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MaxImDLでSBIG-AOを使う方法

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ご要望がありまして、MaxImDLでSBIGのAOを使う方法

■前提条件
 当然のことながら、CCDカメラはSBIGのカメラでAO-8/AO-Lが装着されていること
 SBIGのサイトから、SBIG DriverChecker.exe(64bitならSBIG DriverChecker64.exe)を
 ダウンロード・実行し、ドライバを組み込んでおく
 カメラを接続し、PC接続後にカメラのファンが回っていること

■まずはカメラの設定から。(MaxImDL V5を使うパターンでの説明)

MaxImDLを起動し、Camera Control ウインドウを出す(Setupタブ)
AO1.jpg

・Camera 1 の "Setup Camera"ボタンをクリックし、
AO2.jpg
 カメラを "SBIG w/AO"を選択、
 "Connect to"、USBか接続されていればカメラのモデルが出ているものを選択
 その他の項目はデフォルトでいいと思う
 OKボタンで、Camera Control ウインドウに戻す

・Camera 1 の "Options"ボタンをクリック
AO3.jpg
 ここではデフォルトのままでいい
 "Orientation"で、カメラを縦構図にした場合、北を上にした縦長の画像にする場合は
   Rotate 90°CW or CCW にすると実イメージに近い
   AO-7とかプライムフォーカスとかで裏像になる場合は、Flip Horizontallyにチェックを
   入れておくと裏像ではなく正像で画像を出してくれる。
 OKボタンで、Camera Control ウインドウに戻す

・Camera 1 の "Setup Filter"ボタンをクリック
AO4.jpg
 モノクロカメラの場合、SBIGのフィルターホイールを使っているなら
 "SBIG Universal"を選択し、フィルター情報を正確に登録する。
 フォーカサーが装着されているなら、"Focus Offset"にフィルター毎のピント移動量を
 登録しておくと大変便利である。
 OKボタンで、Camera Control ウインドウに戻す

・Camera 1 の "Dual Chip Mode"はチェックを入れておく(チェックなしでも使えるが)

ここまで設定が完了したら、
・"Connect"ボタンでカメラと接続する
・"Cooler"ボタンで冷却温度を指定し、"Coolers"の"On"ボタンで冷却を開始する。

カメラと接続したら、"SBIG AO Control" というAO専用のウインドウが出現する。
AO5.jpg
AOの制御はすべてこの"SBIG AO Control"で行う。


その前に、ちょっと寄り道。
■AOを使うためには、何よりもガイド星が重要
十分輝度のある、条件のいいガイド星に恵まれないとAOガイドはうまくいかない。

■AOを使うためには、事前調査が重要で、ガイド星の有無・カメラの向きを決定しておくこと。
AOM3.jpg
これはNGC5033の場合の例であるが、北を上にした横構図で、うまい具合にいいガイド星がある。
小さい対象なら構図をずらしても構わないし、あるいはカメラを回転させて明るめのガイド星を
うまくガイドチップに乗せられるかがポイントである。


■SBIG AO Control で AOを使う場合の設定(Setupタブ)
AO8.jpg
この画面での設定項目は、"Dithering"
これは撮影の度に微妙に数ピクセルずらして撮影してくれる。画像処理の際に欠陥ピクセルの情報を除去できるためには有効な機能なので、これを積極的に使った方が良い。

あとはデフォルトで構わないし、"Exercise"はAOの動作確認のために行う。

■SBIG AO Control で AOを使う場合の設定(Driveタブ)
AO7.jpg
ここでは、セルフガイド機能についての設定を行う。
この画面ではまずはデフォルトのまま使う。
使っていく中で必要があれば設定を変更する。

・Enable X Motor Axis, Enable Y Motor Axis、どちらもチェックあり。
 チェックを外すとセルフガイドが効かなくなる。
 AOだけでセルフガイド不要の場合にチェックを外す。

・Drive Caribration
 デフォルトで使う

・Activation Level
 デフォルトの25%で使う。

 AOガイドは、最初50%の位置から開始する。50%というのはガイド星の位置である。
 AOガイドしていく過程でわずかな極軸のズレやピリオディックエラーでガイド星の位置が
 ずれていくが、ある程度の範囲まではAOだけでガイドする。
 AOガイドの限界を超えるとセルフガイドが発動し、赤道儀のモーターを補正する。
 このセルフガイド発動までの範囲を%で指定する。
   つまり、デフォルトの25%というのは、
         25% -- 50% -- 75%
            中心
         この範囲内はAOガイドし、25%以下ならセルフガイドでモーター補正し、
         25%以上の位置に強制的にもってくる。75%以上の場合も同様

   セルフガイドの発動タイミングを早める場合は、20%の設定にする。
   30%以下か、70%以上でセルフガイドが発動する。
 
・Bump Time
 セルフガイドでモーター補正を行う場合の強度で、モーター補正する時間の指定
 セルフガイドが発動した場合に、動きが大きすぎる場合は値を小さく、
 動きが足りない場合は値を大きくする。これはある程度動きをみないと適正値はわからない。

・Caribration Time
 セルフガイドのキャリブ時のモーター作動時間
   北を上にした横構図では、X軸は赤経、Y軸は赤緯に相当する。

   長焦点ならX軸、Y軸ともに5秒程度で十分
   短焦点なら長め(10秒以上)にしないと十分な移動量がなくキャリブは失敗する
   (短焦点でAOを使う意味があるのか?ということはおいておくが)

■SBIG AO Control で AOを使う場合の操作(Locateタブ)
AO5.jpg
・"Mode" の "Locate" にチェックを入れ、"Start"ボタンで、ガイドチップの露光を行う。
 Exposureは露光時間(1秒程度で)、Binningはビニング(2程度で)、必要に応じて変更

 "Cal Pause" AOキャリブでエラーが出る場合にチェックを入れて試す、とある。
 "Contin" チェックを入れると連続露光(Continuous)してくれるが、チェック不要でいい。

 "Start"でガイドチップの撮像を行い、ガイド星の状況を確認する。

 上のNGC5033の場合、
AOM2.jpg
 導入がうまくいっていれば、このように星図上のガイド星と撮像した画像が同じになるはず。
 事前の撮影計画でのガイド星の配置をうまく再現し確認すること。
 これがうまくいかないと(構図間違いなど)、撮影そのものがうまくいかない。

・"Mode" の "Caribrate Drive" にチェックを入れ、"Start"ボタンで、
 セルフガイドのキャリブを行う。
 このキャリブがうまくいかないと撮影は失敗する。非常に重要なポイントである。

 ※キャリブ成功のコツ
  ・明るめのガイド星を中央付近に配置する。周辺にあると移動して見失うから。
  ・キャリブの動きを見ながら確認する。
   移動量が足りなければ、"Drive"タブの"Caribration Time"を多くする。
AO9.jpg
   正常に動作した場合の動きは、北が上だと
     ①で最初の状態で位置を確認
     ②で+Xで赤経モーターを"Caribration Time(X)"の秒数だけ動かす ②の場所へ
     ③で-Xで赤経モーターを"Caribration Time(X)"の秒数だけ動かす ①の場所へ
     ④で+Yで赤緯モーターを"Caribration Time(Y)"の秒数だけ動かす ④の場所へ
     ⑤で-Yで赤緯モーターを"Caribration Time(Y)"の秒数だけ動かす ①の場所へ
   このような動きをすればOK、失敗したら失敗したメッセージが出る。
   モーターは高速動作だと激しく動くので低速に(テンマのハンドコントローラー)

 ドライブキャリブはカメラの向きを変えない限り使い回しが可能。
 カメラの向きを変えたらキャリブし直しするが、AOの場合は明るめのガイド星を用意するし
 キャリブも2分程度で終わるので面倒がらずに実行する。

・"Mode" の "Caribrate AO" にチェックを入れ、"Start"ボタンで、
 AOガイドのキャリブを行う。
 このキャリブはAO単体で行い、赤道儀は無関係。ほぼ一発で通る。
 これは一度実行しておけばそれでよい。

■SBIG AO Control で AOを使う場合の操作(Trackタブ)
AOM1.jpg
 ここまで準備して、いよいよAOガイドの実行となる。
 "Locate"タブで、"Locate"で撮像し、ガイド星の周囲に四角い枠がある状態で"Track"タブにし、
 "Start"ボタンをクリックしてAOガイドが始まる。
 しばらく様子をみて、ガイドが安定しているのを確認する。

 "Track Time"、できれば0.1秒、暗いガイド星なら0.2秒とか0.5秒とか
 "Agressiveness"も様子を見ながらあげたり下げたりする。5~7程度でいいと思う。

 "RMS Wander"、0.1や0.2ならまあいいシーイング。
        0.5とかそれ以上は悪いシーイングでガイド星があちこち暴れる。
 "AO Tilt"、X軸とY軸のガイド星の位置を%表示
        ある程度の範囲外になるとセルフガイドが発動する。

AOガイドが安定したら、撮像シーケンスを組んで本番撮像となるが、これは"Camera Control"で行う。

FocusMaxの使い方

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今回は、FocusMaxの使い方(MaxImDL)

設定が終わったら、実際に起動して使ってみる。
前提として、
・望遠鏡や赤道儀、カメラは設置済み
・MaxImDLを起動し、カメラで撮像可能な状態にある
・5等級程度の星を画面中心付近に入れておく


これが起動画面(Focusタブ)
fm1.gif

この画面から、"V Curve" のボタンをクリックし、Vカーブ画面を起動する。
このVカーブが基本で、いきなりオートフォーカスはできない。
オートフォーカスはVカーブを何回か実行した後から使える。

■Vカーブ画面
fmax2.jpg
・動作方法として、"End Points" と "Half Width" がある。
 "End Points"、開始ステップ(Initial)と終了ステップ(Final)と刻み幅(Step Incl)を指定
 "Half Width"、中心ステップ(Central)とそこを中心とした前後幅(Half Width)と刻み幅を指定

 どちらでもよいが、"Half Width"方式が中心点(つまり、ピント位置)を指定するので、こちらがわかりやすい。

 この画面例では、
   中心ステップ=3248、前後幅=2800、刻み幅=280、の設定で実行した
   中心から、In側に280ステップ幅を10回、Out側に同じく280ステップ幅を10回、
   合計20回場所を変えながら撮像し、HFD値をグラフにプロットしてくれる。

 最新版では、"Repeat"数の指定があり、何回か繰り返すことが可能。1度でよいならRepeat=0

 実行結果を確認し、Vカーブの結果を精査する。
   赤○は除外された情報で、VカーブのV字情報から、ピント位置は
        3079 と 3032 の中間点にあり、この差が"Difference"として46となる。
        ピント位置は3055にあると結果が出た。

 ここから、ピント位置である 3055 に移動させる。
 やり方はいくつかあるが、
  1.FocusMaxのメイン画面の"Jog"ボタンをクリックし、3055を入力してボタンクリック
  2.MaxImDLのFocusタブから 、3055を入力してボタンクリック
  3.ロボフォーカスなら、ロボの画面から、3055を入力してボタンクリック
      余談だが、このように複数のソフトから1つのデバイス(フォーカサー)を共有して
      使えるのがASCOMの便利なところ。これはPOTHが裏方で働いている。
      POTHは赤道儀も含めてデバイスの共有を行うハブの役目を担っている。

■実際の使い方
・CCDの画面上にフォーカス星(5等級前後)を中心付近に入れておく。
・初めて使う場合は、大体でいいからピント位置がどこにあるのかを探っておく。
 フォーカサーの稼働範囲内でできるだけ幅をとった稼働範囲の開始点と終了点を押えておく。
 これをもとに、開始点、中心点、終了点を大体でいいからメモっておき、Vカーブを実行する。

・1回目の実行でピント位置を判定し、今度はそのピント位置を中心点にして、再度実行する。
 1回目と2回目で若干ずれがあるとは思うがほぼ同じ位置になると思う。
 同じく2回目のピント位置を中心点にして実行し、ピント位置を確定させる。

■使い方のコツ
・このVカーブの結果のV字情報は、オートフォーカスするにあたり重要な情報である。
 そのため、最初はしつこいくらい何回も実行し、Vカーブの実行結果を数多く記録しておく。
・きれいなVカーブを作るため、稼働範囲はできるだけ多めに設定。
 稼働範囲が狭いと誤差が大きくなるのでオートフォーカスの精度が落ちる。
・フォーカス星は明るすぎてもダメだが、例えば基準星の2等級でやりたい場合は、
 HaとかBフィルターに切り替えておくと、明るい星でも実行できる場合がある。

■オートフォーカス
Vカーブの実行結果がある程度以上になったらオートフォーカスを実行してみる。
FocusMaxのメイン画面(Focusタブ)から、画面下の方にある "Focus" ボタンをクリックする。
これでオートフォーカスを実行してくれるが、画面上にある"Log"ボタンで、ログ情報画面を出しておくと、オートフォーカスの動作状況が見ていて面白い。
位置を変えながら、撮像・解析を行い、ある地点で3回の撮像・解析後に、ベスト・フォーカスはここだ!と表示してそこへ移動して終了してくれる。
Vカーブの実行結果がある程度確保できれば、いきなりオートフォーカスが可能だ。

オートフォーカスで決定したピント位置でVカーブを実行してみると、本来は一致するはずであるが一致せずにズレが生じる。とはいえ、ズレの程度にもよると思うが被写界深度内なら問題ないし、どうせ気温変動でピント位置は移動するのだからあまり深く考えない。

■Aquire Star
撮影途中でピント合わせをしたい場合、今現在の位置情報を記憶し、違う座標に望遠鏡を向けてそこでオートフォーカスしてまた元の座標に戻ってくるという大変便利な機能である。
これを使うには、
1.PinPointフル機能版(有償)が必要
2.星図カタログが必要(無償)
3.ASCOMで動作する赤道儀が必要で、FocusMaxの"Telescope"ボタンで設定しておくこと。
使い方は、撮像途中で撮像を停止(ガイドも停止)して、FocusMaxの"Aquire Star"をクリックするだけ(もちろん事前に設定はしておかないといけないが)

FocusMaxの設定

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ご要望がありまして、FocusMaxの使い方(MaxImDL)で今回は設定編

FocusMaxに必要なもの
・ハードウエア
 フォーカサー(ロボフォーカスなど)
 CCDカメラ(DSLRでも可能だと思う)
 赤道儀
 望遠鏡
・ソフトウエア
 FocusMax V3.6.1(2011.10.13現在)
 ASCOM Platform V6
 MaxImDL or CCDSoft
 フォーカサーのASCOMドライバ
 赤道儀用のASCOMドライバ
 必須ではないが、PinPoint(有償) と GSCカタログ(無償)
 
 
まずは設定から。(MaxImDL V5を使うパターンでの説明)

これが起動画面(Focusタブ)
fm1.gif
この画面では何もせず、右端のタブ(System)へ

システム画面(Systemタブ)
fm1.gif
・Focuser
 ここでフォーカサーの設定を行う。
 "Select"ボタンをクリックし、ASCOMに登録されているフォーカサーの一覧から選択する
 "Setup"ボタンをクリックし、必要に応じてフォーカサーの設定を行う
 "Setup"が完了したら、"Connect"ボタンで接続する(最初の1回)、2回目からは自動で接続
・Backlash Comp.
 バックラッシュの設定を行うが、最初はなしでやった方がよい。
 使っていく過程で必要があれば適切な値を設定するが、私は設定しない(Enabledのチェックなし)
・Imaging SW
 撮像用のソフトウエアをMaxImDLかCCDSoftのどちらかを選択(以降、MaxImDLでの設定で説明)
・Profile
 設定は不要(Vカーブ実行後に結果がここにセットされる)
  →オートフォーカスする場合の最適なパラメータをセットするが、
   Vカーブを10回以上実行していれば最適値がここにセットされる。
・System
 "Path"、この画面は古いバージョンで最新のものとは違うが、ログの保存フォルダなどを設定
 "Msg Timer"、最新版では削除された(エラー発生時にメッセージを表示する秒数)
 一番下の枠には、システム名をセットする枠であり、ここに各自のシステム名を登録しておく

 →この画面の設定が終われば、いったん終了し、再度、FocusMaxを起動。

セットアップ画面(Setupタブ)
fm2.gif
・Near Focus
 "HFD"、Near FocusのHFDを設定、デフォルトの10でよい
 "Exposure"、Near Focusの露光時間、デフォルトの5秒でよい
・Move
 In側からOut側に移動するか、Out側からIn側に移動するかの指定
 Vカーブ実行時やオートフォーカス実行時の移動方向となる。
・Autofocus
 オートフォーカス実行時の移動の幅、ビニング、露光時間を指定
 デフォルトで様子を見ながら必要に応じて調整する
・Focus Start
 3つのアルゴリズムから選択するが、デフォルトのHFDのまま使っている。

フィーチャー画面(Featureタブ)
fm3.gif
・Aquire Star
 Enableにチェックを入れるとAquire Starの機能が有効となる
 → "Setup"ボタンで、この設定を行う
 Enableにチェックを入れないとこの機能は無効となる

 Aquire Starとは、撮影途中でピントを合わせ直ししたい場合に使うと便利な機能である
 まず、今の位置情報を記憶し、設定で指定等級の星をある条件で探し出してそこに移動し、
 そこでオートフォーカスを実行して、また元の位置に戻してくれる。
 それには、PinPointフル機能版(有償)と星図カタログと、自動導入可能な赤道儀が必須となる。
・CCD Central Region
 フォーカス対象となる星が撮像画面の中央の範囲内に限定するか、その範囲を指定
・Focus Routine
 "Return to start pos" チェックありで、オートフォーカス開始前に開始位置に戻す
 "MaxHFD"、前項のチェックありで機能し、オートフォーカスしたピント位置のHFD値が
   この値を越えたら失敗とみなして開始位置に戻す
 "Fail Attempts"、失敗した場合の再試行回数
 "Fail Timer"、失敗した場合の再試行までの秒数
・Focus Convergence
 シーイングが悪い場合には測定値がばらつく。サンプル数だけ繰り返し指定のステップ数以内
 に収まらない場合にどうのこうのと、、、使ったことはない。
・Dim Star Detection
 暗い星の検出なのだが、最新版は削除されている。


AquireStar画面(Aquire Star)
fm4.gif
・Aquire Star を使う場合の、フォーカス星を探す条件を指定する
 等級の範囲、動かす最大角度と最少角度、子午線越えの許可など

AquireStar画面(PinPoint)
fm5.gif
・Aquire Star を使う場合の、光学系の情報と製図カタログなどの指定を行う

基本的には、わかる範囲で設定すればよい。わからないところはデフォルトでよい。
何回か使っていけばそのうち意味も分かってくる。

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