モノクロ冷却CMOSカメラとは

モノクロ冷却CMOSカメラとは、撮像素子にモノクロタイプのCMOSセンサーを用いたカメラです。一般撮影用のデジタルカメラでは見かけないタイプのセンサーですが、天体撮影用のカメラとして昔から販売されていました。デジタルカメラが天体撮影に使い始められた頃は、モノクロタイプの方が天体撮影用カメラの主流だったほどです。

モノクロ冷却CMOSはフィルターワークが楽しめる

一発でカラー画像を得られるカラー冷却CMOSカメラと異なり、モノクロ冷却CMOSカメラで得られる画像は黒白です。そのため、モノクロ冷却CMOSカメラで撮影してカラー写真を得るには、赤、緑、青の各波長の光だけを通すフィルターを使ってそれぞれ撮影して各色の画像を得、それらをパソコン上で合成処理してカラー写真に仕上げます。

画像はフィルターホイールを取り付けたモノクロ冷却CMOSカメラです。
フィルターホイール内に、各種フィルターが入っていて、これらを切り替えて撮影を行います。

パソコン上で、それぞれのフィルターを使って撮影した画像を合成してカラー化しているところです。カラー画像を得るには一手間かかりますが、モノクロCMOSカメラは、同じ形式のカラーセンサーのカメラに比べて感度が高く、撮影した画像の解像度も高くなります。また、ナローバンドフィルターとの相性が良い点もモノクロ冷却CMOSカメラのメリットです。

モノクロ冷却CMOSカメラで必要な機材

一発でカラー画像を得られるカラー冷却CMOSカメラと異なり、モノクロ冷却CMOSカメラで得られる画像は黒白です。そのため、モノクロ冷却CMOSカメラで撮影してカラー写真を得るには、赤、緑、青の各波長の光だけを通すフィルターを使ってそれぞれ撮影して各色の画像を得、それらをパソコン上で合成処理してカラー写真に仕上げます。

画像はフィルターホイールを取り付けたモノクロ冷却CMOSカメラです。
フィルターホイール内に、各種フィルターが入っていて、これらを切り替えて撮影を行います。

フィルターについて

モノクロ冷却CMOSカメラ用のフィルターは、様々なメーカーから販売されていますが、フィルターはカメラを変えても引き続き使用できるので、長年愛用できる信頼性の高いものを選ぶことをお勧めします。

私が使用しているChroma社のフィルターです。Chroma社のフィルターは、ゴーストやハロの発生が少なく、センサーの性能を最大限生かした画像を得られる高品質なフィルターです。フィルターを選ぶ際は、お持ちの冷却CMOSカメラのセンサーサイズに合った製品を選びましょう。画像のフィルターは、枠無し50mmのタイプです。

実際に撮影してみよう

モノクロ冷却CMOSカメラを使った撮影の様子をご紹介しましょう。使用したカメラは、ZWO社の冷却CMOSカメラASI2600MMProです。カメラの撮影ソフトは、ZWO純正のASI StudioVer1.81を使用しました。

機材の設置とカメラの接続

まず、天体望遠鏡一式を組み立て、カメラを望遠鏡に取り付けます。カメラにフィルターホイールが取り付けられているため、下画像のように、接眼部はカラーカメラに比べて少々複雑になっています。

次に、フィルターホイールのUSBケーブルを、カメラのUSBに接続します。カメラとノートパソコンを別のUSBケーブルで繋ぎ、DC12Vの電源プラグをカメラの電源ソケットに差し込みます。ドライバーが正常にインストールされていれば、カメラのファンが回り出し、パソコン上でカメラが認識されます。

ASI Imgを立ち上げよう

カメラが起動したら、インストールしておいたASI Studioを立ち上げます。立ち上げると、以下のような画面が表れます。Deep Sky Imagingの中にある天体撮影用のアプリケーション「ASI Img」をクリックして立ち上げましょう

ASI Imgの画面構成は、以下の通りです。右側にカメラの設定項目が並び、左側の大きなキャプチャー画面にCMOSカメラが写した画像が表示されます。

ASI Imgを立ち上げよう

カメラが起動したら、インストールしておいたASI Studioを立ち上げます。立ち上げると、以下のような画面が表れます。Deep Sky Imagingの中にある天体撮影用のアプリケーション「ASI Img」をクリックして立ち上げましょう。

カメラが正しく表示されない場合は、右矢印ボタンの右にある更新ボタンを押してください。ドライバーが正しくインストールされていれば、カメラが表示されます。

フィルターホイールの設定

フィルターホイールを初めて使用する際は、カメラの上にあるEFW設定画面を開きましょう。フィルターホイールが認識されていれば、以下のような画面が表示されます。

初期状態では、フィルター名が入力されておらず、数字がナンバリングされているだけです。どのフィルターで撮影しているかわかりやすいように、該当する番号のところにフィルター名を入力しておきましょう。フィルター名の入力が終わったら、Lフィルターを選択してください。

カメラの設定

カメラの設定画面で、解像度やゲインを設定しましょう。
解像度は、お使いのカメラの最高解像度、ゲインは「中(100)」、露光時間は「2秒」、ビニングは「Bin1」に設定してください。冷却機構のあるカメラの場合は、オンにした後、希望の温度に設定しましょう。夜露の可能性があれば、防露ヒーターもオンにしましょう。

ピント合わせ

赤道儀の自動導入機能やファインダーを使って、天体望遠鏡の視野内に明るい星を導入します。

導入後、プレビューの矢印ボタンを押すと、カメラが捉えた画像が左のキャプチャー画面に表示されます。
最初は、下画像のように星がぼけて写ると思います。天体望遠鏡のピントノブを回し、星像が小さくシャープになるようにピントを合わせましょう。
プレビューモードの「連続」ボタンを押すと、連続撮影モードになって次々と画像が更新されるため、ピントを合わせやすいと思います。拡大ボタンを押して、画像を拡大し、更にピントを追い込みましょう。 ピントが合ったら、天体望遠鏡のドロチューブ固定ネジを回し、撮影中にピントがずれないようにしましょう。

天体の導入と構図合わせ

次に、撮影したい天体を導入します。自動導入やファインダーを使って、天体望遠鏡を目的の天体に向けましょう。
露光時間数秒で撮影し、対象の天体が視野内に入っているか確認します。天体が淡くて形がわかりにくい場合は、一旦ビニングを4にすると、実効感度が上がり、短時間で星雲や銀河の形を捉えやすくなります。
目的の天体の位置がずれている場合は、赤道儀の赤緯赤経ボタンを押して、望遠鏡の向きを微調整します。キャプチャー画面右側のアイコンで十字線を表示させると、全体のバランスがわかり、構図を合わせやすくなります。

オートランで撮影

構図を合わせたら、いよいよ撮影開始です。撮影を始める前に、まず「保存場所」でファイルの保存先を指定しましょう。
撮影には、撮影タブの中にあるオートランを使用します。

オートランボタンを押すと、キャプチャー画面にダイアログボックスが表示されます。ボックスでは、撮影画像の種類（撮影順序）、露光時間、フィルター、撮影枚数（繰り返し）を設定することができます。

右側ステータスの下にあるプラスボタンを押すと、撮影スケジュールが追加されます（マイナスボタンを押すとスケジュールが削除されます）。
今回は、撮影画像の種類は「ライト」、露光時間を180秒に設定します。フィルターは、Ｌ、Ｒ、Ｇ、Ｂフィルターに設定しています。撮影枚数は希望の枚数に設定しましょう。
「開始」ボタンを押すと撮影が開始され、撮影画像は指定したフォルダに保存されます。オートラン画面の左下にあるターゲットのテキスト部分に希望の名前を入れておくと、そのファイル名で保存されます。

撮影画像の確認

次に、撮影したい天体を導入します。自動導入やファインダーを使って、天体望遠鏡を目的の天体に向けましょう。
1枚撮影が終わるごとに、キャプチャー画面に撮影画像が表示されます。1枚目の撮影が終わって画像が表示されたら、オートランのダイアログボックスを移動し、画像を確認しましょう。
画面右側にある拡大ボタンを押すと、ピントずれなどがわかりやすくなります。
今回はオートガイダーを使用していないため、星が線状に流れて写る場合がありますが、これは赤道儀の追尾誤差によるもので、異常ではありません。しかし、あまりにも大きく流れて写る場合は、極軸がずれている可能性もありますので、赤道儀のセッティングを確認しましょう

ヒストグラムについて

ASI Imgの画面右下にヒストグラムが表示されています。。
デフォルトでは「オート」が選択されており、キャプチャー画面には、自動的に明るさを調整した画像が表示されます。
「オート」の隣にある「リセット」ボタンを押すと、調整前の撮影したままの画像に切り替わりますが、通常は「オート」で使うことをお勧めします

撮影画像の開き方

撮影した画像ファイルはFit形式で保存されるため、通常の画像を扱うソフトウェアでは開くことができません。ASI Studioの中にあるASIFitsViewで開きましょう。
画像を開くと、撮影画像が表示されます。下にはアイコンが表示され、拡大や縮小、画像の回転を行うこともできます

ヒストグラムのアイコンをクリックすると、上のように撮影画像上にヒストグラムが表示されます。ヒストグラム下の矢印を移動させると、画像を強調することができます。
また、ファイルボタンを押すと、一般的なファイル形式で画像を保存することができます。SNS等にアップロードしたい場合は、JPEG形式で保存するとよいでしょう。
なお、モノクロCMOSカメラで撮影した画像のカラー合成処理は、天体写真用の画像処理ソフト（ステライメージ９）で行うことができます。

モノクロ冷却CMOSカメラで撮影した天体

ZWO ASI2600MMProを使って撮影した天体の姿をご紹介します。

１．さんかく座のM33銀河

さんかく座にある渦巻銀河です。大きくて明るく、色合いも豊かなので、撮影し甲斐のある天体です。5等星が見える郊外で、タカハシTOA130望遠鏡を使って撮影し、カラー合成しました。銀河のディテールの描写に、モノクロカメラの高解像力が発揮されています。

２．ばら星雲

いっかくじゅう座にあるばら星雲は、天体撮影の対象として人気があります。3種類のナローバンドフィルター（SII、Hα、OIII）を使って撮影し、カラー合成しました。2等星がやっと見えるくらいの都会で撮影しましたが、ナローバンドフィルターとモノクロ冷却CMOSカメラの高感度のおかげで、淡い部分まで写し出すことができました。。

３.ダイオウイカ星雲

　ケフェウス座にある非常に淡い天体ですが、ナローバンドフィルターとモノクロ冷却CMOSカメラを使って、写し出すことができました。200ミリの望遠レンズを使って撮影しています。フィルターホイールにカメラマウントを取り付ければ、カメラレンズで撮影を楽しむこともできます。

カメラのドライバーやソフトウェアをカメラ付属のCD-ROMやZWO社のWebサイトからダウンロードしましょう。