ろくろを使って赤道儀を作ろう!



Setup
天体写真撮影に欠かせないものの一つに赤道儀があります。
たとえばこんなものとか。
SXD赤道儀
vixen SXD赤道儀
赤道儀自体の原理は単純なのですが、製品となるとかなりの精度が
要求されるため、多くの赤道儀は高価なものになっています。

 そこで、陶芸等でおなじみの手回しろくろです。
手回しろくろBW-22L
手回しろくろBW-22L
今回は、こいつを使って、簡易赤道儀を作っちゃいましょう。
簡易といっても、モーターで自動追尾しますよ?


用意する物:
手回しろくろBW-22L 径220×高55mm 質量5.6kg
1000mm アルミ材(コの字)
1000mm アルミ材(ロの字)
パイプ固定用具
小型単眼鏡
木材(はざい)
U字固定金具
M10ボルト
M10ボルト用キャップ
10φスペーサー
10φプラ棒
タミヤ4速クランクギヤーボックスセット
ワンダーキットDCモータコントローラSP
テーブル脚固定用金具
テーブル脚アジャスター
M6高ナット
ネジ類少々
配線少々

別に必要なもの:
三脚
自由雲台
安定化電源
カメラ
ストップウオッチ



ろくろは軸のしっかりしたものを使います
グット電機のものより、SHIMPOの方がガタつきがなく、おすすめです。

単眼境は、極軸望遠鏡なので、クロスヘアがついているといいのですが、
そういったものが単独では手に入りませんでした。
激安の天体望遠鏡を探すか、ミリタリー関係をあたればあるかも?

撮影に使用した三脚は耐荷重2kgだったと思うのですが、
ろくろだけで5.6kgあります。まあ平気ですけど。

他はごく一般的なパーツです。
参考:
SHIMPO 手回しろくろ
TAMIYA 4速クランクギヤーボックスセット
Step 1
まず、簡単に構造を考えますします。

赤道儀とは、日周運動で動く天体の動きに合わせて星を追尾できるようにした、
天体専用の架台のことです。

なんのことやらですが、
要するに、星が24時間で天を一周するスピードで
動くように見えるので、それを追尾する装置です。

星が回っているように見えるので…
天の動き
fig.1

それを追いかけるようにカメラを動かせば…
原理図面1
fig.2

スピード計算するとこんな感じ
原理図面2
fig.3

一番肝心なのは回転軸の安定性だと考え、
重く、かつ安定した回転軸をもつ、手回しろくろを利用します。
アームの長さを稼いで、工作精度の低さを打ち消すようにします


Step 2
駆動部を整理します。
駆動部
タミヤ4速クランクギヤーボックスセットを回転させ、 M10のボルトを送り出す構造です。

ギヤ比は5402:1を使用します。
これは、タミヤのギヤボックスセットで一番遅いギヤ比です

モーターの回転数制御はワンダーキットDCモータコントローラSPです。
PWM制御で一定速度を出す構造で、3Vの安定化電源につながっています

駆動部の拡大
ギヤとボルトは、ステンレスのスペーサーと
L字に曲げたギヤボックスの軸のかみ合わせで接合しています。

ギヤの軸が回転すると、スペーサーとM10のボルトが回転し、
ボルトが左に押し出されます。

スペーサーとL字金具の接合部分を安定させるため、
10φのプラ棒を「ちくわ状」に加工し、軸に通してあります

2回転で1分なので、ボルトの2刻みで1分になります
見た目、7〜8分は回せそうですね。


Step 3
肝心のろくろ部分です。
ろくろ表から
カメラを固定するアームは「ロの字」の堅牢なアルミ角材を使用し、
駆動部分へ伸びるアームは軽量化のため「コの字」の軽いものを使用します

ろくろ上から
極軸望遠鏡はパイプ固定用のパーツで固定し、
撮影時にろくろ軸にあわせます。
「ろくろを180°反対側に回し、スコープの中心が同一点を見るようにする」
というあわせ方で撮影しました。

ろくろの台は、机の脚を固定するための円盤を高ナットで固定し
8Mボルト(机の脚のスペーサー)で三脚と固定します。
三脚は、本来1/4インチサイズのボルトなのですが、
机の脚のスペーサーに交換して固定するわけです。


Step 4
組み立てて完成です。
ろくろちゃん2号全景
全景。
一見チープですが、軸の精度が高いため、かなりしっかりした作りです

webcam
カメラ位置にのっているのはwebカメラを改造したもので。
明るい天体をコンポジット撮影するために用意しました。
Canonの一眼レフ用のレンズが装着出来るようになっています。

M42等の明るい天体なら、これで十分撮影できると思ったのですが、
残念ながら天候に恵まれず、撮影することが出来ませんでした

以下は、赤道儀およびEOS10Dによる作例です(クリックで拡大します)

オリオン座 M42 オリオン大星雲および、馬頭星雲
EOS 10D IR-Fir無 100mm F/2.8 L 180秒
オリオン座周辺
クリックで原寸大です




原寸大は大きくてわかりにくいので、切り出して見てみましょう。

まず、ひときわ赤く光るのが、おなじみM42オリオン大星雲です。

M42オリオン大星雲周辺
M42オリオン大星雲
上からNGC1981散開星団、NGC1977散光星雲、M43(M42に隣接)、M42オリオン大星雲

露出が長いせいか、トラペジウムはつぶれてしまいました。


そして馬頭星雲です。

NGC2024と馬頭星雲
NGC2024と馬頭星雲
画面上にバラのつぼみのようなにNGC2024という散光星雲があります。

その下にうっすら見えるのが「馬頭星雲」
原寸大写真だと、何となく馬の頭に見えませんか?



ヘルクレス座 M13 全天一美しい球状星団 8.7等
100mmマクロF2.8 120s
ヘルクレス座 M13
(クリックで拡大します)

赤道儀を使って初期の頃撮影した星団です。

M13周辺
M113

拡大してみると、ボール状にぼやっと星団が写っているのが分かると思います
マクロレンズ(普段は花をとるためのレンズ)でもこれだけ写るんです!

その他作例:
春先に撮影する夏の星座(09/03/29(日) 配信)
アンドロメダ銀河とオリオン大星雲(09/10/11(日) 配信)
念願の馬頭星雲撮影に挑む(09/11/15(日) 配信)
双子座流星群をねらう(09/12/13(日) 配信)
2010年元旦の部分月食(10/01/01(金) 配信)(赤道儀未使用です。天体撮影なので一応)

Step あとがき
いかがだったでしょうか。
こんな手作り赤道儀(1/24スーパーろくろちゃん2号)でも、
180秒程度なら十分追尾可能なことが分かると思います。

しかも東京23区でこの写り。
場合によっては2等星ぐらいまでしか見えないぐらいの明るさですよ?!

実は、これにはタネがあって、
最近の画像処理ソフトは、レンズの 周辺減光、ケラレ、光害などを
驚くほど補正で目立たなくすることが可能なのです。

画像処理にはYIMGというフリーソフトを使用させていただいたのですが、
ダークノイズ(センサーの熱ノイズ)の除去からガンマ補正まで
かゆいところに手が届く仕様で驚きました。
補正後に、M13が浮かび上がってきたときの感激といったら…

 感想、レポートまってま〜す。




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