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Sol'Ex 스캔 속도 정하기

10 Nov 2024

한 며칠 날씨가 계속 맑았는데 이런 저런 시행착오가 있었다.

장비는 아래와 같이 모두 동일.
망원경과 필터: 다카하시 FS60CB (초점길이355mm), 호야ND16필터
카메라: 라이징캠(톱텍) IMX178 센서 카메라
적도의: 자작하모닉, RST135
프로세싱: JSolEx

<10월 31일 촬영>

스캔은 좌상에서 우하 방향이다.

프로그램이 알아서 천구상 북쪽이 위로 가도록 돌려놓았다.

해상도가 너무 후지고.... 스캔한 방향으로 좍좍 늘어난 모양처럼 보인다.

스캔 영상의 로그 파일을 보니 전송속도가 12fps. ㅠ

<적절한 스캔과 비닝 값 계산해보기>
비닝을 하지 않았을 때 망원경-분광기-카메라 조합에서 공간척도가 0.89"/px이다.
태양의 크기가 약 32각분이므로 2150픽셀 정도로 찍힌다.
만약 프레임 전송속도가 110fps이면 2150/110=19.5(초)동안 스캔하면 된다.

적도의 이동 속도가 32각분/19.5초이므로 이 속도는 항성시의 6.5배속에 해당한다.

2x2 비닝을 한다면 해상도가 절반으로 줄기 때문에 전송속도가 늘어난다.
만약 전송속도가 110fps로 변함이 없다면 스캔 속도는 항성시의 13배가 된다.

이날 카메라 설정이나 USB의 상태가 문제가 있던 것 같다.

USB2.0으로 잡힌 것 같기고 하고...
어쨌든 전송속도가 12fps로 매우 느렸다면 스캔 속도를 늦추던가 비닝을 해서 해상도를 낮추던가 했어야했다.

다음 사항들을 종합적으로 점검해서 적정 속도로 스캔하거나 비닝하는 것이 좋습니다.
- 망원경 초점길이
- 카메라 픽셀 크기
- 비닝
- 전송 속도(샤프캡에서 좌하단에 확인)
- 스캔 속도(적도의 설정)

간단한 계산기를 만들었다.

프레임 전송 속도가 100fps라면 프레임당 최대 노출은 10ms(밀리초)가 된다.
노출시간은 그보다 짧게 잡아주시면 되고, 그 다음에 게인 값으로 밝기를 조절한다.
흑점 주변 플레어가 생각보다 밝아서 다음에는 게인 값을 조금 더 낮춰보려고 한다.

<11월 10일>
오늘 다시 시도.

매번 적도의 속도값을 바꾸는 것이 귀찮아서 일단 항성시 10배로 세팅하고 비닝만 다르게 했다. USB 속도를 최대로 올리고 캡쳐선택영역(ROI)을 좁게 잡아주었더니 전송속도가 194fps를 찍는다. 따라서 스캔 속도는 적정 속도를 초과하지 않는다.

계산상으로 노비닝 세팅일 때 오버샘플링, 2x2 비닝일 때 적정샘플링으로 나오긴 하지만 결과를 놓고 보면 비닝을 안하는 게 낫다는 생각이 든다.

아래는 2x2 비닝한 세팅에서 Ca II(프라운호퍼 K), He I(프라운호퍼 D3) 사진

아직 갈 길이 멀다. 시상, 초점과 싸우는 일도 그렇고.

카메라가 문제인지 노트북이 문제인지 고속 전송에서 자꾸만 먹통이 된다. 으읔.

토성, 목성 자전에 관한 분광 분석

01 Oct 2024

고분산의 분광기(Sol'Ex)에 가이드 모듈을 추가하고
목성과 토성의 분광 촬영을 했다.

가이드 모듈은 요렇게.
파란 카메라는 분광 촬영하는 카메라고, 접안렌즈 꽂은 데가 가이더다. 촬영할 때는 접안렌즈 대신 가이드 카메라를 넣고 수동 가이드 했다.

아래는 목성 가이드하는 모습.

태양촬영이 아닌 경우 분광 이미지에는 빛이 워낙 약하게 들어와서 가이드 모듈이 없으면 대상 도입 조차 불가능하다.

(1) 가이더 초점과 분광기 초점은 미리 파포컬로 구성해 놓아야 하는데 조금 안맞은 상태였다.

(2) 목성을 찾아서 가이더에 초점을 맞춘다. 이 초점은 망원경 초점 장치 이용.

(3) 마지막으로 분광기 전체를 회전 시켜서 슬릿을 적도면에 맞춘다. 좀 틀렸네.

분광 센서가 약간 오버샘플링이라서 2x2 비닝을 했고, 노출은 120초.
수동가이드는 뭐 다른 거 없고... 화면 보면서 적도의 컨트롤러로 톡.톡.

촬영 끝나고 증명사진.

목성, 토성의 적도면에 슬릿이 나란하게 맞춰야 하기 때문에 회전장치가 필수다. 전동이면 더 좋지만...

토성과 목성이 어느 정도 크기로 나와야 하기 때문에 나름 장초점인 8인치 RC에 연결했다.
초점 길이는 1624mm. 교정기는 분광 이미지에 영향(색수차)을 줄 수 있어서 사용하지 않았다.

세팅부터 마무리까지 3시간 정도 걸렸다.

아래부터는 해석.

* 지구 대기에 의 흡수선은 반듯하게 서있다.

* 행성에서 반사된 (태양)빛은 기울어져 있다. 기울어진 선으로 자전 속도를 구할 수 있다. 단순히 기울기만 갖고 해석하면 안되고 행성의 시직경을 함께 고려해야한다.

* 흡수선이 좌우로 이동되어 있기도 하다. 좌우로 옮겨진 양으로부터 지구와의 시선속도(멀어지거나 가까워지는 속도)를 구할 수 있다.

* 시선 속도 실제 값은 아래와 같이 예측해서 비교했다. (JPL 사이트에서 캡쳐 후 작도)

분광기로 태양 2D스캔 첫시도

31 Aug 2024

- FS60CB (플래트너, 리듀서, 익스텐더 없음) + Hoya ND16

- 자작 SolEx 분광기

- 자작 미니 하모닉 적도의 + TeenAstro컨트롤러

- Touptek IMX178 센서

- Sharpcap, JSolEx

도플러 이미지는 적절한 파장 변이 값을 픽셀로 지정해주면된다.

JSolEx가 편리하기는 한데, 뭔가 내막을 잘 모르고 결과만 받아보는 느낌이라.. 다음에는 INTI로 처리해봐야겠다.

어쨌든 '이게 되네'하는 걸 깨달음.

촬영 세팅

아래는 스캔 장면의 일부로 Hα 부근이다.

이미지 스케일은 0.055Å/px 정도로, 흡수선에 나타나는 도플러 이동은 ±1Å에 이른다.

아래 사진처럼 훨씬 더 크게 나타나는 곳도 있다.

2~3Å까지 빠르게 움직인다.

아래는 CaK 흡수선 부근. 칼슘 선은 무척 넓고 강하다.

초점이 좀 안맞았네....

칼슘 흡수선 채널에서 일부 지역(흑점 위치)에서 방출선이 나타남을 알 수 있다.

오랫만에 장비 점검- 기록용- 별거없음

11 Aug 2024

● 적도의 EM-200 점검

* 외부에서 24V 공급으로 확정.

* Max speed 450x 정도에서 타협

* 전류 범위 400~900mA (너무 낮으면 탁탁 소리남)

* 적위축 웜휠 소음 - 몇 바퀴 돌렸더니 사라짐

(지난 겨울 굳은 그리스 제거하고 다시 도포했더랬음)

* 발열 체크 - 문제 없음

* 아래 적도의랑 버전 맞춤 - 컨트롤러 바꿔서 사용해도 됨

● 적도의 WaveQ1714 점검

* 외부에서 12V 공급 (내부에서 24V 승압됨)

* Max speed 600x 정도

● FS60CB - 안시 세팅

* 순정 비주얼 세팅은 미러 없어서 불편함.

* 교정기 없이 순수 경통만 사용하자. FL=355

* 안시 세팅(천정미러 사용)

● 8인치 뉴턴 ZAN8 사진 세팅 연습

* 상부에 카메라 설치 방식으로 확정. 안시랑 호환 쉽게.

* 상부 설치에 맞게 케이블 정리. 먹통된 케이블 과감히 폐기

* 가이드 카메라 교체(IMX174 → IMX178 아이피스 타입)

* 새 카메라 드라이버 설치 필요함

* 가이드 프로그램 세팅도 해야함

* 장기적으로 미니 PC를 이용한 무선 관측으로 가야하는데 디스플레이가 후져서 못쓰겠음. 새로 사던가.

* 디지털 파인더 시야 가림. 마운트를 왼쪽으로 옮겨서 해결.

향후 마운트 다시 제작

* 비축 가이더 파포컬 조정 확인

● 8인치 뉴턴 ZAN8 안시 세팅 연습

* 25mm 접안렌즈에서 강낭콩 효과 생김. 안경 벗고 바짝 들어가면 사라짐. 아이릴리프가 긴 게 필요한 건가.

* 코마콜렉터 굳이 안써도 될 듯. 심각한 안시파 아니고 교육용으로만 사용.

* 드로튜브 위치는 안시와 거의 동일함.

* 미러 사용 불가하므로 접이식 스툴이나 밝고 오를 하드케이스 하나 쯤.

* 5배 바로우도 나름 괜찮은데.., 광량이 많이 부족한지 밤에 확인해봐야겠음. 주간 상이나 태양 볼 때 내부 먼지가 영 거슬려서 청소해야 하는데 쉽지 않음. → 외부 표면은 뭐 LensPen 같은 제품으로 청소할 수 있겠지만 내부 먼지는 결국 분해해야하는데..... Powermate 광학 설계는 2군 4매라 분해 도전해 볼 만 할....

RisingCam/Touptek CMOS 카메라의 플랫 촬영 특이사항(Continuing)

23 Feb 2024

지난 17일에 촬영한 이미지의 일부를 합성하고 조정해서 보면 이러한 비평탄성이 있다.

이날 플랫 패널로 찍은 플랫 이미지는 아래와 같다.

플랫 패널은 청색광이 우세한 특징이 있다. L필터에서 1초 32000adu, R필터 4초 18000adu, G필터 2초 25000adu, B필터 1초 16000adu 정도였다.

모두 다 아래와 유사한 패턴으로 찍혔다.

스트레치된 이미지라서 과장이 크지만 이건 문제가 좀 심각해보였다.

아래 쪽의 그림자는 비축가이더 그림자니까 그렇다치고. 이미지 서클이 아래쪽으로 쏠려있다.

망원경이 잘못되어서일까? 부경-주경 거리/오프셋/광축문제로 일단 생각했었다.

그렇다고해도.... 조명의 중심이 센서 아래 끝까지 내려가 있다고 보면 무려 7.8mm나 틀어졌단 얘긴데 그렇게까지 경통이 엉망일리 없다 생각이 든다.

(1) 그래 부경을 다시 설치하자.

● 포커서 틸트 체크. 반대편 벽에 비춘 레이저 포인터 위치로 확인. 위쪽 아래쪽 차이는 0.75mm로 별로 크지 않다.

● 부경 위치에 중심 위치와 광축 위치 표시. 두 점 사이의 거리는 오프셋의 √2배이다.

● 부경 조립 및 부경 위치 조정. 부경의 광축 중심은 포커서의 직하점에 와야한다.

기존에 주경 쪽으로 3~4mm 들어가있던 것을 조정하여 바로 잡았다. 동심원 간격은 2mm.

● 조정 후 광축 맞추기

레이저콜리메이터로 최대한 정밀하게 맞춤.

● 플랫 재촬영 결과는?

마찬가지다. 아래쪽이 밝은 이상한 플랫만 찍힌다. 뭐지?

연결부가 이상한가? ▶ 미러리스 연결해서 찍어봄. 플랫 아주 평탄하게 잘 나옴.

플랫 조명 문제인가? ▶ 밝은 곳에서 노출 짧게 촬영, 어두운 곳에서 길게 촬영. 뭔가 이상함.

광학 부품(비축가이더, 어댑터, 필터, 코렉터) 때문인가? ▶ 카메라만으로 촬영해봄. 뭔가 이상함.

● 결과

* 노출 5초 이하에서 플랫이 대칭적으로 잘 나온다.

* 노출 5초 초과(5.1초부터) 플랫이 비대층으로 나온다. 아래쪽이 밝고 위쪽이 어둡다.

→ 카메라만 떼어서 입구를 천으로 가리고 촬영. 조명의 양이나 adu 레벨과 상관없다.

* MaxImDL, NINA 모두 동일하다.

* bias 찍으려면 0초 세팅이 안된다. 0.5초가 최소 노출이다. 이거 문제 있지 않나.

5sec flat frames(3 sub stack)

5.1sec flat frames(3 sub stack)

● 결론

* 플랫 비대칭은 카메라 자체의 특성인 것이 확실하다. 그러다면 이건 하자인가, 아닌가?

* 하자로 생각되는 현상도 있었다. 동일한 조건이라도 이미지 결과가 아주 다른 경우도 종종 발생한다. 리딩과 다운로드가 갑자기 느려지는 경우도 있고, 노출 도중 갑자기 다운로드로 전환되는 경우도 발생한다. ▶ 리딩과 다운로드 지연, 데이터 불안정성 등의 문제는 ASCOM 드라이버에서 나타난다는 보고가 있다.

● 질의, 답변, 조치

* 판매자에게 증상을 자세히 써서 메일을 보냈다. 첨부파일도 보냈다.

* 영업 사원으로 보이는 Eddie는 NINA용 SDK(소프트웨어 개발 키트) 드라이버(dll 파일)를 보내주어 업데이트 했다. 테스트 해보니,

▶ NINA에서 usb로 바로 컨트롤 된다.

▶ NINA에서 최소 노출이 0.1초까지 지원된다.

* 기술 사원 Mr. Wu의 답변은 이러했다.

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Your confusion may be caused by the switching time of the global shutter and rolling shutter.
In order to avoid the brightness gradient that may be generated during short-time exposure (less than 5 seconds), we set the switching time of the shutter mode at 5 seconds in our current camera sdk.
Within 5 seconds, the camera will read out in rolling shutter mode, covering most of the exposure time of calibration frames like FLAT frames. Above 5 seconds, we set the sensor in global shutter mode for the most efficient LIGHT frame exposure.
So we suggest you set the exposure time to less than 5 seconds while shooting BIAS, FLAT and DARK-FLAT ( if the brightness of FLAT frame is insufficient, increase the light source brightness and try again please ), and set the exposure time to the appropriate value when shooting LIGHT and DARK frame (which should be the same as LIGHT frame). In this case, there should be no problem with image calibration.
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글로벌 셔터와 롤링 셔터의 전환 때문에 발생하는 것 같다.

5초 이하 단노출에서 발생할 수 있는 밝기 불균등을 피하기 위해 5초에서 셔터 모드가 전환되도록 sdk에 설정이 되어 있다.

5초 이하에서는 카메라가 롤링 셔터 모드로 리딩을 하며 FLAT 프레임과 같은 캘리브레이션 영상의 노출 시간 대부분을 커버합니다. 5초 이상인 경우 글로벌 셔터 모드로 세트되며 LIGHT 프레임의 노출에 가장 효과정입니다.

따라서 BIAS, FLAT, DARK-FLAT을 찍을 때는 5초 이하로 노출을 설정하길 권장합니다. FLAT 밝기가 부족하면 광원의 밝기를 늘려 촬영하세요. LIGHT와 DARK 프레임을 찍을 때는 적당한 노출 값을 주세요. DARK 프레임 노출시간은 LIGHT 프레임과 같아야 합니다. 이렇게하면 캘리브레이션에 문제가 없을 겁니다.

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* 어쨋든 하자는 아니라고 한다.

* 플랫이 이상하기는 하지만 망원경이나 광학 부품 문제는 아니니 다행이다.

* 정리하자면(예시),

LIGHT 300초

DARK 300초 (LIGHT 노출 시간과 동일)

FLAT 4초 (5초 이내. 플랫 조명의 밝기를 조정하여 적정 adu를 달성할 것)

DARK-FLAT 4초 (FLAT 노출 시간과 동일)

BIAS 0.1초 (기기가 지원하는 최단 노출)

* 이거 캘리브레이션은 어떻게 하는고?

반달도 너무 밝다

17-18 Feb 2024

M101 (0.5x resize)

2024-02-17 월령7일 / 충북 제천 Bortle 4-4.5

8" Newtonian + Paracorr II / EM200 operated with Teenastro

OAG with ASI174MM / PHD2

RisingCam 26000KMA (HCG, gain=5) / Astronomik Type2C LRGB filter

L=36*300, R=8*300, G=8*300, B=9*300 Total 5h05m/ bias, dark, flat

PixInsight, Photoshop

center crop (1x size)

망원경 튜닝과 평가

(1) 색수차 : 아래는 바티노프 마스크로 레굴루스를 촬영한 것. L채널 6초. 회절상에 비틀림이 거의 없다. 역시 파라코어. 수차 제어가 잘 되어 있다.

(2) 광축 다시 맞추기 : 레이저 포인터로 최대한 정확하게 맞추어 보았다. 접안부에서 레이저 포인터 회전 시켜봐도 움직임이 없도록 했다. 방법은 별 거 없다. 주경 센터로 보내고, 포커서 중심으로 되받으면 끝인데, 이걸 최대한 동심원이 잘 나오도록 맞추고 나서 촬영해보니 거의 건드릴 것이 없었다.

(3) 평탄성(flatness) 확인

아... 이상한데...?

(이 문제에 대해서는 별도로 포스팅함.)

(4) 코마 코렉터 교정 거리

성상을 확인해보니... 대칭성은 나름 괜찮은데(광축 문제는 크지 않음) 성상이 radial 방향으로 길쭉하다. 중심부 초점과 주변부 초점에 차이가 있지 체크하면서 교정 거리를 맞춰야겠다.

가이드와 적도의

23시 34분경. M101이 북쪽 지평선에서 어느 정도 올라오고 OTA가 서쪽으로 점점 넘어가기 시작할 즈음 적도의에서 불쾌한 소리가 난다. 가이드가 10" 이상 튀는 일이 계속 반복되었다. 결국 가이드 중단.

○ 증상 : 모터가 스텝을 놓치는 것으로 추정했다. 화면 위쪽(서쪽)으로 자꾸 이동한다. 망원경 자세가 바뀌면서 점점 심화된다.

○ 의심되는 원인 : 적도의 모터 드라이버 불량? 모터 문제? 밸런스 문제?

○ 할 수 있는 조치 : 모터가 저속 운전시에도 토크를 더 유지할 수 있도록 전류 범위를 0.8A(min) - 0.9A(max)로 높였다. 밸런스를 깼다. 서쪽으로 가이드가 뒤는 것으로보아 일주운동 방향으로 오버슛 되는 것이 가장 유력한 원인. 동쪽을 무겁게 하도록 균형추를 3cm 정도 옮겼다.

다행히도 조치 후 0시 47분 이후로는 가이드가 그럭저럭 잘 되었다. RMS 0.8"

포커스

포커스는 혼신의 힘과 정성을 다해야 한다.

온도 변화로 초점이 변하는 게 느껴질 정도다. 기온 체크 하면서 변화가 커지면 중간에 촬영을 멈추고 포커스 조정을 해야한다.

아니면 돈으로 해결? 오토 포커스와 자동 온도 보정으로 가는 게 답이다.

기타

달빛 때문에 배경처리 안나온다. 달 두꺼운 날은 협대역만 하던가 아니면 잠이나 자자.

새 카메라로 간다

12 Jan 2024

M42 Ha test shot
2024.01.12~13. Yeoncheon
8" Newtonian + Paracorr 2, f-ratio 4.6/ EM-200 / no guide
26000KMA(IMX571 sensor) / Ha filter / 60sec single shot
no bias, dark, flat / level curve

○ IMX571 센서가 탑재된 카메라가 드디어 도착했다.