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1/1000秒流星
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新しいトピックを投稿   トピックに返信    SonotaCo.JP Forum Index -> 流星談話室 (Meteors)
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投稿者 メッセージ
前田



登録日: 2004.09.01
記事: 2754
所在地: Miyazai JAPAN (E131.4, N31.8)

記事日時: Mon Feb 12, 2007 1:09 pm    記事の件名: 1/1000秒流星 引用付きで返信

宮崎の前田です。
流星の大きさを測る目的で高速シャッターで観測してみました。
私の計算が正しいと25mmレンズで最高の角速度の流星でも1/1300秒で
止めることができます。これで、ある程度明るい流星で、飽和しない
条件で撮れると、その直径から高度を仮定して光っている部分の直径が
出せると言うもくろみです。

観測してみると1晩で2個撮れました。暗い流星(それでも2等ぐらい?)
なので、まだ、直径を測ってもレンズのにじみなので、大きさは
わかりません。

こういうレアな現象を待つのにUFOCaptureはホントに便利です。



M20070210_053139_MZ1_S2P.jpg
 説明:
25mmレンズ 1/1000秒
上の方に淡く写っています。
 ファイルサイズ:  10.56 KB
 閲覧数:  19955 回

M20070210_053139_MZ1_S2P.jpg



M20070210_053208_MZ01_S1P.jpg
 説明:
6mmレンズ 通常観測(1/30秒)
てんびん座が見えています。
 ファイルサイズ:  9.11 KB
 閲覧数:  19954 回

M20070210_053208_MZ01_S1P.jpg


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前田



登録日: 2004.09.01
記事: 2754
所在地: Miyazai JAPAN (E131.4, N31.8)

記事日時: Sat Feb 17, 2007 2:24 pm    記事の件名: 見えやすい画像 引用付きで返信

前田です。
レスがないと思い確認してみると、アップした画像の流星がほとんど見えませんね。
その後撮れたもう少しみえ易いものを追加します。



M20070213_021653_MZ1_S2P.jpg
 説明:
 ファイルサイズ:  4.5 KB
 閲覧数:  19877 回

M20070213_021653_MZ1_S2P.jpg



M20070213_045751_MZ1_S2P.jpg
 説明:
 ファイルサイズ:  25.16 KB
 閲覧数:  19877 回

M20070213_045751_MZ1_S2P.jpg


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Nakai



登録日: 2006.11.11
記事: 974
所在地: Saitama City, Saitama

記事日時: Sat Feb 17, 2007 7:06 pm    記事の件名: 1/1000秒流星 引用付きで返信

Nakaiです。新たにアップしていただいた写真で流星がよくわかるようになりました。

流星の大きさ(進行方向に直角な断面)を測ることに私も興味があるのですが、よくわからないので教えていただきたいのですが、直径を計測するのに止めることは必要なのでしょうか。
高速シャッターで撮影すると感度が不足して淡い部分を過小評価することにはならないでしょうか。
例えばWat100NのCCDカメラ(6mm)でシャッタースピードoff(1/60)で撮影した-2.3等の流星の断面の輝度を見ると中央部は255で飽和しています。直径を計りたくなるような流星は中央部が飽和していることが多いと思います。Wat100NのCCDのことはよく知りませんが、飽和すると周りのセルに電子がもれてしまって正確な断面が計算できないのでしょうか。
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前田



登録日: 2004.09.01
記事: 2754
所在地: Miyazai JAPAN (E131.4, N31.8)

記事日時: Tue Feb 20, 2007 1:12 am    記事の件名: 大きさを測る 引用付きで返信

前田です。
直径を測るには、レンズやccdの分解能以上の大きさがあって、
かつCCDなどの飽和していないということが必要だと思います。
高速シャッターにするのは進行方向と直角方向だけでなく形が分かるので、
面白いと思います。
何かの本で流星の光っている部分の直径は10mから100mのオーダと
読んだことがあります。25mmレンズでは少し少し苦しいかもしれません。
流星を拡大しても多分彗星のコマのようなもので輪郭はないでしょうから
使う光学系で見える大きさは違うかもしれません。

1/1000秒露出で星をとるとシンチレーションがすごく大きいです。
これでは何を計っているのか分からなくなります。
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Nakai



登録日: 2006.11.11
記事: 974
所在地: Saitama City, Saitama

記事日時: Fri Feb 23, 2007 1:38 am    記事の件名: 流星の直径の計測 引用付きで返信

前田さんのsuggestionにしたがって、昨日試しに12mmレンズを用いて1/1000秒で撮影してみました。
2007/02/2204:29:57の流星は-1.6等でVg60.3km/sですが、上記の撮影条件でほぼ点像がえられました。そこで輝度が飽和する直前の像からこの流星の発光している部分の直径を試算してみました。この流星は複数の同時観測があり、条件の比較的よいIshikawa2とTokyo5のデータを用いて、UFOOrbitV0.30により観測点から流星までの距離(Ds2)を約110kmと求めました。図は進行方向に直角な方向のラインプロファイルです。これらかすると直径は6ピクセル程度となります。CCDのピクセルサイズは7.4umで、12mmレンズを使用しているので、流星の直径は110kmx7.4umx6ピクセル/12mm= 407mという値となりました。
流星の直径は10m~100mのオーダーとのお話ですが、400mというのは大きすぎるのでしょうか。シンチレーションがどの程度影響するのでしょうか。



20070222_042957lineProfile4.jpg
 説明:
20070222_04:29:57.688の流星の進行方向に直角な方向の輝度プロファイル
 ファイルサイズ:  11.26 KB
 閲覧数:  19770 回

20070222_042957lineProfile4.jpg



20070222_042957image4.jpg
 説明:
20070222_04:29:57.688の流星像
 ファイルサイズ:  4.75 KB
 閲覧数:  19768 回

20070222_042957image4.jpg



M20070222_042957_Tokyo5__T1P.jpg
 説明:
20070222_04:29:57流星1/1000秒
 ファイルサイズ:  31.41 KB
 閲覧数:  19768 回

M20070222_042957_Tokyo5__T1P.jpg


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Nakai



登録日: 2006.11.11
記事: 974
所在地: Saitama City, Saitama

記事日時: Fri Feb 23, 2007 8:07 am    記事の件名: CCDの感度調節 引用付きで返信

今朝は曇り時々雨で、流星はn=0で書き込む時間があります。
寝ているときに考えたのですが、直径の計測では飽和しないようにCCDの感度を調節する必要があるので、どの程度にするのがよいか考えてみました。
UA2でここ3ヶ月間の私の観測の集計結果を出してみたところ、6mmと3.8mmレンズでの結果ですが、トータル2773個(6mmと3.8mmで重複あり)の流星で明るさが1等のものが38%、0等のものが30%で全体の約70%にのぼります。0等の流星が飽和しない程度にCCDの感度を調節すると効率的な観測ができるのではないかと思いました。
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SonotaCo
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登録日: 2004.08.07
記事: 12653
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Sat Feb 24, 2007 11:35 am    記事の件名: 興味深いです 引用付きで返信

1/1000 秒シャッターで流星を撮るなんて、思いもよりませんでした。
とても興味深いです。
撮れるといこと自体、すごいことのように思います。
もしかして、世界初の試みでしょうか。
速度計算にも寄与する可能性があるかもしれません。
できたら、1回でも 通常シャッターのものと同時記録すると、今後の貴重な研究材料になるかもと思います。
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Nakai



登録日: 2006.11.11
記事: 974
所在地: Saitama City, Saitama

記事日時: Sat Feb 24, 2007 3:36 pm    記事の件名: 流星の直径計測の問題点 引用付きで返信

先日計算した流星の直径が400m(CCD上6ピクセル)という値の信憑性を評価するため、対照として恒星像を検討してみることにしてみました。
そこで今朝12mmレンズを用いて1/1000秒で撮影したおとめ座のスピカを解析してみました。
まず、結果からいうと流星の直径が400mというのはという大きすぎるだろうという結論です。

解析結果と考察
90枚のビデオ画像で1等星のおとめ座スピカの星像は図のように、直径が最大で7ピクセルにもなりました。理想的には恒星像は点像であるはずです。原因として、カメラレンズの収差、focusがあっていないことによるぼけ、大気によるディストーション(およびシンチレーション)が考えられると思います。
以上のことから、先日計算した流星の直径がCCD上6ピクセルというのはこの観測システムの観測精度の限界以下であり、直径は400〜500mより大きくないという結論になります。

対策として、収差の少ないレンズを用い、ぼけのない点像になるようにfocusをできるだで調整した上で計測にあたる必要があると思います。シンチレーションの問題はあったとしても、カメラの露出時間をさらに短くすることで改善はされるでしょう。大気によるディストーションは大気の安定している日に流星が取れることを待つことになると思います。機器を調整して機会を見てテストしてみたいと思います。

focusは温度によっても微妙に変化するでしょうから手軽にfocus調整・確認できることが望まれます。できればUFOCaptureのLive上で、恒星像をzoomしてピクセルレベルでFocusを調整したい。さらに、focusをあわせる目安として、恒星の輝度が最大となるよう(衛星放送のパラボラアンテナをあわせるよう)ピークホールド機能が付いているとすばらしいと思います。

----
平均の輝度を90枚のビデオ画像を平均化してグラフ化してみました。12mmレンズではスピカの直径は平均6ピクセルとなりました。



star_spica12mm.JPG
 説明:
12mmレンズ1/1000秒撮影によるおとめ座スピカのラインプロフィール(最大で7ピクセル)
 ファイルサイズ:  12.4 KB
 閲覧数:  19678 回

star_spica12mm.JPG



mean2D_spica1.jpg
 説明:
90枚の画像から得たスピカの平均輝度ラインプロファイル
 ファイルサイズ:  37.57 KB
 閲覧数:  19650 回

mean2D_spica1.jpg



mean3D.jpg
 説明:
90枚の画像から得たスピカの平均輝度3D表示
 ファイルサイズ:  14.85 KB
 閲覧数:  19650 回

mean3D.jpg



spica_lineplofile2.avi
 説明:
1/1000秒撮影したspicaのラインプロファイル(ムービー)縦軸:輝度0-255, 横軸:ピクセル

ダウンロード
 ファイル名:  spica_lineplofile2.avi
 ファイルサイズ:  294 KB
 ダウンロード回数:  690 回



最終編集者 Nakai [ Sat Feb 24, 2007 7:40 pm ], 編集回数 1 回
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Nakai



登録日: 2006.11.11
記事: 974
所在地: Saitama City, Saitama

記事日時: Sat Feb 24, 2007 4:18 pm    記事の件名: Re: 興味深いです 引用付きで返信

SonotaCo wrote:
1/1000 秒シャッターで流星を撮るなんて、思いもよりませんでした。
とても興味深いです。
撮れるといこと自体、すごいことのように思います。
もしかして、世界初の試みでしょうか。
速度計算にも寄与する可能性があるかもしれません。
できたら、1回でも 通常シャッターのものと同時記録すると、今後の貴重な研究材料になるかもと思います。

前田さんの1/1000秒シャッターのアイデアはおもしらいですね。私は流星を止めるというよりも、大気の揺らぎの影響を抑えより精密な測定ができるのではないかという理由で利用しています。
1等星程度の明るさがあればWatec902ULTIMATEなら60dBのゲインがあるので1/1000秒でも十分飽和するぐらいの像が撮れると思います。1/1000秒撮影でも東京の空はバックがかなりあがってしまいゲインを下げる必要があります。
私は3.8mmのWatN100カメラ(通常の1/60秒撮影)の撮影範囲内を12mmで撮影しています。同じレンズで全く同じ領域を撮影しているわけではないのですが、12mmはカメラが固定ではないので位置を同定しやすくする目的でそうしています。
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Nakai



登録日: 2006.11.11
記事: 974
所在地: Saitama City, Saitama

記事日時: Sun Feb 25, 2007 10:46 pm    記事の件名: ゲイン & 1/2000秒露出 引用付きで返信

昨日薄曇でしたが、1/2000秒のシャッター撮影の検討をしてみました。
シリウス(-1.5等)をCBC12mmF0.8で撮影しただけですが、1/2000秒露出でも約700x(57dB)ゲインで、撮ったビデオフレームの1〜2%が飽和(255)する程度の輝度で撮影できました。

大気も不安定で条件はよくありませんでしたが、12mmレンズのfocusを調整しなおして恒星像の観測をしてみました。しかし、シリウスの直径は平均6ピクセルでスピカの場合(平均6ピクセル)とほぼ同じで、星像の改善は認められませんでした。また、1/2000秒露出での改善も認められません。このあたりがこのシステムの観測精度限界なのでしょう。
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前田



登録日: 2004.09.01
記事: 2754
所在地: Miyazai JAPAN (E131.4, N31.8)

記事日時: Mon Feb 26, 2007 12:43 am    記事の件名: 返事送れてすみません。 引用付きで返信

宮崎の前田です。
忙しくてレス遅れ気味です。

Nakaiさんがテストされたように、本当の大きさが測れているかどうかは
同じ積分強度になる恒星で確かめるのが一番です。
それよりも明らかに大きくないと本当の大きさを測っていることには
なりません。そのため、なるべく長い焦点距離のレンズが有効と思います。

シンチレーションの影響は深刻です。シャッター速度が速くなるに
従って、揺らぎは大きくなっているような気がします。
25mmレンズをつかうとシリウスは1/10000でも写ります。
星の位置がぴょこぴょこ飛んでしかもピントがどこで当ているのか
全く分かりません。暗いせいもありますが。

Nakaiさんの流星像はとても明るいですね。私はまだあんな明るい
流星を撮ったことがありません。一つ不思議なことがあります。
普通のインターレースのビデオでは流星の移動に伴って、
櫛状の明るさの流星像になると思うのですが、Nakai さんの示された
流星のコントアマップは連続的でしたね。何か特殊なカメラをご使用ですか?
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Nakai



登録日: 2006.11.11
記事: 974
所在地: Saitama City, Saitama

記事日時: Mon Feb 26, 2007 11:42 pm    記事の件名: Re: 返事送れてすみません。 引用付きで返信

前田 wrote:
宮崎の前田です。
忙しくてレス遅れ気味です。

Nakaiさんがテストされたように、本当の大きさが測れているかどうかは
同じ積分強度になる恒星で確かめるのが一番です。
それよりも明らかに大きくないと本当の大きさを測っていることには
なりません。そのため、なるべく長い焦点距離のレンズが有効と思います。

シンチレーションの影響は深刻です。シャッター速度が速くなるに
従って、揺らぎは大きくなっているような気がします。
25mmレンズをつかうとシリウスは1/10000でも写ります。
星の位置がぴょこぴょこ飛んでしかもピントがどこで当ているのか
全く分かりません。暗いせいもありますが。

Nakaiさんの流星像はとても明るいですね。私はまだあんな明るい
流星を撮ったことがありません。一つ不思議なことがあります。
普通のインターレースのビデオでは流星の移動に伴って、
櫛状の明るさの流星像になると思うのですが、Nakai さんの示された
流星のコントアマップは連続的でしたね。何か特殊なカメラをご使用ですか?


このカメラはしばらく借りているTIの白黒のEMCCDカメラです。Max1000x(60dB)のゲインと0度までの冷却で、AGCはありません。CBC12mmF0.8レンズのIRISを開放にするためWatec120Nのカメラをすぐそばに置いてIRIS openの設定でレンズに電源を供給しています。ご指摘の点はこのカメラがプログレッシブ走査のためです。参考のため12mmを用いて撮れた他の3つの流星のファイルを添付いたしました。
空の明るい東京などでは通常の使用ではEMを使用する必要性があるかどうか?今回高速シャッターでの撮影にゲインに余裕のあるEMCCDを使用してみました。

本日Yakumoの25mmF0.95レンズとWat902H2ULTIMATEが届きました。今シリウスの星像を観測しているのですが、25mmだと平均輝度のラインプロファイルで一次回折リングが明らかに認められますね。



M20070222_002146_Tokyo5__T1P.jpg
 説明:
2007/2/22 00:21:46流星12mmF0.8 EMCCD 1/1000
 ファイルサイズ:  32.61 KB
 閲覧数:  19554 回

M20070222_002146_Tokyo5__T1P.jpg



M20070222_042417_Tokyo5__T1P.jpg
 説明:
2007/2/22 04:24:17流星12mmF0.8 EMCCD 1/1000
 ファイルサイズ:  32.93 KB
 閲覧数:  19554 回

M20070222_042417_Tokyo5__T1P.jpg



M20070222_045716_Tokyo5__T1P.jpg
 説明:
2007/2/22 04:57:16流星12mmF0.8 EMCCD 1/1000
 ファイルサイズ:  33.56 KB
 閲覧数:  19554 回

M20070222_045716_Tokyo5__T1P.jpg



25mmシリウスEM1_1000.jpg
 説明:
25mmレンズによるシリウスのラインプロファイル(1/1000秒撮影139枚の平均)矢印:回折リング
 ファイルサイズ:  23.18 KB
 閲覧数:  19554 回

25mmシリウスEM1_1000.jpg


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SonotaCo
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登録日: 2004.08.07
記事: 12653
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Tue Feb 27, 2007 9:47 am    記事の件名: Re: 返事送れてすみません。 引用付きで返信

Nakai wrote:
このカメラはしばらく借りているTIの白黒のEMCCDカメラです。

凄いですね。
スーパーインポーズの EM の文字が気になっていたのですが、本当に EMCCDのユーザがいらっしゃるとは思いませんでした。
実は、私も先々週だったか、 某メーカーから カラーのEM-CCD を借用して1週間テストしていました。確かにEMのゲインはすばらしく、夜空の色も綺麗に出るのですが、一面に出るランダムノイズがどうしても収まらず、閾値が上がって、WAT100Nの数分の一程度しか検出できず、結局当面使用を諦めた所でした。
カラースプライトなどを撮る秘密兵器にしようかと思っていたのですが、、、、 Cool Embarassed
Nakaiさんのカメラのノイズはどうでしょうか、ピークホールドでなく、1フレームのスナップショットを一度見せて頂けないでしょうか。
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Nakai



登録日: 2006.11.11
記事: 974
所在地: Saitama City, Saitama

記事日時: Tue Feb 27, 2007 11:36 pm    記事の件名: Re: 返事送れてすみません。 引用付きで返信

SonotaCo wrote:

実は、私も先々週だったか、 某メーカーから カラーのEM-CCD を借用して1週間テストしていました。確かにEMのゲインはすばらしく、夜空の色も綺麗に出るのですが、一面に出るランダムノイズがどうしても収まらず、閾値が上がって、WAT100Nの数分の一程度しか検出できず、結局当面使用を諦めた所でした。

Nakaiさんのカメラのノイズはどうでしょうか、ピークホールドでなく、1フレームのスナップショットを一度見せて頂けないでしょうか。


カラーのEMCCDは試したことがないので、いつか機会があれば私も試してみたいです。
EMCCDによるムービーの1フレームのスナップショット(ハイライトシーン)を添付いたしました。SonotaCoさんがおっしゃる通り、バックはnoisyです。
12mmレンズを用いてEMCCDを使用しだした当初、私もほとんど流星が取れませんでした。原因はゲインの上げすぎだと思います。とにかくゲインを上げて試してみようということでやってみましたが全く検出できませんでした。
普段私はUFPCaptureのDLratioを104〜105に設定して流星を検出しているのですが、EMCCDのゲインを上げすぎるとDetection levelが大きくふれて流星を検出できなくなるようです。そこでバックがあまり 上がり過ぎないよう、Detection levelが20~30程度のところで使用するようにしています。これはEMCCDに限ったことではなくWat902H2などでも起こりえることだと思います。2/22の観測では3.8mmのカバーするエリアをEMCCD(12mmF0.8)で撮りましたが、3.8mmで検出した流星は、EMCCDのゲインをほどほどに抑えることによって1/1000秒撮影ですべて検出されました。

本日は薄曇ですが、12mmF0.8をつけてWat902H2ULTIMATE使用してみました。AGC HI設定で通常使用していますが、落ち着いた感じの画になりますね。



20070222_002146_12mmEM.jpg
 説明:
1フレームのスナップショット(1)
 ファイルサイズ:  48.47 KB
 閲覧数:  19479 回

20070222_002146_12mmEM.jpg



20070222_042417_12mmEM.jpg
 説明:
1フレームのスナップショット(2)
 ファイルサイズ:  47.87 KB
 閲覧数:  19479 回

20070222_042417_12mmEM.jpg



20070222_042957_12mmEM.jpg
 説明:
1フレームのスナップショット(3)
 ファイルサイズ:  42.19 KB
 閲覧数:  19479 回

20070222_042957_12mmEM.jpg



20070222_045716_12mmEM.jpg
 説明:
1フレームのスナップショット(4)
 ファイルサイズ:  49.47 KB
 閲覧数:  19479 回

20070222_045716_12mmEM.jpg


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SonotaCo
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登録日: 2004.08.07
記事: 12653
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Wed Feb 28, 2007 5:09 pm    記事の件名: これはいけるかも..... 引用付きで返信

Snap Shot ありがとうございました > Nakai さん
意外にノイズが少ないですね。これなら結構使えそうですね。
もちろん、ご指摘のように、東京の夜空ではモノクロならWATECのゲインでほぼ足りているようにも思っています。
カラーのヤツはもっとノイズが凄かったです。EMのゲインを変更しても変わらないので、不思議だったのですが、はっきり希望を伝えておいたので、よい製品が出てくるのではと期待している所です。
もし、カラーでノイズの少ないものが見つかりましたら、是非ご紹介ください。
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