして最後の３番目フィルターの厚さですが、フィルターは光学ガラスですからもちろん厚みがあります。 「そんなこと、どーでもいいじゃないか！」と思われがちですが、厚み自体はともかく、 RGBフィルターで厚みが変わっていたりしたら、フィルターごとにピント位置が変わってしまいます。 できればLRGBフィルターがセットになっていて、 フォーカス位置が一定のものを選ばれることをお勧めします。 フィルター交換ごとにピント合わせ直すのは大変ですもんね。
カラー合成法はどうする？
上でも書いたとおり、モノクロCCDカメラを使ったカラー合成では、RGBフィルターをそれぞれ通した画像を撮影し、
後でRGB合成することで得ることができます。
これが一番スタンダードな方法なのですが、最近の画像処理方法では、
LRGB合成によるカラー化が一般的になっています。
※LRGBカラー合成は、Okano氏が考案した方法です。
このLRGB合成は簡単に言うと
「L画像は時間をかけて綺麗にたくさん撮ろうね。」
「RGB各画像は解像度低くていいから、パパッと撮ろうね。」
という感じです。 これは人間の眼は明暗差を見分ける能力は高いけれど、それぞれの色情報の微妙な変化には弱い、という特徴をついた方法です。 デジカメで撮影したJPEG画像にも使われている技術です。
そして、これからカラー合成するにあたって「RGB合成」で行うか、それとも「LRGB合成」かという点ですが、 私はLRGB合成の方をお勧めします。 冷却CCDカメラの指南書によっては、RGB合成から始めようというのが一般的ですが、 綺麗な画像を仕上げたいならLRGB合成法の方が結局は楽だと思います（LRGBでもRGB画像は作らないといけませんが）。
「LRGB合成はL画像を差し替えるから、星雲の色が薄くなるからやだよ〜。」という意見もありますが、 そんなのは後々補正しちゃいましょう。 LRGBカラー合成なら、L画像以外は適当OKって感じで、まずは気楽にやってみましょう。
望遠鏡はどれを使う？
さて実際の撮影の前に、使用する機材が気になるところです。 Ｈα撮影では「Ｈαの狭い波長の光を写すから、色収差も気にならないし、手元にあるものでいいよ〜」と書きましたが、 カラー撮影では全波長の色彩を記録するため、その辺りの問題が出てきてしまいます。 いったいどんな光学系が撮影に向いているのでしょう。
「ふっふっふ、やっと俺たち”望遠鏡は高級志向で行こう”の出番だぜ。」
「CCDカラー撮影と言えば、天下のSDP光学系じゃないと話にならんわな。特に105SDPはCCDの実績も最高！これで決まりだな。」
「いや〜、ここは伝家の宝刀のフローライト。FSQが海外実績もあってバッチリだぜ」「何言ってんだ。SDPや蛍石使ったFSQなんて、もう終わったんだよ！今はEDアポNewFSQ+645レデューサーで明るさ最高だぜ！」
「おまえらまだまだ甘ちゃんだなぁ。やっぱ男はスキッと反射系！オレはε-180EDしか使わねー！」
「いやいや、やっぱビクセンだろ。うまく肉抜きされた鏡筒が軽くて遠征に使いやすいことうけあいだぜ！」「天文台の望遠鏡はリッチークレチアンが主流なんだぜ。大口径RCで銀河群を一網打尽だ！」
「いつの時代も最新鋭機は最高さ！ご降臨したVSD100 F3.8に敵はない！」
「うるせぇ〜、男ならボーグだ！リング地獄にはまって、お部屋はリングの山積みだ。ハッハッハ！」・・・ちょっと話ずれてんぞ、おまえ。
といろいろありますが、私個人的にはε160が最高かと思います(笑)。
冗談はさておき、デジタル撮像素子の解像度は、銀塩フィルムと比べて優れているので、 収差が大きい光学系だと星が肥大化したり、色が付いたりという現象が起こってしまいます。 使う光学系の理想としては、いわゆる「ザイデルの５収差（※球面収差、コマ収差、非点収差、像歪曲、像面湾曲）」が補正された望遠鏡が理想ですが、 そういう光学系は高額系になってしまうので、おいそれと手が出るものではありません。 そこで比較的安価でCCD撮影向きの望遠鏡を考えてみましょう。
球面収差 : 球面鏡などで反射した光が一つに集まらない現象。なのでニュートン反射望遠鏡などでは、放物面に研磨しています。
コマ収差 : 光軸から傾いて入ってきた光が一点に集まらず、一方向に尾を引いたようになってしまう現象。
非点収差 : サジッタル断面、メディオナナル断面がどうこういうややこしい現象。結局は星が一点に集まらず、シャープなピントが得られない現象です。
像歪曲 : カメラ雑誌などで「糸巻き型」とか「樽型」とよく書かれている現象。実際と像の相対的な大きさの比が変わってしまうわけです。
像面歪曲 : できた像面が湾のように曲がっちゃう現象。フィルムの中心はピントが合っているのに、周辺がぼけたりするのはこのため。シュミットカメラなどは、像面が大きく湾曲 しているので、フィルムを曲げて取り付けます。参考：屈折望遠鏡光学入門
CCD撮影で一番気になる収差は色収差だと思います。 デジタル機材は銀塩フィルムよりも感光波長が広いので、これが顕著に表れます。 銀塩では写らない可視光以外の波長にも感光するんですから、やっかい（魅力的？）です。
となると注目されるのが、理論上色収差が発生しない「反射光学系」です。 特にニュートン反射望遠鏡は、主鏡が放物面なので球面収差も除去されていて、理想的な光学系です。 ただ中心以外は、コマ収差が気になるのでコマ補正レンズは必須です。 最近では汎用性のあるコマコレクタ（パラコアとか）も販売されていますので、 こうした補正レンズを使って補正するのもいいんじゃないでしょうか。
最近の市場は屈折式が流行しているようで、ニュートン反射望遠鏡はあまり見かけません。
そんな中、ケンコーのSE200Nなどが安価で売られています。
安価ですが、この光学系は潜在的な能力が高い光学系です。
ただ今市場に出ている製品は、接眼部の強度が弱いものが多く、重いCCDカメラを取り付けるとたわんでしまう恐れがあります。
この辺りを上手く工作でクリアできれば、安価でCCD撮影向きの光学系ができると思います。
自作が得意な方は是非やってみられてはいかがでしょうか。
でも「ややこしいことはやめて、オレはとにかくいい写真撮りたいんだ！」ということであれば、 フォトコンテスト等で実績のある鏡筒を使うのがいいでしょう。 やはり高い望遠鏡は、高いなりに光学系も理想に近いですし、作りもしっかりしているので所有したときの満足感も高いでしょう。
どこで撮影する？
Ｈα撮影と違って、今回のカラーCCD撮影はもろに光害の影響を受けてしまいます。 可視光全域を写すのですから当たり前ですよね。 やっぱり銀塩撮影と同じく、都会を離れ、光害の少ない郊外地で撮影するのが理想的です。
特に淡い散光星雲を美しく撮影したいとなれば、 肉眼でもうっすら夏の天の川が見える星空の下で撮影したいものです。 そのような淡い天体を２等星がやっと見える都会の夜空で撮影しても、なかなか理想的な写真には仕上がらないでしょう。 でも、明るい銀河や惑星状星雲ならば、ある程度は都会でも撮れると思います。 遠征する時間がないとか「遠征するのはめんどいよ〜」という方は、 そういう対象を中心に狙われてみられてはいかがでしょう。
遠征に行くなら・・
銀塩フィルムの頃から星空撮影で遠征に慣れ親しんでいれば、 自分のお気に入りの場所もあることでしょうし、全く問題はありません。 でも初めて行くと結構失敗してしまうものです。 私が今まで体験したことを書いてみると・・・
暗くなって北極星を合わせようと思ったら、木が邪魔で北極星が見えない
機材を組み立てようとしたら、忘れ物に気づいた
夜中あまりにも寒くなって凍えてしまった
野生動物が出てきて驚いた
バッテリーが途中でなくなった
ヘッドライトを忘れて機材を組み立てられなかった
真っ暗の中、たった一人で怖かった(笑)
他にもたくさんありますが、パッと思い出すのはこれくらいでしょうか。
書いてみると馬鹿らしいものばかりですが、結構同じ目に遭ってしまうことがあります。 北極星は見える場所に行けばいいのですが、昼間着いて夜になると見えないことに気付くこともあります。
また、昼間設置した赤道儀の北方向が大きくずれていて、夜、機材一式を持ち上げて移動しないといけないこともあります。 方位磁針などを用意していかれるといいんじゃないでしょうか。
忘れ物については、皆さん一度は体験されたことがあると思います。 撮影機材は細々していて、ボルト一つ忘れても撮影することができなくなってしまいます。 持ち物リストなどを作って対処したいですね。 また夜中の寒さは相当なものですから、防寒対策はしっかりしましょう。
星見で野生動物といえば「鹿！」というぐらい、どこに行っても鹿によく遭います。 別に危害は加えてきませんが、車で走行中にぶつかったりすると大変です。 山間部ではゆっくり安全運転で走りましょう（たまにイノシシも見ます（こっちは突進されると怖いかも））。
冷却CCDの撮影で電源は最も重要です（なくなると動きませんもんね）。 冷却CCDカメラにパソコンと電気を供給していると、すぐにバッテリーは空になっちゃいます。 105Ahもの容量があるディープサイクルバッテリーを使っても、冬の一晩持つかどうかというところです。 冬場は寒さでバッテリーの能力も落ちるので、その辺りも注意して準備されることをお勧めします。
あと現地での忘れ物にもお気を付け下さい。 「CCD撮影の間に固定撮影をしておこう！」とちょっと離れたところにカメラ三脚立てて、 そのまま忘れて帰ったなんて話もあるそうですから。帰る前には周りを一度確認の上帰りましょう。 それと帰り道も安全運転で、疲れたら焦らず休憩を心に帰りましょう。
また、初めての場所に行かれる場合は、なるべく単独行は避けて、何人かで出かけた方が安心でしょう。 これは暗いところが苦手の方にも言えると思います。 天文サークルに入って、仲間同士で遠征に行くと張り合いも出て楽しいのではないでしょうか。 現地に知り合いがいれば、困ったときには助けてもらうこともできます。 天文ファン同士、仲良く星空撮影を楽しみましょう。
遠征して撮影する上で一番気を付けていただきたいのは「安全」です。 もちろん星空の状態やマナーも大切ですが、それよりもご自身の身の安全が一番大切だと思います。 初めての場所には、できれば明るい内に現地入りして周りを確かめておきたいものです。 また、危険だと思ったら、諦めて帰る勇気も必要だと思います。 簡単にいい写真はなかなか撮れないものですが、せめて安全に楽しく撮影をしていきましょう。
いよいよ撮影本番
撮影自体は特に変わったことはありません。 天体撮影方法Hα編に記載したように、 まずはCCDの温度を下げてピント合わせを行います。 それからキャリブレーションしてオートガイドを開始して本撮影。 という具合に、順序よく撮影準備していきましょう。 久しぶりに遠征撮影に行くと「あれ？次、何するんだっけ？」ということもありますから、 一度撮影までの手順を書き出しておくのもよいかもしれません。
それから気になる露出時間ですが、銀塩フィルムでの撮影のように・・
「今日の空は最高の透明度！＋１増感で５０分露出いけるぜ〜♪」
「おいおい黄砂かぁ。ねむねむの空だなぁ・・・。今日はノーマル現像で６０分が限度かなぁ？」
なんて、シビアに考えなくていいと思います。 遠征地では１０分露出を基本として、赤道儀のガイド精度や、空の状態、気温などから割り出されたらよいと思います。 また、デジタルの場合は、すぐに撮影画像を確認できますので、 ガイドの良否も見るためにも、まずは10分露出で一枚テスト撮影するのがよいでしょう。
ところでRGB画像の露出時間ですが、ご存じの通り、冷却CCDカメラは光の波長によって感度が変わっています（下図参照）。 私のST-2000XMカメラでは、赤感度が青色に比べてググッと下がっています。 ですから理論的には、Ｒ画像にはＧやＢ画像の２倍程度の露出時間を与える必要があるのですが、 実際にそれを行うとダークフーレムも余計に必要になりますし、少々面倒です。 ですので私の場合はすべて同じ露出時間で撮影し、後でソフトウェア上で補正しています。
まず手始めとしては、Ｌ画像はビニングなしの１０分露出で４枚〜８枚程度。 RGB画像は２×２ビニングで１０分露出を各２枚って感じで、明るめの星雲を撮影されてみてはいかがでしょう。
よっし、撮ってきたぞ〜
「長ったらしい説明を読んで、遠征に行ってきたぞ。」
「夜はめっちゃ寒くて帰ろうかと思ったけど、凍えながらＭ３３銀河だけ撮ってきた。」
「ほんと撮影には苦労したぜ。まぁ、撮影中はずーっと寝てたけどな(笑)。」「そうそう、オレが冷却CCDの撮影に使っているのは、SoftWare Bisque社のCCDSoftっていう制御ソフト。」
「下がその一画面なんだけど、一度オートガイドを始めて下の画面で撮影枚数を設定すれば、 あとは寝ていても撮影が進むってわけ。」
「ぐーたらのオレには最高のソフトだね！」
SoftwareBisque社は、プラネタリウムソフトのTheSkyシリーズで有名なソフトウェアメーカーです。 CCDSoftはそこが発売している冷却CCDカメラの制御ソフトで、 セルフオートガイドを撮影時に毎回設定しなくても、オートで順次撮影してくれる便利なソフトです。
私が使用しているのはVer5のもので、冷却CCDに無料で付属してきたものです。 BisqueのHPでも売られています（高いですが）。 この他にもCCD制御ソフトとして人気のあるものとしては、「Diffraction Limited MaxIM DL」や 「アストロアーツ ステラギア（生産中止）」などがあります。 「冷却CCDカメラ純正の制御ソフトは使いづらい・・・」という方は、 こういうソフトも考えてみられてはいかがでしょうか。
撮ってきた画像
「それじゃぁ、オレの撮ってきたM33銀河の写真を見てくれよ！」
「15分露出した未処理のL画像だけど、じゅうぶん綺麗だろう。」
「光害が少ないところで撮ったから、前回のペリカンみたいにザラザラ感がほとんどないぜ。」「画面にこの画像が表れたときは、ほんっと嬉しかったね〜。」
「銀塩の頃は小さくしか写らなかった渦巻きが、見事だもんな。」
「よっし、これを処理して、またまた入選ゲットしてやるぜ！」
− LRGBカラー合成 撮影編 終わり −
というわけで、続きは「カラー撮影にチャレンジ -その２- 画像処理編」でお会いしましょう。
「え、オイこら、ちょっと待て。」
「このM33の写真は、どーすんだよ。」
「今でも時季はずれなのに、季節が過ぎたら応募できねーじゃねーか。」
「オイ、ちょっと、なぁ、待ってくれよぉ〜」
続きはこちら→画像処理LRGB編