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23 March 2019

最近の天文機材で思うこと1

光学製品といえども最近はカメラを中心にデジタル化の波で、携帯いやスマホの普及でデジタルカメラもその市場が奪われようとしている。そんな中デジタルカメラでもコンパクトデジタルカメラはどんどん普及機がなくなり、最近の普及機は聞いたこともないようなメーカーのものが通販等で売られている有様だ。日本の老舗メーカーのコンパクトデジタルカメラは、生き残っているのはどれも少し尖った製品が多いと感じる。いい例が自分は持っていないが、お気軽月面撮影専用機と言われるニコンCOOLPIX P900だろう。また、夜空も撮れると話題の全周カメラ リコーTHEATAではないだろうか。
DSLRに目を移していくと、ペンタックスのアストロトレーサーが尖った製品だろう。ご存知の方も多いと思うが、同社の一眼レフはボディ内手ぶれ補正装置が撮像素子についているので、それとGPSを組み合わせて、星の日周運動に合わせて撮像素子を移動させて星を点像に写すことが可能な独創的な装置が付いている。しかも同社の最近の機種はローパスレスで、赤が写りやすいのが特徴で天体写真向きである。どうせ画像エンジンで処理するならコストが高いハード的にローパスフィルターを付けない方がいいので、今ではローパスフィルターを付ける必要性はないと思う。それから意外と知られていないのが、PENTAX645Z-IRという可視域から赤外線まで撮影できるラージフォーマットDSLRカメラがあるのだ。
ミラーレス一眼レフもだいぶあちこちから出揃ったが、APSサイズならFujifilmのXシリーズだと思う。理由はX-trans撮像素子(普及機の一部使っていない機種あり)のダイナミックレンジとローノイズ特性、ローパスフィルターレスで赤も写るし、高性能レンズ群があり、あらゆるレンズを取り付けられるマウントアダプター軍の多さだと思う。
また、ラージフォーマットのミラーレスGFX50Rも出ている。
天体専用カメラもどんどん新しいのが出てきている。特に以前はWebCam系のカメラが冷却化されてきたのが以前とは異なることだろう。特にこの分野は最近はQHY社やZWO社の大陸系メーカーの台頭が大きく市場を牽引している点が挙げられよう。このWeb系カメラもちょっと前まではソニーCCDが主流だったが、最近はソニーの裏面照射型CMOSイメージセンサが主流になっている。CCD対CMOSはWebCam系のカメラでは主流は裏面照射型CMOSイメージセンサに完全になって来ている感が否めない。これらのカメラはどちらかというと月や惑星系カメラとして使われてきたが、結構ノイズが低いのディープスカイにも使える。
このWebCam系のカメラを最近はしっかり冷却装置を取り付けたタイプのものが出てきている。しかもモノクロの機種もあり、フィルターワークが楽しめるようになってきた。安い機種はソニーの裏面照射型CMOSセンサーIMX183系が使われているのが多いようだ。また、最近は円筒型のカメラは主流でワンショットカラーならこのタイプのカメラを買うべきだろう。理由はRASAを始め、プラムフォーカスで撮影する光学系が出てきたからだ。
ただし、WebCam系のカメラの欠点はAVIで記録した時の階調が8ビット、12ビットであることである。
DSLRもそうなのであるが、RAWで記録しても階調は12ビットが普通だ。この点があるので、実はまだまだ観測にはCCD撮像素子が有利である。また、CMOSはアンプが必要でその感度ムラが実は問題になる。計測的には冷却CCDカメラが現状でもいいということで、本格的に天体写真による観測を行う方は16ビット階調のモノクロ冷却CCDカメラの選択肢が未だに唯一の選択肢だと思います。
冷却CCDカメラメーカーは、欧州ではイギリスのStarlightexpress社、イギリスのATIK社、チェコのMoravian Instruments Inc.社がある。アメリカでは実質Finger Lake Instruments社(FLI)しかないのかな? QSIも新機種でないし、Apogeeも何か最近見ないと思ったらOxford instruments社に買収されて新しいの出ないし、SBIGはDiffraction Limited社に買収されてしまったしでどうなるか不安定みたいだし、色々あるみたいですね。
  最近のKAF-16803ラージフォーマットでも以前の私のG4-16000カメラは画像のダウンロードが30秒かかっていたが、新機種G4-16000MarkIIは10秒(Low noise時)である。これは大きな進歩でStarlightexpressのTrius SX-56も同じCCDだがダウンロード6.8秒と速くなっている。これは結構大きなアドバンテージである。一晩で撮影できる枚数がかなりアップする。CMOSカメラの有利なのは実は読み出し速度が速いことであり、その辺を利用して高速移動天体捜索に活かしていこうとJAXAとかは考えている。でも課題がアンプノイズの多さだという。この辺もある程度はFLI社からだされているKeplerシリーズのカメラでは克服しているようである。ただし、KAF-16803CCDを使ったカメラの3倍くらいの値段がするので、おいそれとは買えないので比較にならないのかも知れない。
撮像素子はCMOSの技術的な説明はこちらやちょっと古いがこちらが参考になるだろう。

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