モノクロ天体写真のテクニック

モノクロ写真は最も古い写真スタイルの 1 つであり、1800 年代にまで遡ります。^[1]モノクロ写真は天体写真家の間でも人気の技術です。これは、CMOS または CCD センサーの前にあるカラー フィルター アレイであるベイヤー フィルターを省略し、1 つのセンサーでカラー画像を生成できるためです。

カラーカメラは、センサーの前にあるカラーフィルターアレイであるベイヤーマトリックスを使用してカラー画像を生成します。マトリックスは、赤、緑、青の原色の光がセンサーに入ることを可能にします。典型的なマトリックス配置は、25％の赤の通過領域、25％の青、50％の緑で構成されます。ベイヤーマトリックスにより、シングルチップセンサーでカラー画像を生成できます。^[2]

深宇宙の多くの物体は水素、酸素、硫黄で構成されています。これらの元素はそれぞれ赤、青、赤/オレンジ色のスペクトルの光を発します。^[3]

水素を豊富に含む物体を撮影する場合、その物体は主に水素アルファ/赤色の波長の光を放射します。このシナリオでは、ベイヤーマトリックスはマトリックス領域の25％のみが赤色光を通過させるため、星雲からの入射光の25％のみがセンサーに到達します。^[2]

モノクロセンサーにはベイヤー配列がありません。つまり、センサー全体を使って、狭帯域フィルターと呼ばれる特殊なカラーフィルターを使用して特定の波長を捉えることができます。^[4]多くの星雲は水素、酸素、硫黄で構成されています。これらの星雲はそれぞれ赤、青、オレンジ色の波長で光を発します。狭帯域フィルターを各色に使用して、3つの個別のモノクロ画像を作成できます。これらの画像を組み合わせてカラー画像を作成できます。

モノクロ天体写真は、現代の光害の影響に対抗する方法として人気を博しています。従来のセンサーのベイヤー配列では、深宇宙の物体からの光を集められるセンサー領域が約 25% に制限されます。しかし、残りの 75% は、周囲の光害の形で光を集めることができます。これは、信号対雑音比に悪影響を及ぼす可能性があります。^[5]

ベイヤーマトリックスを除去すると、狭帯域フィルターを使用して特定の波長の光のみがセンサーに到達できるようになります。これにより、センサー領域全体を活用して収集される光の量を最大化すると同時に、外部の光害を排除し、信号対雑音比を大幅に改善するという利点があります。^[6]

一般的なカメラのカラー画像は、赤、緑、青のピクセルのデータを組み合わせて作成されます。^[7]モノクロセンサーを使用してカラー画像を作成するには、3 つのモノクロ画像を作成し、それを組み合わせてカラー画像を作成する必要があります。3 つのモノクロ画像は、それぞれ赤、緑、青のチャネルにマッピングされます。天体写真の場合、これはある程度異なる場合がありますが、一般的なカラーパレットはハッブルパレット (「SHO」と呼ばれることが多い) です。ハッブルパレットでは、硫黄は赤チャネルにマッピングされ、水素アルファ信号は緑にマッピングされ、酸素は青にマッピングされます^[8]

モノクロ天体写真では、より多くのキャリブレーション フレームも必要になります。キャリブレーション フレームは、画像センサーやフィルター上のアーティファクトやほこり、光学トレインの内部反射による光の勾配を捉えるために使用されます。これらは、最終的な画像から除去できます。モノクロ画像では、カラー画像を生成するために 3 つの個別のフィルターを使用する必要があります。つまり、画像処理段階で 3 セットのキャリブレーション フレームを生成して適用する必要があります。そのため、保存する必要がある画像の量が増え、より多くのストレージ スペースが必要になります。^[9]

モノクロ写真には追加の機材も必要となる。複数のフィルターが必要なため、アマチュア天体写真家は電子フィルターホイールを使用することが多い。これにより複数のフィルターを取り付けることができ、コンピューターを使用してホイールを制御し、夜通しフィルターを交換することができる^[10]