天体写真用の DIY 増幅接眼レンズ

星雲、銀河、その他の深空の天体を観察する場合、予算に余裕のあるアマチュア天文学者には 2 つの選択肢がありました。彼らは望遠鏡を通して肉眼で観察し、これらの壮観な天体をその威厳を捉え始める前のかすかな汚れとして認識することも、天体カメラで長時間露光画像を撮影し、その結果をビュースクリーンまたはコンピュータに表示することもできますが、これにより星空観察の即時性が失われます。

リアルタイム観察用にアクティブ光増幅機能を備えたスタンドアロンの望遠鏡接眼レンズも存在しますが、市販品は高価であり、数百ドルから数千ドルかかります。私がコミュニティで主催する公開天体観測の夜に使えるものが欲しかったのです。そこで私は、訪問者が遠方の天体を観察しやすくするために、しかも多額の財政投資を必要とせずに、低コストの DIY 増幅接眼レンズを作ることにしました。

私はすぐに、暗い状況に対処するためのハードウェアがすでに豊富にある業界、つまりセキュリティ カメラ業界があることに気付きました。閉回路テレビ (CCTV) カメラのメーカーは、さまざまな照明でエリアを監視するという課題に直面し、多くの場合、大規模な施設に分散されたカメラを使用して、デジタル センサーを使用して画像をキャプチャし、その画像を HD 解像度のアナログ信号として同軸ケーブルで送信するビデオ規格を作成しました。このアナログ高解像度 (AHD) 伝送規格を使用すると、既存の長いケーブル配線に新しいカメラを接続しても、高品質の画像を取得できます。

セキュリティカメラのCMOSイメージセンサーモジュール [top left]、USBキャプチャカード [bottom left]、OLEDビューファインダー [right] アナログビデオデータを処理します。ジェームズ・プロボスト

これらのカメラの長距離機能は必要ありませんでしたが、価格が安いことと、薄暗い環境にも対応できることに非常に興味がありました。これらのカメラの最終的なビジネスは、CMOS イメージ センサーとサポート電子機器を統合するモジュールです。いくつかの調査の結果、2 メガピクセルの Sony IMX307 センサーとサポートされる NVP2441 チップセットを組み合わせたモジュールに落ち着きました。

重要な要素は、Starlight モードまたは Sens-Up モードと呼ばれるものをサポートするセンサーとチップセットの組み合わせを選択することでした。これにより、速度は若干低下しますが、カメラは人間の目よりも光に対して敏感になります。画像は、センサー上で約 1.2 秒の露光時間を積分することによって作成されます。これにより、セキュリティ映像が途切れ途切れになる可能性がありますが、星雲やその他の天体を観察する場合には目立ちません（もちろん何かが起こらない限り） 本当に 空には奇妙なことが起こる!)

天文学から監視カメラへ、そして再び天文学へ

Sens-up モードの存在は、実際にはデジタル イメージング センサーの技術遺産の一部です。 CMOS センサーは、電荷結合素子 (CCD) の後継として開発されました。CCD は、1970 年の導入後、長時間露光の写真乾板に代わって天文学界に熱心に受け入れられました。ただし、1 秒もの長い露出フレームを撮影できる機能は、CCTV カメラが意図して設計されたものであることはほとんどありません。機能というよりも欠点のほうが多く、移動する物体や人物の画像がぼやけてしまう可能性があります。

結果として、この機能が製品説明で言及されることはほとんどなく、適切なモジュールを見つけることが最も困難な部分でした。最終的に動作するモジュールを見つけるまでに、3 つの異なるカメラ モジュールを購入する必要がありました。

カメラ モジュールからの出力はデジタル ビューファインダーに渡され、モジュールによって生成されたビデオ メニューとコントロール メニューの両方が表示されます。これらのメニューは、モジュールの専用ヘッダーに接続された 4 方向の押して選択するジョイスティックを使用して操作します。

カメラの出力は、アナログ信号をデジタルに変換し、スマートフォンを使用して画像を表示および保存できる USB-C インターフェイスを提供するキャプチャ カードにも渡されます。すべての電子機器は、完全なスタンドアロン動作のためにバッテリー経由で、またはキャプチャ カードに接続された USB ケーブルから電力を供給できます。

アナログ HD モジュールは、ジョイスティックを使用して画面上のメニューを操作して直接制御できます。電源は、キャプチャ カードの USB-C コネクタまたはオプションのバッテリー パックを介して外部から供給できます。ジェームズ・プロボスト

これらのコンポーネントは、3D プリント部品で作成した筐体に収まり、ほとんどの望遠鏡接眼レンズの直径 32 ミリメートルに合わせて簡単に取り付けられるように設計されています。全部で 250 米ドル未満でした。

増幅接眼レンズをテストする

新しい増幅接眼レンズをセレストロン C11 望遠鏡と一緒に取り出して試してみました。すぐに、メシエ 27/M27 としても知られるダンベル星雲がファインダーに映りましたが、これは通常は非常に見えにくいものです。肉眼で観察するのに比べてかなり明るくなりました。確かに、センサー電子機器用のノイズ低減冷却機能を備えた商用リグほど違いは顕著ではありませんでした。しかし、それでも大幅な改善であり、コストは数分の一でした。

約1,340光年離れたオリオン大星雲。ジョーダン・ブランチャード

このアンプはさらに多用途です。アンプを望遠鏡から取り外すことができ、カメラ モジュール センサーに 2.8 mm HD レンズを取り付けると、暗視カメラとして使用できます。これは、星空の夜に暗い屋外条件で操作しようとするときに便利です。

将来的には、USB-C キャプチャ モジュールを、アナログ信号だけでなくセンサーのデジタル出力を直接処理できるものにアップグレードしたいと考えています。これにより、携帯電話やコンピュータに録画またはストリーミングする際の解像度が大幅に向上します。それ以上に、より長時間露光が可能な別の低コストのカメラ モジュールを見つけたり、3D プリントされたハウジングを改良して、他の観察セットアップの構築や適応が容易になるようにすることに興味があります。そうすれば接眼レンズは手頃な価格を維持しながら、人々はそれをより本格的な電子支援天文学に向けて推進することができます。