【ニコンＤ７０の天体撮影における使用感】
デジタル一眼レフカメラ ニコンＤ７０を２００４年春の発売日に入手して以来、天体写真撮影に使用してきました。このページはそのインプレッションについて実写例を交え、まとめたものです。
【 目 次 】
● ボディについて
● バルブ(タイム)撮影について
● フォーカス合せについて
● 長時間露出時の赤カブリ(熱ノイズ)について
● ＩＲＣ/ローパスフィルタ付着異物の影響について
● 電池の持ちについて
● 記憶媒体について
● 星雲の表現力について
● 初期作例集
● ＩＲＣ/ローパスフィルター換装改造について
ボディについて
ブラックボディのためか、一見して高級品という印象を受けます。他社競合機種であるキヤノンＥＯＳ Ｋｉｓｓ Ｄｉｇｉｔａｌはシルバー系のボディで、なんとなくチープな印象でしたが、Ｄ７０発売直後にブラックボディを出してきたところをみると、黒い方がやはり市場の受けが良いということのようです。ただ、見た目の高級感とは裏腹にボディ材質はプラスチック主体で、コストダウンと軽量化が図られています。
液晶モニター・情報パネルの表示内容や操作ボタン・ダイヤルの配置等が好評で、秋には2004グッドデザイン賞に選定されました。ボタンやダイヤルは確かに操作しやすく、昼間の一般撮影ならすぐに慣れられると思います。ただ、夜間の天体撮影では暗闇の中でボタン操作を行わなければならず、特に液晶モニターの左に並ぶ４つのコマンドボタンは形状が同じなので、手探りで操作するときに押し間違いすることがあったりして、多少イラつくことがあります。ボタン表面の形状が異なるものだったら、触覚的にもう少し操作しやすくなっていたかもしれません。
それから、このカメラのウリはなっといっても起動時間の速さで、メインスイッチONから僅か0.2秒ですぐ撮影に入れます。これは実際に使ってみると非常に有り難く、これまでのデジカメにありがちな起動時のイライラ感が全くありません。最大１４４コマまでの高速連写も特長になっており、天体写真撮影では皆既日食のダイヤモンドリングを狙う際などに重宝しそうです。
バルブ(タイム)撮影について
シャッタースピードの設定では最長３０秒までの長時間露出ができますが、それ以上の露出時間は「バルブ」で対応しなければなりません。ところがシャッターボタンにケーブルレリーズ装着用のネジ穴がないため、シャッターを開きっ放しにするには指でボタンを押し続けるしかありません。それでは手ブレが発生してしまうので、バルブ撮影というのはほとんど利用価値がないような気がします。コンパクトカメラ用の簡易レリーズアダプターを利用してシャッターボタンの押し離しをしてもよいのですが、実際のところアダプターは結構装着し難いので、実用的ではないです。そのため、長時間露出を行うには別売のリモコンML-L3(右図)が不可欠になります。それを利用する場合にはカメラ側の操作で「瞬時リモコン撮影」の機能をONに設定しなければなりません。その操作は小さなボタンとダイヤルを併用して行うのですが、これが少し面倒な感じがします。なお、リモコン使用時にはバルブ露出ではなくいわゆるタイム露出となり、リモコンのボタンを押すとシャッターが開き、目的の露出時間になったところでもう一度ボタンを押すとシャッターが閉じます。ちなみにリモコンML-L3は一部の銀塩カメラと共通のもので、ニコンＵなどでは別売扱いではなく標準添付されてたりします。Ｄ７０で標準付属品にならなかったのはコストダウンのためなのでしょう。まぁ、使わない人には無用のモノでしょうから、致し方ない対応とも言えます。このリモコンはＤ７０発売直後から品薄になり、しばらくの間入手し難い状況にありましたが、今は解消されているようです。
ところで、このリモコンに関しては困った問題があります。仕様上、５ｍ離れた所からでもカメラが反応することになっているのですが、近くで同じカメラが使われていたりすると、そちらのシャッターを開閉してしまう恐れがあるのです。このため、大勢の天文ファンが集まるような撮影地では操作時に注意が必要と思われます。赤外線リモコンなのでクルマのリモコンキーのように個体ごとの対応までは望めないにしても、せめて２チャンネルは用意して欲しかったと思います。この点ではむしろワイヤードリモコンの方がベターであり、どうせならキヤノンＥＯＳ１０Ｄなどに用意されているようなタイマー設定で自動連続撮影が可能なタイプのものが出てくれるとありがたいです。
フォーカス合せについて
通常の一眼レフカメラのファインダーには全反射式のペンタプリズムが使われますが、Ｄ７０ではコストを抑えるために正反射式のミラーペンタ方式が採用されています。天体撮影においては元々ファインダーを覗きながらフォーカスを合せるのが難しいですが、Ｄ７０のファインダーでは倍率が低いこともあって、さらに困難という印象です。そのため、明るい恒星を事前に試写するなどしてピントを確認するのが常套手段となります。反射望遠鏡による直焦点撮影ですと、都合の良いことに副鏡のスパイダーの回折により恒星に光条が発生し、そのシャープさと干渉パターンによってピントを追い込むことができます。屈折望遠鏡による直焦点撮影ではそのままですと光条が発生しませんが、筒先に適当な棒やマスクを装着することにより光条イメージを作り出すことができます。私の場合、人づてに十字マスクを装着すると合わせやすいと聞いたので、それを自作して利用しています(右図)。本撮影ではもちろん邪魔になりますので、すぐ取り外せるよう「筒先被せ式」にしてあります。これを使った時に実際に得られる輝星のデフォーカス／フォーカスイメージは下図の通り。
ピンボケ時の輝星像
合焦時の輝星像
長時間露出時の赤カブリ(熱ノイズ)について
CCDのアンプ熱源に近いところだけが温められて温度が上昇することにより、数秒程度の長時間露光から部分的な「赤カブリ」が発生します。その画像は下図左の通りで、設定感度と露出時間によってその明るさが変化します(厳密にはCCDの温度にも依存しています)。これを除去するために、ノイズリダクション(NR)機能が用意されていて、それをONにして撮影すると下図右の通り見事に赤カブリが消えます。
ＮＲ−ＯＦＦで撮ったオメガ星雲Ｍ１７
ＮＲ−ＯＮで撮ったオメガ星雲Ｍ１７
NR機能はもちろんバルブ(タイム)露出時にも働きますが、本撮影後にそれと同じ露出時間でノイズ除去用のいわゆる「ダーク画像」を自動的に取得するため、トータルの撮影時間が２倍となります。それでは撮影効率が悪いので、ボディキャップをした状態にてNR-OFFで別途ダーク画像を撮影しておき、フォトレタッチソフトを使った後処理で引き算することも試してみましたが、残念ながらうまく引くことができません(下図：撮影対象は子持ち銀河Ｍ５１)。
ＮＲ−ＯＦＦで撮った元画像(左上部トリミング)
ＮＲ−ＯＦＦで撮ったダーク画像
元画像からダーク画像を減算した画像
ダーク画像がうまく引き算できないのは現像処理に起因しており、これを解消するには、例えばNR-ON画像とOFF画像間で差画像を計算することにより得られる赤カブリ画像を再度NR-OFF画像から引き算するといった手法を使う必要があります。その具体的な方法についてはこちらにまとめてあります。ただし、これは赤道儀で追尾しながら同一天体に対してコンポジットを前提とした複数画像を撮影した際にしか使えません。固定撮影で星の日周運動を撮った場合や彗星のような移動天体を撮影した際には対応不能となります。
もっと汎用的な赤カブリ除去方法として、現像前のRAWデータ上でダーク画像を引き算する手法も考案されており、天文誌にも記事が掲載されたこちらのサイトにあるフリーウエア(RAP)による処理が有効かつスマートです。実際、NR-ONの設定で撮影した際のカメラ内部における処理ではこれと同じ方法が取られているとみられ、その点からも信頼性の高い処理と言えます。下図はその処理によるダーク減算の一例です。
ＮＲ−ＯＦＦで撮った元画像(撮影対象はＭ３３銀河)
ＲＡＰにてダーク減算した画像
夜景撮影の観点からノイズ除去問題に取り組まれている方もおられ、こちらのサイトにあるフリーウエア(Noise Remover for NEF)では上記のRAPとほぼ同様な赤カブリ除去処理が行える他、撮影時のCCD温度上昇によりダーク画像取得時のノイズレベル増加で発生する「過剰ノイズ減算」に伴う黒点ノイズを取り除く機能も搭載されています。下図はその黒点ノイズ除去処理を行なった例です。
ＮＲ−ＯＮで撮った元画像(はくちょう座付近を撮った星野写真の一部)
Noise Remover for NEFにて黒点ノイズ処理した画像
ローパスフィルタ付着異物の影響について
紫外線および赤外線のカットとモアレの発生を防止する目的で、CCD素子の前面に「ローパスフィルター」が装備されています。このフィルター表面にホコリなどの微小異物が付着すると、その影が画像に写り込みます(左図：撮影対象はマックホルツ彗星)。この対策として「クリーニングミラーアップ」なる機能が用意されています。といっても大した動作ではなく、単にカメラ内部のミラーを跳ね上げるだけのファンクションに過ぎません。レンズをはずした状態でそれを働かせるとミラーアップしてローパスフィルターが丸見えになり、その状態でブロワーなどを使って表面に付いた異物を吹き飛ばすことができます。ただ、粘着性の高い異物が付着したりするとブロワーでは取れなくなりますので、その場合はサービスセンターにカメラを持ち込んで除去してもらう必要があります(保証期間内なら作業自体は無償)。
また、別売のソフトウエアNikonCapture4を使うと、異物付着状態でいわゆる「フラットフレーム」画像を撮っておき(カメラ側に撮影ファンクション有り)、それを実際の撮影画像から割り算する方法で異物の影を消す「イメージダストオフ」という処理が可能となります。この辺は冷却CCDによる撮影に共通する画像処理ですが、いろいろな意味で任意性の高い作業になるのでなるべくなら避けたいところです。異物付着は一眼レフデジカメの宿命かもしれませんが、メーカー側の画期的な対策が望まれる問題の一つです。
電池の持ちについて
カメラ購入当初はJPEGモードで撮影していたせいか専用リチウムイオンバッテリー(右図)が長持ちする印象を持っていましたが、RAWモードで撮影するようになってからはバッテリーの消耗が速いようで、環境温度にもよりますがおおよそ２時間程度の連続使用で電池交換が必要になります。現在、バッテリー３個(うち１個はケンコーが販売している格安同等品)を使い回していますが、夕方から明け方まで一晩フルに撮影するとなるとかなり厳しい状況です。専用ACアダプターを用意し、カーバッテリー＋DC-ACコンバーター経由での電力供給も検討しましたが、ACアダプターが意外と高価なので購入してません。専用バッテリーの充電時間は約２時間ですので、ACアダプターの価格を考えると、容量低下したバッテリーを撮影中にカーバッテリーから再充電する方が安上がりという感じがするからです。
記憶媒体について
Ｄ７０のメモリーはコンパクトフラッシュ(ＣＦ)が基本で、個人的にはコンパクトデジカメ用に所有していたサンディスクのＵＬＴＲＡ５１２ＭＢ(右図)を主に使っています。容量単価が安いマイクロドライブに一時期魅力を感じたこともあったのですが、やはり機械的強度、アクセス速度、電力消費量などに心配があるので購入には至ってません。なお、RAWモードで撮影した場合、５１２ＭＢのＣＦでは８０コマ近く記録できます。CCDは銀塩フィルムと違って相反則不軌がなく、短時間露出で十分な画像が得られるとは言え、一晩で数十コマも撮影するのは稀であり、また、個人的には車での移動観測が主体なためいつもノートPCを持参していて、すぐにファイルを吸い上げられる環境にあるので、今のところは５１２ＭＢでも不自由を感じたことはありません。月・惑星撮影等に使い出すと容量的に厳しくなる可能性はありますが、その場合はカメラとPCをUSBケーブルで繋ぎ、ニコン純正のソフトウエアNikonCapture4のカメラコントロール機能による自動ファイル転送で対応しようと考えています。
星雲の表現力について
星雲の中でもＨII領域と呼ばれる散光星雲は、主に電離した水素ガスが発する波長656nmの光で輝いています。その波長は可視光ギリギリの帯域であるため、デジタルカメラ内蔵のローパスフィルターによって大部分がカットされてしまいます。Ｄ７０は発売前に、そのローパスフィルターのカットオフラインを長波長側に延ばしているとの情報があって、ＨII領域の写りが良いのではないかとの噂がありましたが、実際には期待したほどでもなく、下図左の「馬頭星雲」の作例の通り、コダックＥ２００などの銀塩フィルムと比べると赤い散光星雲の写りはあまり良くありません。その代り寒色系の発光天体(反射星雲や彗星など)では、下図中央の「すばる」の作例の通り非常に美しく表現されます。また、超新星残骸である「網状星雲」のような赤色(主に水素が発する輝線)と緑色(主に酸素が発する輝線)が混在している天体を写すと下図右のように、銀塩ではなかなか撮れないようなカラフルなイメージが得られたりします。
馬頭星雲
すばる
網状星雲
天体写真撮影を趣味にする人々の間では、ＨII領域がいかによく写るかが最大の関心事と言っても過言ではなく、その表現力向上を目的としてデジカメ内蔵のローパスフィルターを除去する改造が流行っていますが、そうすると一般撮影には使えなくなるだけでなく、メーカーの保証も受けられなくなりますので、その辺の覚悟が必要です。個人的に改造してみたいという気持ちは若干ありますが、とりあえず保証期間内はこのまま使い続けるつもりでいます。
【初期作例集】
Ｍ８１＆８２（おおぐま座の銀河）
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Ｍ９７＆１０８（おおぐま座の惑星状星雲と銀河）
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さそり座
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Ｍ１６〜Ｍ８付近
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Ｍ５７（こと座の惑星状星雲）
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Ｍ２７（こぎつね座の惑星状星雲）
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Ｍ３１（アンドロメダ座の銀河）
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Ｍ３３（さんかく座の銀河）
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Ｍ１７（いて座の散光星雲）
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Ｍ４２（オリオン座の散光星雲）
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ＩＲＣ/ローパスフィルター換装改造について
赤い散光星雲の発する波長656nmの光は、上述した通りカメラに内蔵の赤外カット(ＩＲＣ)/ローパスフィルターによって大部分が遮断されてしまいます。そのため、散光星雲の中でもＨII領域と呼ばれる輝線星雲はデジタルカメラの不得意な撮影対象となっています。これは一般撮影におけるカラーバランスの崩れを防ぐための措置ですので仕方ないのですが、天体写真ファンにとって赤い散光星雲の描写力が制限されることは非常に辛いものがあり、自己責任のもとにカメラを分解してフィルターを除去する方も大勢いらっしゃいます。ただし、フィルターを外すと普通のカメラレンズでの撮影でオートフォーカス機能が利かなくなるとともに無限遠にピントが合わなくなる他、近赤外帯域の光がほぼ全て赤色で表現されるためカラーバランスが極端に崩れるなどの悪影響があり、一般撮影には使えなくなってしまいます。望遠鏡に取付けて撮影する直焦点撮影でもそのままでは赤外線帯域の光の影響でコントラストや解像度が低下するなどの弊害があり、実際には何らかの赤外カットフィルターを併用する必要があります。
そのような状況の中、天体望遠鏡ショップなどで656nmの光に対する透過率を90%以上に高めたフィルターへの交換改造を有償で実施するところが増えてきています。個人的にその改造に魅力を感じ、住んでいるところから比較的近い埼玉県川越市にある「光映舎」さんにＤ７０の改造をお願いしました。交換用フィルターの仕様は元々カメラに内蔵されていたフィルターとほぼ同じ厚みのもので、透過特性としては概ね700nmから長波長側の光をカットするようなものです。元のフィルターと厚みが同じものを使うことによってカメラレンズのオートフォーカスが正常動作し、無限遠にもピントが合います。依頼側としては換装作業中に、撮像素子表面あるいはフィルターとの間に異物が付着することを心配しましたが、いわゆるクリーンブースと呼ばれる低発塵環境の部屋で作業が行われているようで、ほとんど問題のない状態でカメラが戻ってきました。
フィルター換装に伴い、画像全体がかなりの赤味を帯びて写りますが、カメラ側のホワイトバランスプリセット機能（Ｄ７０使用説明書p57参照）を使えば概ね補正できます。下の例は一般撮影において、ホワイトバランスを「晴天」に設定した場合と、プリセットホワイトバランスを使った場合とを比較した画像です。
Ｄ７０改・「晴天」ホワイトバランスによる一般撮影画像
Ｄ７０改・プリセットホワイトバランスによる一般撮影画像
プリセットホワイトバランスを使うことにより全体のカラーバランスは一見整ったように見えますが、青い花はかなり赤味を帯びた紫色で表現されており、被写体によってはレンズに近赤外カットフィルターを装着するなどの対策が必要です。下の例はケンコー製近赤外カットフィルターＤＲ６５５を使った場合との比較画像です。なお、プリセットホワイトバランスでは近赤外カットフィルターの有無で画像全体の色味が異なってしまうため、Ｒａｗモード撮影画像に対してニコンキャプチャー４のホワイトバランス調整でグレー点範囲指定による補正を行なっています。
Ｄ７０改・近赤外カットフィルター無しでの一般撮影画像
Ｄ７０改・近赤外カットフィルター有りでの一般撮影画像
この作例では近赤外カットフィルターの効果により青い花がほぼ見た目に近い色で表現されています（本当はもう少し紫がかっていますが、元々この色は写真での再現が難しいようなので仕方ないところでしょう）。なお、この手のフィルターだけでは画像全体の赤味を修正するところまでは至らないので、カラーバランスの調整は基本的にカメラ側のプリセットホワイトバランスで対応し、フィルターはあくまで補助的な修正に使うというのがよいでしょう。ちなみにＤＲ６５５は斜入射光に対して色味が変化するらしく、中望遠レンズ以上の焦点距離を持つレンズで使うようにとの説明書きがあります。上の作例は２８ｍｍの広角レンズ使用によるものですが、それほど違和感はありません。ただし、レンズと被写体によっては影響が顕著に出る可能性もあるので、使う場合には注意が必要と思われます。
さて、肝心の散光星雲撮影能力についてですが、これはフィルター換装の効果が極めて高い結果が得られています。下図はオリオン大星雲を撮った作例で、改造前後で星雲の赤色成分の写りが全く異なり、改造後の方が明らかに赤く濃く写っているのがわかります。さらに感度も若干上昇するようで、星雲の淡い部分の描写やハイライト部分の白トビ具合にも違いが見られます。
ノーマルＤ７０で撮影したオリオン大星雲
Ｄ７０改で撮影したオリオン大星雲
天体写真においても通常のホワイトバランスを使うとカラーバランスが赤に大きく振られた状態で写りますが、画像処理で赤味を補正するのが難しい場合はプリセットホワイトバランスを利用してもよいでしょう。その場合、背景の赤味は解消されますが、撮影天体の赤は概ねそのまま表現されるようです。また、Ｒａｗモードにて撮影した画像なら、ニコンキャプチャー４のホワイトバランス調整でバックグラウンド部分をグレー点として設定することで背景のカラーバランスを整えることができます。ただし、白トビ部分の発色がおかしくなることもあるので注意が必要です。ちなみにＤＲ６５５フィルターを使うと星雲の近赤外帯域の光が若干抑えられますので、対象によって赤味が強過ぎるような場合には色補正に使うと良いかもしれません。下図はオリオン大星雲のＤＲ６５５フィルター有無での比較画像です。
Ｄ７０改・近赤外カットフィルター無しでのオリオン大星雲
Ｄ７０改・近赤外カットフィルター有りでのオリオン大星雲
個人的にはＤＲ６５５を使って撮った画像の方が赤色と青色の成分バランスが良いような気がします。ただ、この辺は好みの問題もありますし、撮影対象によっても効果が違うと思われますので、ケースバイケースで使い分けるのが良さそうです。
