RaspberryPi + CNC V3 OnStep Controller

最近天候に恵まれず、ほとんど自宅で撮影はできていません。最後に撮影したのは3月7日ですからほぼ2ケ月ほど経ってしまいました。

その間、機材の改善として試みたことは下記の2点です

  1. Raspberry Pi を MicroSD card からの Boot ではなく、Samsung USB 3.1 Flash Drive (MUF-128AB/EC) から Boot できるように変更 (詳細はこちら)
  2. 3D printer で CNC V3 OnStep Controller 専用ケースを作成 (データはこちら)

そもそも、UbuntuをInstallしていた Intel StickPC が Boot できなくなったのが事の発端なのですが、結果オーライでした。Raspberry Pi 4B は結構処理能力が高く、Flash Drive Boot への変更でサクサク動くようになりました。Plate Solving も問題なくこなします。ところで、2020年2月にRaspberryPi 4B を 購入した際は 本体価格 7,600円だったのですが、現在は17,000円以上するのですね。2台目の組み立てを考えたのですが高すぎるのであきらめました。これもコロナで半導体不足なった影響でしょうか?

QHY268M (Gain 56, Offset 50)

QHY268M/C には下記のReadout Mode があるようです。通常は Gain 56/Offset 8 使用していますので 読み出しモード#1(高ゲインモード)を使用していることになります。今回 Gain 56/Offset 50 を使用して LRGB合成を実施してみました。

Readout Modes and Curves (読み出しモードと曲線)

マルチ読み出しモードは、新しいQHYカメラの新機能です。読み出しモードが異なれば、ドライバのタイミングなども異なり、パフォーマンスも異なります。 QHY268には現在4つの読み出しモードがあり、将来さらにモードが追加される予定です。これらの読み出しモードは、現在、QHY ASCOMカメラドライバー、SharpCAPソフトウェア、およびN.I.N.Aソフトウェアでサポートされています。

読み出しモード#0(写真モード)– このモードでは、ゲイン25とゲイン26の間でノイズが低下します。開始するには、ゲインを26に設定することをお勧めします。この設定では、フルウェルは27ke-で、読み出しノイズは2.7e-です。長時間露光ごとに、このポイントからゲインを下げて、ウェル全体の容量を増やすことができます。

読み出しモード#1(高ゲインモード)– ゲイン55からゲイン56にHGC / LGCスイッチポイントがあることに注意してください。 Gain0-55はLGCを使用し、Gain55-100はHGCを使用します。

読み出しモード#2(拡張フルウェルモード)

読み出しモード#3 (Extend Full Well 2CMSIT / 黄色の曲線)QHY268M を追加します。このモードの利点は、#2モードのExtend Fullwellと同じフルウェル値とシステムゲインを持ちますが、読み取りノイズが約1.3分の1に減少することです。

撮影機材: μ-210 + CCD47 レデューサー, QHY268M, OnStep 仕様 Losmandy G11 + M1 MacBook Air + MacOS版 KStars 3.5.7, MacOS版 PHD2 2.6.10

L 画像 :  Baarder Clear フィルター、3/5 3:00 – 4:30、300sec x 20 枚、Gain 56、Offset 50、R画像、G画像、B画像、300sec x 各3枚, Gain 56, Offset 50、 Dark補正 & Flat補正、SIでデジタル現像後、階調補正、Binなし、トリミング、 撮影場所:自宅のベランダ

2022年3月1日に撮影したM13 と比べ、光かぶりが減少し解像度も若干あがったように思います。

M51 (子持ち銀河) を μ-210+QHY268M で撮影してみた

透明度は良くないのですが、晴れそうなので3時に起床しました。残念ながら風の影響を受け、オートガイドの精度は良くありません。3月だと夜が明けるのが早くなってきているので、L画像を撮影した時点で終了です。

撮影機材: μ-210 + CCD47 レデューサー, QHY268M, OnStep 仕様 Losmandy G11 + M1 MacBook Air + MacOS版 KStars 3.5.7, MacOS版 PHD2 2.6.10

L 画像 :  Baarder Clear フィルター、3/5 4:00 – 5:00, 180sec x 20 枚、Gain 56、Offset 0、Dark補正 & Flat補正、SIでデジタル現像後、階調補正、2xBin、トリミング、 撮影場所:自宅のベランダ

風のせいでガイドも暴れていますが、そういえば赤道儀もしばらく設置したままなので、そろそろ Polar alignment も再度行った方が良いかもしれません。

Kenko SEII / SkyWatcher HEQ5 赤道儀の OnStep化

我が家の SEII は 2016年にベルトドライ化 済みなのですが、 Stepping Motor はOriginal のままです。海外のForum でもたまに標記 赤道儀 の Stepping Motor が故障した際の代替案が議論されています。サイズ的には Nema14 の Stepping Motor が使用可能のようですが、装着時の Motorの長さも問題になるようです。自宅の SEII の Motor Housing の寸法を測ったところ下記の Motor であれば問題なく装着できそうなので、早速 STEPPER ONLINE 社 に発注しました。FedEx による発送なので中国からわずか4日で到着。

Nema 14 Bipolar 1.8deg 23Ncm (32.6oz.in) 0.5A 7.5V 35x35x42mm 4 Wires (14HS17-0504S)

OnStep の Controller は Bluetooth 版が2機 (現在 Losmandy G11 で使用中)、WiFi 版が2機 (現在はBackup機) が あるので、WiFi版の方を使用して組み立てることにしました。既存のSynScan 基盤とStepping Motorを取り外し、Nema14 の Stepping Motorに交換します。基盤の部分は少し体裁が良くないですが、OnStep WiFi Controller を外付けにします。とりあえずタイミングプーリーは手持ちのものを使用したので、20歯 -> 40歯 減速比 1/2 で GT2 6mm幅 タイミングベルトを使用しています。

現行のSEIIの機器

Nema14 Stepping Motor に交換

Android Tablet 上で OnStep を実行し WiFi 経由で OnStep Controler に接続し、Initialize および Tracking Start を実施。2画面モードでSkySafari を実行しOnStep に接続後 Capella に GoTo (導入) を実施。問題なく稼働しました。

Youtube 動画

M13 (球状星団) を μ-210+QHY268M で撮影してみた

引き続いて μ-210 + CCD47 レデューサーで撮影しています。新月期に近づいたので今回は QHY268M + Clear フィルターを使用して市街地での撮影です。途中雲が流れて 2 shot の撮影が没になりましたので 8 shot をコンポジットした結果です。

撮影機材: μ-210 + CCD47 レデューサー, QHY268M, OnStep 仕様 Losmandy G11 + M1 MacBook Air + MacOS版 KStars 3.5.7, MacOS版 PHD2 2.6.10

L 画像 :  Baarder Clear フィルター、2/28 4:44 – 5:31, 300sec x 8 枚、Gain 56、Offset 0、Dark補正 & Flat補正、SIでデジタル現像後、階調補正、2xBin、トリミングなし、 撮影場所:自宅のベランダ

QHY268M だと 300sec の露出でも飽和しないのですが ASI294MCで撮影した M13 は 30sec の露出で撮影しています。(カメラを交換した際に、誤ってバックーフォーカスを 75mmにしてしまったので全体にフォーカスが甘い)

2022年3月1日 追記

バックーフォーカスを 85mm に設定し再撮影しました。フォーカスも極力正確に合わせたので、かなり引き締まってきました。

バックフォーカスの重要性

反射望遠鏡に比べ鏡筒が短いので取り回しが容易であることが理由なのですが、最近は μ-210 を使用して Deep Sky Object を撮影しています。Reducer + 最適な Back focus の組み合わせだとなかなかの星像です。月明りが厳しい時期だとカラーバランスの調整が難しいので、IR Pass 685nm フィルターを使用しました。

撮影機材: μ-210 + CCD47 レデューサー, ASI294MC, OnStep 仕様 Losmandy G11 + M1 MacBook Air + MacOS版 KStars 3.5.7, MacOS版 PHD2 2.6.10

Color 画像 を Mono 化:  SVBONY IR Pass 685nm フィルター (1.25 Inch) : 2/17 2:25 – 5:10, Gain 300, Offset 8, Exp. 300sec, 各20 shots, Dark補正 & Flat補正、SIでデジタル現像後、階調補正、トリミング・x2Bin、 撮影場所:自宅のベランダ

CCD47 レデューサー vs Kasai EDフィールドフラットナーⅡ

μ-210 をLosmandy G11に搭載したままなので、 最近の撮影は μ-210 + CCD47 ばかり使用しています。そういえば以前、屈折望遠鏡用の Kasai EDフィールドフラットナーⅡはRCやミューロンにも有効だったことを思い出し、M13を対象物として改めて比較してみました。微妙なフォーカス調整の誤差もあるでしょうか、意外なことに結果は Kasai EDフィールドフラットナーⅡの方が若干シャープでした。

CCD47のバックフォーカスは75mm を使用しているのですが 「Optimal working distance from the connection thread: 85 mm to the camera sensor. Between 70-90 mm, the results are very good」と記述されているのでもう少し長いほうが良いのかもしれません。

CCD47 レデューサー

2022年2月15日 追記

CCD47のバックフォーカスを85mm に変更すると星像は改善されたのでやはりバックフォーカスの問題だったようです。 (f/1870mm)

過去のブログを検索してみたら 7/18/2021 に バックフォーカス 85mm は既に検証していたようです。この時は光軸調整を実施していなかったので周辺の星像が完全ではなかったのですが、8/1/2021 に光軸調整後検証した際は、あいにく雲が流れるような状況だったのでそのままになっていました。今回改めて検証しバックフォーカス 85mm であれば問題ないことが判明しました。

Kasai EDフィールドフラットナーⅡ  

縞ノイズ対策でコンポジットしたフラット画像を使用してみた

最近縞ノイズが目立つようになったので、10枚のフラット画像をコンポジットしたものを使用してみました。縞ノイズが減少すると画像処理も容易になりましました。これはお勧めです。

撮影機材: μ-210 + CCD47 レデューサー, ASI294MC, OnStep 仕様 Losmandy G11 + M1 MacBook Air + MacOS版 KStars 3.5.7, MacOS版 PHD2 2.6.10

Color 画像 :  IDAS Nebula Booster NB1 フィルター、2/7 2:15 – 5:39, 各 300sec x 10 枚、Gain 300、Offset 8、Dark補正 & Flat補正、SIでデジタル現像後、階調補正、トリミング、 撮影場所:自宅のベランダ

本日の オートガイドは 1秒を切る状態で安定してきました。

2022年2月12日 追記

縞ノイズ対策の手法で M57 を撮影してみました。この方法だと容易に周辺減光のかぶり補正が行えますし、縞ノイズも発生しません。

撮影機材: μ-210 + CCD47 レデューサー, ASI294MC, OnStep 仕様 Losmandy G11 + M1 MacBook Air + MacOS版 KStars 3.5.7, MacOS版 PHD2 2.6.10

Color 画像 :  IDAS LPS-V3 フィルター、2/12 5:04 – 5:40, 各 180sec x 11 枚、Gain 300、Offset 8、Dark補正 & Flat補正、SIでデジタル現像後、階調補正、トリミング、 撮影場所:自宅のベランダ

鏡筒のバランスを取り直したので、オートガイドも安定してきました。

M27 (亜鈴状星雲) を μ-210 で撮影してみた

ベランダの鏡筒は設置してしまうと、夜中あるいは早朝に起きてすぐに撮影体制に入れるようにそのまま同じ鏡筒を使用しています。

撮影機材: μ-210 + CCD47 レデューサー, ASI294MC, OnStep 仕様 Losmandy G11 + M1 MacBook Air + MacOS版 KStars 3.5.7, MacOS版 PHD2 2.6.10

Color 画像 :  IDAS Nebula Booster NB1 フィルター、2/6 4:52 – 5:43, 300sec x 10 枚、Gain 300、Offset 8、Dark補正 & Flat補正、SIでデジタル現像後、階調補正、トリミング、 撮影場所:自宅のベランダ

コンポジットして階調補正をすると縞ノイズが目立ちます。さらに ピントを念入りに合わせたつもりですがまだまだ甘いです。 μ-210 には CCD47 レデューサーを使用しているのですが、以前 ケンコー AC CL No.3 レンズ を使用した自作レデュサー の結果がよかったので試してみようと思います。

Ekos/KStars の Plate Soving は f/1954mm の長焦点にも関わらず、短時間で正確に解析を完了し位置補正を行ってくれますので、非常に助かっています。

ただしPHD2によるガイドは以前ほど精度が高くない状況が続いていて、1.2 – 1.4 秒程度です。2秒以内に収まっているので撮影は可能なのですが、BeltDrive化以前は 0.8秒前後と安定していたのでなんとなく釈然としない気分です。

2022年2月7日 追記

CCD47 レデューサーの代わりにケンコー AC CL No.3 レンズ を使用した自作レデューサー でM3を撮影してみました。星像はまあまあなのですが、NB1等のフィルターと併用するとフィルターゴーストがでます。暗めに画像処理を実施しゴーストを目立たなくした画像です。

M104 (ソンブレロ銀河) を μ-210 で撮影してみた

ベランダ撮影の最大の弱点は対象物が軒先にかかってしまうとこれ以上撮影は不可ということです。最近、M63 (ひまわり銀河) を対象物と撮影条件を色々試していたのですが、ついに軒先にかかってしまい、これ以上の試行は難しくなってしまいました。仕方なく対象物を比較的好条件で撮影可能な M104に変更して撮影条件を試してみることにしました。

撮影機材: μ-210 + CCD47 レデューサー, QHY268M, OnStep 仕様 Losmandy G11 + M1 MacBook Air + MacOS版 KStars 3.5.7, MacOS版 PHD2 2.6.10

Mono 画像 :  IDAS Nebula Booster NB1 フィルター、300sec x 8 枚、Gain 56、Offset 5、Dark補正 & Flat補正、SIでデジタル現像後、階調補正、トリミング、 撮影場所:自宅のベランダ

メキシコの帽子ソンブレロに由来する有名な銀河ですが、市街地でも撮影は容易ですがディテールは写ってくれませんね。

最近ガイドが1秒を超えるようになって、精度が落ちているようです。赤道儀をベルトドライブ化した直後は0.8秒ぐらいだったのに・・・  これが原因なのか、星像が綺麗な丸ではなく若干楕円形になっています。