USBカメラで星を撮る

高感度なUSBカメラをAliexpressで注文し､天文用に組み立ててみた｡

搭載センサはONsemiのAR0130CSで､1.2Mピクセル カラーのバージョン｡
普通のCMOSセンサに比べると､ダイナミックレンジや量子効率がかなり高い｡

ソニー製のセンサなどと共に､夜に強い監視カメラ向けとして人気のようで､センサ名で検索するといろいろな形態で販売されている｡ ボードカメラのモデルは40ドル程度で入手できる｡
 同じセンサを搭載した望遠鏡用のカメラ/オートガイダーも存在する｡ 低価格な望遠鏡のカメラとしても幾つかのメーカーから出ているようだ｡

 値段をケチるために筐体無しのものを選んだが､動作中は結構熱くなるので､放熱等を考えると筐体モデルのほうが良いのかもしれない｡ 消費電力は0.5W程度だった｡

タカチの小型ケースのネジ穴と基板のネジの配置がぴったりだったので､簡単に固定台をつくり､自撮り棒についていたスマートフォン用のホルダを使って､三脚に固定した｡

SharpCapという天文用のカメラ制御ソフトを使用して、キャプチャを行ってみた。UVC対応なので､特にドライバ等は必要ない｡

このカメラは露出時間を最大にすると、撮影間隔が1～2fpsに落ち､街明かりが飽和を起こす程度まで明るくなる。　iPhoneのカメラと比べると、数段くらい暗く撮影出来ている様子｡

ボードカメラでお馴染みのM12規格のレンズだが、Aliexpressでいろいろなレンズがみつかる。1000円以下のものは大半が車や監視カメラ用なので、解像度を考慮すると、Megapixel対応と謳うものがよさそうだ。素子面積は1/3インチなので、焦点距離と併せて画角を考慮すると良い。
魚眼レンズが多いけれど、空に向けた場合、広すぎると細かいディテールが失われやすい。

最近はGoPro用の高級(？)レンズも増えてきて、すごいお値段なものもあるけど､撮像素子が1.2Mピクセルなので、そこまで違いはなさそう｡

 明るさはF2程度のものが大半なので、より明るいレンズを使ってみたいときは、CSマウントに交換するのも良い。どちらかというと､CSマウントのほうがピント合わせが楽で良い｡
aitendoでも取り扱われている。　http://www.aitendo.com/product/12784

CSマウントに交換したもの｡

梅雨明けとともに晴れ間が見えたので､3時間ほど撮影してみたものがこちら｡レンズはCSマウントで､焦点距離2.8mm F1.2をIRカットフィルタなしで取り付けた｡ 115度ほどの画角がある｡ 映像は128倍速にした｡

ゲインは控えめにしたので､肉眼でみた空の明るさに近くなっている｡ 下に土星､火星とアンタレスで構成された三角形が映っていて､日周運動で移動していく様子がわかる｡

最大感度でゲインを上げると､熱ノイズのような固定パターンが現れるため､暗い星との区別が難しい｡ ダークフレームを取得しておいて､減算していく必要がありそうだ｡

 やや夜に強いUSBカメラということで､応用性は高い｡ ただ､露出時間は1/2秒程度までなので､本格的な用途には厳しいかもしれない｡ 天文用の製品は数百秒まで露出可能になっている｡

UVC対応でドライバレスなので､RaspberryPiなどと相性が良い｡

簡単な直焦点撮影をしてみた｡ ETX-60ATに3倍バーローをとりつけて撮影した土星｡1050mm相当の焦点距離で､画像の一部を切り出したもの｡ あまり追尾精度が良くないのでコンポジット等はできないけれど､撮れてはいる｡ 頑張れば輪の模様も映りそうだ｡
(惑星撮影するなら､カセグレン式の望遠鏡が欲しいなぁ･･･)
 木星は地平線に近くて条件が悪かったが､ガリレオ衛星が確認できた｡

追記
熱ノイズ対策は重要らしいので、冷却を検討したほうが良さそう。