一眼デジカメあれこれ
(注)各トピックの内容は執筆当時のものです。デジカメ関係は進化が早く、現時点では内容が適当でない場合や古すぎる場合があるのでご注意ください。

おもなトピック

2006年  Nikon D80インプレッション  皆既日食の画像処理  皆既日食を一眼デジで撮る

2005年  Nikon D50インプレッション  ステラナビゲータで事前準備  雑感:20DaとKiss Digital N  D70用リモートコントローラ

2004年  ホワイトバランスとは？  IR改造デジカメ vs ノーマルデジカメ  デジカメでダークを引く  フィルタによる青ハロ低減効果

EOS 5D markII/ISO25600/露出15秒/EF70-200mmF4L IS F4クラスの望遠鏡やカメラレンズならば、15〜20秒程度で適正露光になるので、ノータッチガイド＆超多数枚コンポジットでS/Nを稼ぐ方法が使えそうだ。しかし…。

上記画像のベイヤー・イメージ。ハイライトのエッジが黒く落ちるというより、ハイライトエッジの手前で落ちているという感じ。

基本的にはヒストグラムを表示し、ノイズ評価結果の数値を乗せているだけ。下のグラフは上のグラフのX軸近辺を64倍にズームしたもので、一般的なヒストグラムでは表示できないわずかなノイズの分布もわかる。とりあえずRAP2プレリリース版に実装した。

先週のしらびそで瀬尾さんから冷却EOS 40Dの試写を託され、今週はなんとか作例を撮ろうと天気予報とにらめっこ。
水曜日の夜にわずかな晴れ間に期待し、富士山新五合に突撃。
天気が安定しないのでNuQにレデューサをつけF3.6で短時間露光勝負。
唯一撮影できたカットが以下のIC1805である。ISO1600、露出5分×2と総露出時間はわずか10分。
冷却化によってノイズは極限まで減少しているため短時間露光でもS/Nのよいデータが得られる。強い画像処理をしても破綻しにくく、淡いIC1805をくっきりと浮かび上がらせた(→拡大画像)。
韓国製の冷却Kissの使い手である山中さんレベルの作品を創るためには、ISO感度を控えめにして露出を長くしなければならないが、短時間露光と少ないコンポジット枚数で、そこそこのクオリティの作品を歩留まりよく撮影できるというメリットもある。
天気が続けば冷却をOFFにして、同露出で撮影し、その結果を比較したかったのだが、それは来月になりそうだ。

ちなみに冷却効果は瀬尾さんのHPによると-25℃とあるが、これは外気に依存する。20℃以上の室内温度だと-25℃の冷却効果が得られるが、氷点下近くまで下がった気温だと-20℃くらいの冷却効果に留まる。

非冷却デジカメは1時間ほど連続露出を行うと、センサー温度は外気温+7〜10℃くらいになる。つまり冷却デジカメとは、露出中の温度平衡状態で、30℃近い差があることになる。
今回、センサー温度が-18℃くらいだったので、非冷却カメラでセンサー温度を同程度にするには気温-25℃以下のところで撮影しなければならないということになる。

さて、このプロトタイプSEO-COOLEDは、趣味人の10/26(金)の満月会でお披露目できるよう、瀬尾さんと店長宮崎と調整中である。興味のある方は秋葉原までいらしていただきたい。

SEO-COOLED 40Dで試写。電源はDC12V。ペルチェのパワーは50〜100%で可変。ライブビューは問題なく利用可能だった。ダストリダクション機能はキャンセルされる。	ISO1600/5分×2枚の作例。とても十分とはいえなく、そのポテンシャルをすべてお見せするには至らなかった。 拡大画像はこちら

D80は画面下部の熱カブリがなくなっている。さらに背景濃度の低さは注目に値する	D200の同条件ダーク。背景濃度が上がっており、ダイナミックレンジが潰されている。

第2接触を待ちつつ、部分食を撮影する筆者(と機材)。天候にも恵まれ4分間もの魅惑のショーを楽しめた(＠エジプト・サルーム)。

第2接触。ダイヤモンドリングの光芒の右にプロミネンスが見える。	皆既中。プロミネンスから外部コロナまでを画像処理にてまとめてみた。まだまだ改善の余地あり。	第3接触。4分間のショーはこの時点で終わる。ダイヤモンドリングのきらめきとともにあたりからは大歓声と拍手が沸き上がった。

今回用いたFS-60C(F6.3)＋EOS KissDN(ISO100)での撮影では、
プロミネンス→1/1000
内部コロナ→1/125
外部コロナ→1/8
このくらいが適正露光のようだった。次回の日食に向けてのメモとして記しておくことにする。

2006年3月末のエジプト・リビア・トルコ皆既日食は、デジタル一眼が本格的に普及し始めてからははじめての日食になる。
直焦点撮影と同じくシステムがコンパクトになるので、気軽に撮影を楽しめるようになったといえる。
ただ撮影できればいいというわけではなく、自分はやはり肉眼で皆既日食のその場の空気を楽しみたい。だから、皆既中にカメラや赤道儀をあれこれ操作するのは避けたい。いや、絶対にやらない。
だからこそ、“リモコンを連打するだけで撮れる”ような準備をしておきたい。

エジプトに持っていく予定の機材(ケンコー・スカイメモR)。ビデオカメラは、撮影兼ウェイト係。

太陽は日周運動でどんどん動いていく。直焦点撮影のような精密なガイドは不要だが、だからといってカメラ三脚のみでは、マメに構図を合わせ直さなければならず、上の大前提「皆既中に機材は見ない」に反してしまう。
よって、小型軽量でもいいからモーター内蔵の赤道儀は絶対に必要だ。
国外に持っていくのだから、いつもの直焦点用の赤道儀ではなく、小型軽量のポタ赤がベスト。自分は実績のあるケンコースカイメモRをチョイスした。このほか、タカハシのスカイパトロール、ビクセンのGP2ガイドパックなども選択肢になる。

今回のリビア、エジプト、トルコはいずれも日本とほぼ同緯度にあるため、赤道儀は国内用のままでいいだろう。
ただし、長時間露出をしないからといって極軸をいい加減にしておくと、あれよあれよと写野から外れていってしまうだろう。
こまめに写野調整すればどうということはないが、“大前提”を考えればある程度は合わせておきたい。
少なくとも極軸望遠鏡の視野内に北極星を導入するくらいの精度が欲しい。

ツアーのサービスによるが、未明に観測地に出かけて極軸望遠鏡を合わせる機会があるかもしれない。もし夜のうちに合わせる機会があればぜひ活用したい。

関連リンク
 ケンコー スカイメモR
 タカハシ スカイパトロール(TG-SP)
 ビクセン GP2ガイドパック
 BORG片持ちフォーク式赤道儀(※モーターな し)

試しに太陽を撮影してみた。374mm＋EOS Kiss Digital Nではこのくらいの大きさに写る。

35mmフィルムでは、500〜1000mm程度の焦点距離で撮る場合が多いが、デジカメはAPS-Cサイズとひとまわり小さいので、焦点距離は350〜600mmが適当となる。
自分が選んだFS-60C(/w フラットナー)は374mmなので、ちょっと短めかな、という感じだ。一般的にはこれに2倍テレコンを入れてもいいくらいだろう。
今回は外部コロナの描出が最大の目当てなので短めにしたが、迫力満点の太陽を撮影したければ500mmがよいと思う。BORG77EDあたりはどうだろうか。
300mmのレンズに×2テレコンというのもアリ。

関連リンク
 タカハシ FS-60C
 BORG 77ED

フジのアセテートタイプのNDフィルタ「ND4.0」。光量を1/10000に抑える。それをコッキンのP83ホルダーで挟む。コッキンは海外ブランドだが、ケンコー扱いなので、ヨドバシ等で容易に手に入る。

ペンタ67による星野写真で活躍したコッキンのフィルタホルダー。半円状のツメをフードにそっと引っかけるだけでよい。

P83(83mm)規格がうまい具合にタカハシの6cm屈折用フードにドンピシャに収まるのである。

日食撮影において避けては通れないのが減光だ。
日食は減光して撮影するもの、という感覚があるが、皆既中はノーフィルタで撮影するもの。あたりが真っ暗になり、星まで見えるのだから、いわば夜景撮影に近いものだと考えればよい。

よって、減光が必要なのは部分日食の間だけ。部分日食を撮影するならば、市販のNDフィルタを使うのが一般的だ。
ただし、NDの後ろの数字の意味がメーカーによって異なるので注意。
例えば、ケンコーND400は「露出倍数を400倍にする」という意味だ。
400 = 2n　→　n = log2400 ≒ 8.64
つまり、約9段階絞ったのと同じ光量になる。
ビデオカメラ用のND4(+2絞り)やND8(+3絞り)もこれと同じ計算だ。

ぶっちゃけ、ND400を1枚だけでは思い切り露出オーバーになるだろう。
一眼デジカメの多くは、ISO100未満の低感度が使えないので、1/4000程度ではシャッタースピードが長すぎる。ND400ならば2枚重ねがちょうどいいくらいだ。

自分はフジのアセテートフィルタ(ぺらぺらのやつ)を使うことにした。「ND4.0」と書くのだが、数字の意味が違ってこちらは「露出倍数を10の4.0乗(=10000)倍にする」ということを示している。
計算(省略)すると、絞りにして約13段階分となり、F8+ISO100+1/4000秒でほぼ適正露出が得られる。

ところで皆既中はノーフィルタで撮影するため、皆既が始まる前になったらフィルタを外さなければならない。望遠鏡内部のアダプターに取り付けるタイプのフィルタだと、望遠鏡をバラさなければならず面倒だ。しかも厚みのあるガラスフィルタであればピントが大幅にずれてしまう。
その点、対物レンズの前に取り付けるフィルタならばピントの移動がないので安心だ。

フィルタの取り付けは、望遠鏡のフードの先端にはフィルタねじが切られているので、これを利用する手もあるが、ドタバタしている皆既直前にゴリゴリねじを回すのはできれば避けたい。
自分は、コッキンのフィルタホルダーを使ってワンタッチで取り外しができるようにした。
単にフードに引っかけてるだけなので、取り外す際に鏡筒に力が加わる心配はない(逆に風が強いと飛んでいってしまうが)。

関連リンク
 ケンコー ND400フィルタ
 フジ アセテートNDフィルタ

Nikon D50はD70の廉価版ともいえるべきモデルで、D70よりひとまわり小さいのが特徴だ。
天体用としては、小型化によりメモリカードがコンパクトフラッシュからSDカードに変更になったことくらいで、基本的には同じものだ。
“D70から機能を削っただけ”という感じであまり気にしていなかったのだが、早速購入された方からRAWデータを頂いたので、RAPに対応させるとともにノイズを検証してみた。

D50,ISO800,10分。一見すると分からないくらい熱カブリが減っている。	同条件で撮影したD70のダーク画像。左上の2カ所の熱カブリはおなじみのものだ。

D50の上の画像にRAWレベルで強くレベル補正をかけてみたもの。熱カブリが無くなったわけではないことがわかるが、ダイナミックレンジはまだ生き残っている。	同じくD70。これだけレベル補正を強くかけると、画像の左上が熱カブリで飽和している。すでにダイナミックレンジは残っていないと思われる。しかも全体的に背景ノイズ(ランダムノイズ)も高くなっている。

いくらダーク減算で消せるとはいえ、効率よく品質を追求するならばカメラの方向にも気をつけたい。

新月期になると遠征に出かける自分だが、数日前から撮影計画を練り始める。こんなときに役に立つのがステラナビゲータのようなシミュレータだ。アストロアーツは、ジョイスティックによる太陽系内飛行や天体の会合などプラネタリウム的な要素をウリとしているが、天体写真の撮影計画に役立つ機能もたくさんある。
そんなわけで自分のステラナビの使い方を紹介してみる。

 天体写真のためのステラナビゲータ

天体用の20Da、そして天体写真用としては最も広く親しまれているKiss Digitalの後継機Kiss Digital N(Kiss DN)。暖かくなる天文シーズンを前にいろいろ選択肢も増えてきて楽しいところだ。
20Daの特徴は、もちろんHαの透過率を20%から50%程度へと引き上げたこと。具体的な写真の比較は天文各誌に載っているのですでに衆知のことだろう。
もう一つはFUJI S3Proでも採用しているピントスルー表示を採用(キヤノン語では“ライブビュー表示”という)したことだ。天体写真は一般写真に比べてピントが実にシビアだ。はるかかなたの恒星は完全なる点光源となってレンズの性能を丸裸にする。
銀塩写真ではナイフエッジで十分にピントが追い込めた。銀塩フィルムが解像力でCCDに劣っていることもあるが、直接フランジバックを計測できるのが利点だ。デジカメでピントテスターを作りたくても、まさかCCD面に直接ノギスをあてるわけにもいかない。
ファインダの精度もあやしいものがある。ファインダをどんなに拡大してどんなに追い込んだところで、ファインダそのものの精度誤差以下には追い込めない。そもそもAF全盛のこのご時世、コストダウン競争によって最も最初に予算が削られるのがファインダではないだろうか。少なくとも自分は今のAFカメラのファインダ精度を信用していない。

最も確実なのは、実写によるピント合わせであることは疑いのないところだ。20Daのライブビューモードは、天体写真ファンに手軽なピント合わせ方法を提供してくれた。FUJI S3Proでは30秒という制限があったが、20DaはシャッタースピードのひとつとしてBulbのとなりに配置されている。よってリモコンレリーズで開けっ放しにしておけば、ひたすらライブビューで表示化が可能なのだ。
コンパクトデジカメはライブビューがアタリマエ(というか光学ファインダーがない機種も増えてきている)なのに、なぜ一眼デジは特殊な機能なのだろうか。
その理由は熱にある。コンパクトデジカメの1/2〜2/3インチサイズCCDに比べ、それに比べれば大型のAPS-Cを基準とする一眼デジは放熱対策が必要だ。常時CCDがデータを受けていればどんどん熱がたまり、それがダークノイズとなって表面化してくる。これら熱エネルギーの源は全てバッテリなのだから、ライブビュー表示はかなり電気を消耗すると言ってよい。
20Daのライブビュー表示が時間無制限なのは、特殊な用途として購入した天体写真ユーザーの利用方法を信頼しているからなのだろう。

あとは粗末な液晶モニタでどこまで追い込めるかがポイントになる。これは4月発売の天文ガイド本誌でレポートを書いたので参考にしてもらいたい。
結論を先にいうと、自分が10ミクロン単位まで追い込める125SDPで使うなら、ノートPC＋フライアイルーペCS(自画自賛？(^^;)の方が上、といったところ。

20DaとKissDNのミラーケラレもいろいろウワサが飛び交っているが、どちらもケラレは存在する。しかし、ケラレの発生は光学系に依存しており、キヤノンのレンズを普通に使っていれば問題ない(ケラレは出ない)。直焦点でもケラレが目立つ望遠鏡とそうでない望遠鏡がある。
20Daは対策が練られたが、全くケラレが無くなったのではなく、低減したと言った方がいいだろう。ケラレが問題になるかどうかは、画像処理をどの程度強くかけるかで決まる。

Kiss DNは、持った感じも旧Kiss Dに比べてひと回り小さく、実にコンパクトにできていると感心する。塗装も旧Kissはプラスチッキーだったが、Kiss DNはマグネシウム調の塗装となり高級感が出た。ただ小型化のため、バッテリも小型化しているので買い換えを考えている人は注意が必要だ。
天体望遠鏡ショップ等による、Kiss DNのIR改造サービスもすでに始まっており、今後はこちらが主流となるだろう。
気になる熱カブリは、旧Kissが右上と右下の二カ所を中心に拡がっていたが、KissD Nでは右下のみとなり、それもかなり低減されている。スポットノイズ(輝点ノイズ)は相変わらず多いものの、熱カブリのみを消すならばダーク減算をサボってもいいのかもしれない。

D70に取り付けた誠報社製タイマーリモートコントローラ接続ユニット。 これで撮影中、機材を放置して天文談義に専念できる(!?)

デジカメのホワイトバランスについて。
ホワイトバランスは「色温度」とも呼ばれ、いわば「白を白く見せるためのカラーバランス」である。
マニュアルでホワイトバランスを取るとき、読んで字の如く“白い紙”でバランスを取る人もいるが、グレーで取るのがベスト。
白は、RGB各色が飽和しているので、本当のバランスはわからない。
たとえば、ある白い物体を撮影して白く写したとしよう。しかし、(R,G,B)=(255,255,255)とは限らない。実際は緑や青が強く(255,280,300)なのかもしれない。255以上は表現できないから、白く見えているにすぎない。
この擬似的な白を白としてホワイトバランスを取ると、中間調でのバランスが崩れてしまう。本来ニュートラルグレーの色が、緑と青の強いグレー(グレーとは言わないのだろうが)になってしまう。

よって、ホワイトバランスはグレー点で取るのがベストなのだ。カメラやソフトによっては「グレーバランス」と呼んでいるものもあり、こちらの方が適切と思われる。

さて、RAW画像を扱う場合、ホワイトバランスが意味を持つのは、撮影時ではなくRAW現像時だ。
RAPを含め、多くの現像ソフトは、ホワイトバランスを自由に変更できるので、撮影時はどのホワイトバランスで撮影しても構わない。
RAWデータそのものには、ホワイトバランスによる違いは全くないからだ。

天体写真の場合、現像時にホワイトバランスを調整することがほとんどだろう。となれば、撮影時は好きなホワイトバランスで何ら構わない。「太陽光」と「白熱電球」で取った画像を織り交ぜてコンポジットしようが、ダークを引こうが何ら問題はない。

雑誌のフォトコンのデータ欄には撮影時のホワイトバランス設定が載っている。応募用紙にそうなっているのだから仕方ないのだが、これは本来いらない項目だ。
JPEGで撮ってそのまま応募するならまだしも、現像時に少しでもホワイトバランスを調整したならば、意味がない情報といえる。
たとえば、「使用メモリカード＝ハギワラシスコム製256MB」と書かれていたら、「それは作品には関係ないだろう？」と思うだろう。それと同じだ。

開発中の次世代RAP。RAW現像前の段階でこのレベルまで画像処理ができてしまう。 ちなみに元画像はコレ。

コントラスト補正のみ行った場合。散光星雲のハイライト部が完全に飽和している。 輝星もハロ部まで飽和し、肥大化している。	コントラストは左のままで、RAPのハイライト保護フィルタを使った画像。IC434周辺の淡い構造はそのままに、ハイライト部の構造も描出できている。

天体写真ファンにとって、デジカメで赤い散光星雲(Hα輝線)が写るかどうかは重要なテーマだ。
銀塩でもHαが写らないフィルムは粒状性がよくても直焦点派には見向きもされなかった。デジカメでも同様で、Hαの感度がなければ面白みが半減してしまう。
“今度のモデルは無改造でもHαが十分写る”みたいな意見を耳にするが本当なのだろうか。
透過させてよいのあればハナから透過させているハズ。
Hαを透過させないのは理由があるからであり、その理由がある限り、決してHαが写るようにはならない
んじゃないだろうか。
そんなギモンもあり、ノーマルデジカメとIR改造を施したデジカメでは、どのように写りが違うのか比較・検討してみることにした。
無改造D70と改造Kiss Digitalを用いて、同じ対象を撮り比べてみたので、ぜひごらんあれ。

 IR改造デジカメvsノーマルデジカメ

いくつかの不具合を修正したRAPを公開しました。
すでにお使いの方はダウンロードの上、上書きインストールしてください。

デジカメでダークを引く方法については、天文ガイド11月号P220に書かせて頂きました。
その結果作成したソフトウェア「RAP」とデジカメのダーク減算に関する文章を以下に公開しております。
輝点ノイズとアンプノイズが消えるだけでなく、背景も非常になめらかになります。やはり複数枚のダーク画像による効果は絶大です。

 ダークノイズを消去するソフトウェア「RAP - darknoise eraser -」

なお、天ガの記事に校正ミスがあったため、修正箇所をアップしました。こちらもご覧下さい。

 天文ガイド11月号P220「デジカメでダークを引く！」に関する修正

これがCCDの生データであるベイヤー配列状態。600万のすべてのCCD素子がすべて同じ感度ということはなく、大小はあるものの、バラツキがある。中央の赤の素子がひときわ素子が明るい。これをホットピクセルといい、ダーク減算で消去するのが普通。	左のデータを現像し、同じ場所を見てみた。現像処理によりホットピクセルが中途半端に曖昧になっている。	左と同じ露出条件でダークフレームを撮影し、現像後に拡大してみた。中央のホットピクセルの輝度が左の画像と同じであれば、左の画像から上の画像を引き算することで、ホットピクセルが消えるはず。しかし、どう考えても消えそうには思えない…。ホットピクセルの値は、周辺ピクセルの明るさによって大きく影響するからだ。

ノイズリダクションなしで撮影したデータ。すべて同様なガンマ補正をかけてあります	左と同条件のダークフレーム画像	現像後に左の2つを減算しても、正確に消えないことが分かる。左上のアンプノイズ部が妙な色になってしまっている

紫外線カットフィルタによって、どの程度青ハロが低減できるかテストしてみた。
・Kenko L41 Super PRO WIDE
・marumi neo dynamic L400
一般的なUVカットフィルタは400から350nmに向けてなだらかに落ちていくが、この2つはほとんどシャープカットといえるくらい鋭い落ち方をする。
よって、両者における紫外線カットフィルタ(常用フィルタ)としては最高峰に位置づけられるものだ。
データシートによれば、ケンコーのL41は410nmを境に、マルミのL400は400nmを境に落ちこむ。

Ai-S Nikkor 180mm/F2.8EDを用いた。EDを使っているため、銀塩用レンズの中では青ハロが少ない方だ。APS-Cプラス180mmという画角の面白さ、中古市場で5万以下で手に入るレンズとして天体写真で遊ぶにはちょうどよい。
少ないといえども、実際は下のように恒星が紫っぽくなる。

上段は縮小画像、下段は一部を抜粋し倍率を100%にしたもの(メキシコ付近)。
(F2.8->F4, exp=8min, ISO400)

ノーマル	Kenko L41	marumi L400
全体的に紫がかっている。EDレンズとはいえ、デジタル対応でなければこんなもの。	これが一番青ハロが少ない。全体像もシャープな感じになる	ノーマルよりはハロは少ないが、Kenko L41と比べると、わずか10nmしかカットオフが違わないとは思えない…。

やっぱりL41で決まりか？
今回はHα領域を撮影したが、M20や惑星状星雲など、対象そのものに青が含まれている場合、どの程度“青み”が減ってしまうのかは気になるところ。
それでも、紫外線カットフィルタの中では最も高いとはいえ、72mmで7000円程度で買える安さ。一枚持っておいてもソンはないと思う。

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