JP6892166B1 - Telescope control program - Google Patents
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Abstract
【課題】赤道儀の極軸合わせを行う際に、天体望遠鏡を設置する状況などによっては、北極星が見えない場合がある。【解決手段】開示の技術によれば、赤道儀の赤経軸を固定した状態で、前記赤経軸周りに回転させながら撮影された、天球上で位置の異なる少なくとも3つの画像から、天球の真の赤経軸と、前記赤道儀の赤経軸とのズレを特定し、前記ズレを縮小するように前記赤道儀の赤経軸の方向の調整量を出力する処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。【選択図】図5PROBLEM TO BE SOLVED: To not see the North Star depending on the situation where an astronomical telescope is installed when aligning the polar axis of an equatorial mount. According to the disclosed technique, from at least three images of the celestial sphere at different positions on the celestial sphere, taken while rotating the equatorial mount around the right ascension axis in a fixed state. A program that identifies the deviation between the true RA axis and the RA axis of the equatorial mount, and causes the computer to execute a process of outputting the adjustment amount in the direction of the RA axis of the equatorial mount so as to reduce the deviation. Is provided. [Selection diagram] Fig. 5
Description
本発明は、望遠鏡を制御するプログラムに関する。 The present invention relates to a program for controlling a telescope.
天体望遠鏡で星の観察を行う場合、日周運動で動く天体を追尾して星を安定して観察するために、赤道儀が天体望遠鏡に取り付けられる。
赤道儀は、赤経軸(「極軸」ともいう。)周りに回転する機構と、赤経軸に垂直な赤緯軸周りに回転する機構とを備えている。
赤道儀を用いる場合、天体の観察を開始する前に、天体望遠鏡に取り付けられた赤道儀の赤経軸の方向を天球の北極に合わせることが求められる(これを、「極軸合わせ」ともいう。)。
一般的に、極軸合わせを行うには、極軸望遠鏡を用いて赤道儀の赤経軸の方向を北極星に近い天の北極に合わせることが行われる。
When observing stars with an astronomical telescope, an equatorial mount is attached to the astronomical telescope in order to track diurnal motion celestial bodies and observe the stars in a stable manner.
The equatorial mount has a mechanism that rotates around the RA axis (also referred to as the "polar axis") and a mechanism that rotates around the declination axis that is perpendicular to the RA axis.
When using an equatorial mount, it is required to align the RA axis of the equatorial mount attached to the astronomical telescope with the north pole of the celestial sphere before starting observation of the celestial body (this is also called "polar alignment"). .).
Generally, polar alignment is performed by using a polar telescope to align the RA axis of the equatorial mount with the celestial pole near the North Star.
また、天体望遠鏡には、従来、天体の自動導入機能を備えるものがある。天体の自動導入機能とは、目標とする天体を、その座標に基づいて、天体望遠鏡の視野に入れる機能である。
赤道儀の直角誤差や据付誤差に起因するところの指向座標に対する天体望遠鏡の向きのズレを、可視空域を複数に分割して成る小空域毎に設定した修正データとして保持し得る修正データ記憶部と、修正データを前記駆動データへ算入し前記駆動データを修正するデータ修正手段を設ける技術が存在する(例えば、特許文献1参照)。
In addition, some astronomical telescopes have conventionally been provided with an automatic introduction function of celestial bodies. The automatic introduction function of celestial bodies is a function to put a target celestial body into the field of view of an astronomical telescope based on its coordinates.
With a correction data storage unit that can hold the deviation of the direction of the astronomical telescope with respect to the directional coordinates due to the right angle error of the equatorial mount and the installation error as correction data set for each small airspace formed by dividing the visible airspace into multiple parts. , There is a technique for providing a data correction means for incorporating the correction data into the drive data and correcting the drive data (see, for example, Patent Document 1).
また、天体望遠鏡を少なくとも2つの軸の回りに回転制御することにより目標天体を自動導入させる自動導入装置に関する技術が存在する。
この技術は、天体画像を撮像する撮像手段及び天体データベースを有し、撮像手段により撮像された天体画像を、天体同定手段で天体データベースの天体情報と比較することにより、撮像された天体を同定する。更にこの技術は、演算量を少なくするため、撮像手段により撮像された天体画像から各天体の情報を抽出する画像処理手段を更に備えており、天体同定手段は、この画像処理手段により抽出された各天体の情報と、天体データベースの天体情報とを比較することにより、撮像された天体を同定している(例えば、特許文献2参照)。
In addition, there is a technique related to an automatic introduction device that automatically introduces a target celestial body by controlling the rotation of the astronomical telescope around at least two axes.
This technique has an imaging means for capturing an astronomical image and an astronomical database, and identifies the captured celestial body by comparing the astronomical image captured by the imaging means with the astronomical information in the astronomical database by the astronomical identification means. .. Further, this technique further includes an image processing means for extracting information on each celestial body from the celestial body image captured by the imaging means in order to reduce the amount of calculation, and the celestial body identification means is extracted by the image processing means. By comparing the information of each celestial body with the celestial body information of the celestial body database, the imaged celestial body is identified (see, for example, Patent Document 2).
赤道儀を用いる際には、赤道儀の極軸合わせを行うことが必要とされる。極軸合わせとは、赤道儀の赤経軸(極軸)を天球の真の北極に合わせることである。極軸合わせを行うためには、一般的に極軸望遠鏡が用いられる。極軸合わせを行う際に、天体望遠鏡を設置する状況などによっては、北極星が見えない場合がある。開示の技術は、極軸望遠鏡を用いることなく、赤道儀の極軸合わせを行う技術を提供する。 When using an equatorial mount, it is necessary to align the polar axis of the equatorial mount. Polar alignment is the alignment of the RA axis (polar axis) of the equatorial mount with the true North Pole of the celestial sphere. A polar telescope is generally used for polar alignment. When aligning the polar axis, the North Star may not be visible depending on the situation in which the astronomical telescope is installed. The disclosed technique provides a technique for aligning the polar axis of an equatorial mount without using a polar telescope.
開示の技術により、望遠鏡に接続された赤道儀の赤緯軸を固定した状態で、前記赤道儀の赤経軸周りに前記望遠鏡を回転させるよう指示することで、前記望遠鏡で撮影された、天球上で位置の異なる少なくとも3つの画像を取得する段階と、前記少なくとも3つの画像の各々と、前記天球上の複数の星の位置のデータベースとのマッチングを行うことで、前記少なくとも3つの画像の各々が撮影されたときの、望遠鏡が指し示す天球上の位置の異なる少なくとも3つの点の座標を特定する段階と、前記少なくとも3つの点の座標から、天球の真の赤経軸と、前記赤道儀の赤経軸とのズレを特定することで、前記ズレを縮小するように前記赤道儀の赤経軸の方向の調整量を出力する段階と、をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
A celestial sphere photographed by the telescope by instructing the telescope to rotate around the right ascension axis of the equatorial mount while the equatorial mount connected to the telescope is fixed by the disclosed technique. By performing the step of acquiring at least three images having different positions on the above and matching each of the at least three images with the database of the positions of the plurality of stars on the celestial sphere, each of the at least three images From the stage of identifying the coordinates of at least three points with different positions on the celestial sphere pointed to by the telescope when the image was taken, and from the coordinates of the at least three points , the true RA axis of the celestial sphere and the equatorial mount By identifying the deviation from the RA axis, a program is provided that causes the computer to execute a step of outputting an adjustment amount in the direction of the RA axis of the equatorial mount so as to reduce the deviation.
開示の技術によれば、極軸望遠鏡を用いることなく、赤道儀の極軸合わせをより容易に行うことができる。 According to the disclosed technique, it is possible to more easily align the polar axis of the equatorial mount without using a polar telescope.
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態はあくまでも例示であって、特許請求の範囲を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below are merely examples, and do not limit the scope of claims.
まず、図1Aを用いて、赤道儀100の構成について説明する。赤道儀100には天体望遠鏡130が設置されている。
赤道儀100は、望遠鏡130を支持する架台としても機能する。赤道儀100は、天体の日周運動を追尾するように、その極軸(赤経軸)101の方向が天の北極に合わせられる。
図1Aに示されるように、赤道儀100は、三脚123の上に搭載される。バランスウェイト122は、望遠鏡130とバランスをとるように設定される。望遠鏡130には、カメラ223が取り付けられ得る。
不図示の赤経軸回転クランプにより、赤経軸101周り(矢印Aの方向)の望遠鏡130の回転が固定される。同様に、不図示の赤緯軸回転クランプにより、望遠鏡130の赤緯軸102周り(矢印Bの方向)の回転が固定される。
また、赤道儀100には、極軸高度調整ネジ111a及び極軸方位調整ネジ111bが備えられており、高度軸103を中心に望遠鏡130の高度(矢印Cの方向)を微調整することができ、かつ方位軸104を中心に望遠鏡130の方位(矢印Dの方向)を微調整することが可能とされている。
First, the configuration of the
The
As shown in FIG. 1A, the
The RA rotation clamp (not shown) fixes the rotation of the
Further, the
極軸101を天球の北極に合わせる際には、ユーザによって極軸高度調整ネジ111a及び極軸方位調整ネジ111bを操作することにより極軸101が調整される。なお、以下では、極軸高度調整ネジ111a及び極軸方位調整ネジ111bは、まとめて「極軸調整ネジ111」ということもある。なお、高度と方位は、モータなどによって制御されてもよい。
また、星を導入する際には望遠鏡130の光軸が目標とする星に合うように、赤経軸及び赤緯軸が回転する。極軸101の方向が天球の北極に一致していれば、天体の日周運動を追尾するように赤経軸が自動的に旋回するように制御される。
When aligning the
When introducing a star, the RA axis and the declination axis rotate so that the optical axis of the
図2は、赤道儀100の制御を行う制御部200のハードウェアの構成を示している。
制御部200は、CPU211、メモリ212、モータI/F213、メモリI/F214、カメラI/F215、操作部I/F216及び表示部I/F217を有する。
CPU211は、制御部200の全体的な制御を行う。特に、本実施形態では、CPU211は、メモリ212に読み込まれたプログラムを用いて、後述するような極軸合わせの処理を実行する。
メモリ212は、RAMなどから構成される。メモリ212は、CPU211が極軸合わせの処理を実行するためのプログラムを格納する。
FIG. 2 shows the hardware configuration of the
The
The
The
モータI/F213は、赤道儀100の制御を行うモータ221とのインターフェースである。モータ221は、複数のステッピングモータなどを有していてもよく、赤経軸及び赤緯軸を中心とした望遠鏡の方向を制御するモータを有する。また、モータ221は、高度を制御するための駆動を行うモータ及び方位を制御するための駆動を行うモータなどのモータ221を有してもよい。このように、モータは複数あってもよい。
メモリI/F214は、外部メモリ222とのインターフェースである。外部メモリ222は、ハードディスクなどからなり、不図示のPCなどに内蔵される。メモリ212又は外部メモリ222には、天体データベースなどが格納されていてもよい。なお、天体データベースは、不図示のネットワークを介して、外部の機器から提供されてもよい。
カメラI/F215は、望遠鏡130に接続され天体を撮影するカメラ223とのインターフェースである。
操作部I/F216は、赤経軸及び赤緯軸を中心とした望遠鏡の方向に関する操作を含む各種のユーザの操作を受け付ける操作部224からの指示を制御部200に入力するためのインターフェースである。
表示部I/F217は、不図示のPCなどに設けられた後述のユーザインターフェース500の表示部225に制御部200が算出した結果などを出力するためのインターフェースである。
The motor I / F 213 is an interface with the
The memory I /
The camera I / F 215 is connected to the
The operation unit I /
The display unit I / F 217 is an interface for outputting the result calculated by the
図3A及び図3Bは、各実施形態に係る制御部200が備える各種機能を実現するためのブロック図である。
図3Aは、第1実施形態に係るブロック図である。第1実施形態は、図6Aのフローチャートにおいて後述するように、ライブビュー画像を見ているユーザの操作によって、極軸調整ネジが回転することにより、最終的な極軸合わせが行われる態様である。
3つの画像取得部301は、赤道儀100の赤経軸101の方向と天球の真の北極の方向とのズレを算出するために、天球の3つの画像を取得する。
3点座標特定部302は、3つの画像取得部301が取得した各画像について、天体データベースを用いてプレートマッチングにより中心点の座標を特定する。なお、第1実施形態では、中心点の座標を特定することとしているが、画像の他の位置の座標を特定するようにしてもよいことは言うまでもない。
極軸のズレ(調整量)算出部303は、3点座標特定部302が特定した3つの中心点の座標に基づいて、赤道儀100の赤経軸101の方向と天球の真の北極の方向とのズレを算出する。このズレがゼロに調整されるように、極軸の方向を調整すべき極軸調整ネジの調整量が算出される。
表示部306は、極軸のズレ(調整量)算出部303が算出した赤道儀100の赤経軸101と天球の真の北極とのズレに基づいて調整量を表示してもよい。また、ライブビュー取得部305が取得したライブビュー画像を表示してもよい。ここで「表示」は、「出力」の一例である。
ズレ量判断部304は、極軸のズレ(調整量)算出部303が算出した赤道儀100の赤経軸101の方向と天球の真の北極の方向とのズレの量を判断する。すなわち、極軸がずれた状態において目的の星の導入指示がなされた際、目的の星がカメラのライブビューの領域内に入るか否かが判断される。この判断は、望遠鏡とカメラとの組み合わせによって定まる画角と、カメラの撮像面の大きさ及び形状に基づいて、導入しようとした目的の星が撮像面に入るか否かを計算することによってなされてもよい。或いは、極軸がずれた状態において目的の星の導入指示がなされた際に、カメラのファイブビューの画像についてプレーとマッチングを行い、カメラの画像に導入しようとした星が入っているかを判断してもよい。
ライブビュー取得部305は、カメラのライブビュー画像を取得する。
3A and 3B are block diagrams for realizing various functions included in the
FIG. 3A is a block diagram according to the first embodiment. The first embodiment is an embodiment in which the final polar alignment is performed by rotating the polar axis adjusting screw by the operation of the user who is viewing the live view image, as will be described later in the flowchart of FIG. 6A. ..
The three
The three-point coordinate
The polar axis deviation (adjustment amount)
The
The deviation
The live
図3Bは、第2実施形態を示すブロック図である。第2実施形態は、図6Bのフローチャートにおいて後述するように、算出された調整量に基づいて調整部が極軸調整ネジをモータなどで回転を制御することにより、自動的に極軸合わせを行う態様である。
3つの画像取得部311、3点座標特定部312及び極軸のズレ(調整量)算出部313は、それぞれ、図3Aで説明した画像取得部301、3点座標特定部302及び極軸のズレ(調整量)算出部303と、同様の機能を備える。
星導入部314は、極軸合わせをするための目印となる星を導入する動作を行う。
調整部315は、極軸のズレ(調整量)算出部313が算出した、赤道儀100の赤経軸101と天球の真の北極とのズレがゼロとなるような調整量で、極軸調整ネジ111を制御することにより、極軸101の方向を調整してもよい。なお、調整部は、カメラのライブビューを参照しながら、導入しようとした星が、画像の中心に位置するように、極軸調整ネジ111を回転させることにより、極軸101の方向を微調整するようにしてもよい。
完了報知部316は、調整部315による極軸101の調整が完了したことをユーザに報知する。
表示部317は、極軸のズレ(調整量)算出部313が算出した、赤道儀100の赤経軸101と天球の真の北極とのズレに基づいて調整量を表示してもよい。また、ライブビューを表示し星導入部314が導入しようとした星を表示するようにしてもよい。なお、ズレの量が大きい場合には、導入しようとした星がライブビューに表示されない場合があってもよい。また、完了報知部316は極軸合わせが完了した旨を表示などで報知してもよい。極軸合わせが完了した旨の報知は、視覚的情報以外の音の情報などが利用されてもよい。
FIG. 3B is a block diagram showing a second embodiment. In the second embodiment, as will be described later in the flowchart of FIG. 6B, the adjusting unit automatically aligns the polar axis by controlling the rotation of the polar axis adjusting screw with a motor or the like based on the calculated adjustment amount. It is an aspect.
The three
The
The
The
The
図4は、本実施形態において、赤道儀の極軸合わせを行う方法の原理を説明する図である。
まず、ユーザは、三脚123の設置方向又は極軸調整ネジ111を調整して、赤道儀100の赤経軸101を天球の北極方向の付近に向ける。なお、この段階では、赤経軸101を天球の北極に正確に合わせることは極めて難しいため、既に述べたように、赤経軸101の方向は天球の真の北極の方向からのズレが存在することがほとんどである。
赤道儀100の赤経軸101を北極方向の付近に向けた状態で、赤経軸101周り(矢印Aの方向)及び赤緯軸102周り(矢印Bの方向)に望遠鏡を回転させることにより、望遠鏡130をなるべく天頂に近い方向に向けることが望ましい(図1Bを参照)。次に、赤緯軸102周りの回転を固定した状態で、任意の角度で望遠鏡を赤経軸101周りに回転させて、3方向における天球の画像をカメラ223で撮影する。3方向の画像を撮影する際は、プログラムにより自動的に赤道儀100を赤経軸101周りに例えば10度ずつ回転させて、カメラ223により3方向の画像を撮影するとよい。
そして、撮影した3つの画像のそれぞれについて、例えば画像の中心の赤道座標(赤経、赤緯)をプレートマッチングにより算出する。プレートマッチングとは、撮影された画像の恒星と、恒星の位置に関するデータベースとを比較することである。なお、各座標を算出するにあたっては、大気の影響に対する補正を行うことが望ましい。地球の表面には、大気による光の屈折のために、望遠鏡で観測される見かけ上の恒星の位置が、本来の恒星の位置からずれて観測されるからである。大気の影響に対する補正を行うことで、より正確な3つの座標が求まる。大気の影響を考慮して、恒星のより正確な赤道座標を求めることは、当業者に周知の技術であるため、本明細書においてその説明を省略する。
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of the method of performing polar alignment of the equatorial mount in the present embodiment.
First, the user adjusts the installation direction of the
By rotating the telescope around the declination axis 101 (direction of arrow A) and around the declination axis 102 (direction of arrow B) with the
Then, for each of the three captured images, for example, the equatorial coordinates (right ascension, declination) of the center of the image are calculated by plate matching. Plate matching is the comparison of a star in a captured image with a database of star positions. In calculating each coordinate, it is desirable to make corrections for the influence of the atmosphere. This is because on the surface of the earth, the position of the apparent star observed by the telescope is deviated from the original position of the star due to the refraction of light by the atmosphere. By correcting for the influence of the atmosphere, three more accurate coordinates can be obtained. Since it is a technique well known to those skilled in the art to obtain more accurate equatorial coordinates of a star in consideration of the influence of the atmosphere, the description thereof is omitted in the present specification.
ここで、この3点の赤道座標(赤経、赤緯)を、それぞれ、P1(α1,δ1),P2(α2,δ2),P3(α3,δ3)とする。
図4に示されるように、3点P1,P2,P3の赤緯は同じであることから、赤道儀100の極軸(赤経軸101)が正しく天球の北極を指していれば、この3点の赤緯は同じになるはずであり、この3点を通る平面の法線は、天球の真の北極方向を指すはずである。
しかしながら、この段階では赤道儀100の極軸101が正確に天球の真の北極を向いていないため、極軸101の補正を行うことが必要である。
Here, the equatorial coordinates (right ascension, declination) of these three points are P 1 (α 1 , δ 1 ), P 2 (α 2 , δ 2 ), P 3 (α 3 , δ 3 ), respectively. To do.
As shown in FIG. 4, since the declination of the three points P 1 , P 2 , and P 3 is the same, if the polar axis (right ascension axis 101) of the
However, at this stage, the
まず、P1(α1,δ1)から、P2(α2,δ2)に向かうベクトルP12(x12,y12,z13)を式(1)のように求める。
同様にして、P1(α1,δ1)からP3(α3,δ3)に向かうベクトルP13(x13,y13,z13)を、式(2)のようにして求める。
ベクトルP12及びベクトルP13は、3点P1,P2,P3が作る三角形に存在するベクトルである。よって、P12とP13の外積を計算すれば、P1,P2,P3が作る三角形の法線の方向のベクトルが得られる。この外積Q(xq,yq,zq)は、次の式(3)で求められる。
次に、式(3)で得られた外積Q(xq,yq,zq)を、式(4)を用いて極座標表現の赤道座標Q(αq,δq)に変換する。
外積Qは、3点P1,P2,P3が作る三角形の法線ベクトルであり、赤道儀100の極軸101の方向を示すベクトルである。極軸101が正確に天球の北極に向いていればδq=90°(なお、αは不定)となるはずだが、実際には極軸101は天球の北極からズレが存在する。したがって、赤道儀100の極軸101を天球の北極に正確に向くように修正することが必要である。
Next, the outer product Q (x q , y q , z q ) obtained by the equation (3) is converted into the equatorial coordinates Q (α q , δ q ) of the polar coordinate representation using the equation (4).
The outer product Q is a normal vector of a triangle formed by three points P 1 , P 2 , and P 3 , and is a vector indicating the direction of the
さて、赤道儀100の極軸101が向いている方向を示す外積Qの赤道座標系における赤経αq、赤緯δqが求められたところで、これを地平座標系の方位Aq、高度hqに変換する。方位Aqは南を0°として西回りに360°まで、高度hqは地平線を0°、天頂を90°として表す。この計算には次の式(5)を用いる。
ここで、φは観測地の緯度、θは観測時刻における地方恒星時である。地方恒星時とは、観測地で真南の方向に見える天体の赤経に等しく、地球の自転にともなって時間とともに増加する量である。これは計算で求めることも可能だが、理科年表などの暦に、毎日0時のグリニッジ恒星時が掲載されている。
これに観測地の経度を加えることで、観測地での0時の地方恒星時を求めることができる。さらに、恒星時は1日に24時間03分57秒ほど進むため、ここからの比例計算により、観測した時刻の地方恒星時を求めることができる。なお、地方恒星時はこのように時間の経過とともに増加していくため、3点の座標を用いて赤道儀の極軸を算出した時刻から、後述する式(6)において赤道儀100の極軸101の地平座標系における方位Aq、高度hqと、天球の真の北極方向の方位(真北)、高度(観測地の緯度φ)との差(ΔA,Δh)を算出する時刻までに、時間が経過している場合は、その時間経過を考慮した補正をすることが望ましい。
Here, φ is the latitude of the observation site, and θ is the local sidereal time at the observation time. Local sidereal time is equivalent to the right ascension of a celestial body seen in the direction of the south at the observation site, and is an amount that increases with time as the earth rotates. This can be calculated, but the Greenwich sidereal time at 0 o'clock is posted every day in calendars such as the science chronology.
By adding the longitude of the observing site to this, the local sidereal time at 0 o'clock at the observing site can be obtained. Furthermore, since sidereal time advances by about 24 hours 03 minutes 57 seconds a day, the local sidereal time at the observed time can be obtained by proportional calculation from here. Since the local sidereal time increases with the passage of time in this way, the polar axis of the
赤道儀100の極軸101の地平座標系における方位Aq、高度hqと、天球の真の北極方向の方位(真北)、高度(観測地の緯度φ)との差(ΔA,Δh)は、次の式(6)で求められる。
図5は、上述のように算出された結果である赤道儀100の極軸101のズレの量をグラフ状の画面510及び数値513として表示するユーザインターフェース500である。
図5の画面510において、直交する2つの座標軸が交わる原点511は、天球の真の北極方向を示している。また、十字512は、望遠鏡130が現在向いている「ずれた」北極方向を示しており、ズレの量が画面510に表示される。画面510のX軸及びY軸のスケールは、ズレの量に応じて変更されるようにしてもよい。スケールを変更することによって、十字512が画面510に表示されるようにしてもよい。また、図5の数値513は、天球の真の北極方向に対する赤道儀100の極軸101の、方位のズレと高度のズレを示している。
このズレは、赤道儀100の極軸101を調整すべき調整量となる。図5の例では、調整量として、方位のズレ及び高度のズレが角度として示されている。なお、調整量として、極軸高度調整ネジ111a及び極軸方位調整ネジ111bの操作量を表示(又は出力)するようにしてもよい。
ユーザは、ユーザインターフェース500において、方位のズレと高度のズレを参照して、これらの値が0に近づくように水平方向及び垂直方向に極軸調整ネジ111を回す操作をする。この操作によって、極軸101の方向と天球の北極の方向との差が小さくなるようにする。または、表示された十字512の位置を参照して、これが原点511に近づくように水平方向及び垂直方向に極軸調整ネジ111を回す操作をしてもよい。
FIG. 5 is a
In the
This deviation is an adjustment amount for adjusting the
In the
しかし、方位のズレと高度のズレ、または、表示された十字512の位置のみを参照して極軸101のズレを正確に修正することは、ユーザが操作量の数値を参照して極軸調整ネジ111を回す操作をするため、調整誤差が残る可能性がある。そのため、上述した調整操作を複数回繰り返すことが必要とされる場合が多い。
However, to accurately correct the deviation of the
そこで、ユーザにとって直感的に分かりやすい操作によって、より簡便に極軸101のズレを補正できるようにすることが求められる。このため、目印となる星を導入する指示を行った際に、その星が望遠鏡130に接続したカメラ223のライブビューの中に導入できるようになるまで、上述の調整操作を、1回又は必要に応じて複数回ユーザに実行させる。ここで星を導入する指示を行った際に、その星が望遠鏡130に接続したカメラ223のライブビューの中に導入できるようになったら、以下のようにして、導入した星を目印にして、極軸101のズレを補正することができるようになる。
目印となる明るい星を導入する指示を行ったら、ユーザは望遠鏡130に接続したカメラ223のライブビューの画像を見る。
この段階では、極軸のズレに起因して、目印となる明るい星は画面の中心からずれた位置に映し出されている。この場合、ライブビューの中心位置は、ズレが零であるとした場合に前記望遠鏡の撮像範囲に星が導入されることとなる仮想的な位置である。ユーザは、導入した恒星が画面の中央に位置するように、極軸調整ネジ111を水平方向及び垂直方向に回転させて、目印となる明るい星を画面の中心位置に合わせることで極軸合わせが達成できる。
Therefore, it is required to be able to more easily correct the deviation of the
After instructing to introduce a bright star as a marker, the user sees a live view image of the
At this stage, the bright star, which serves as a marker, is projected at a position deviated from the center of the screen due to the deviation of the polar axis. In this case, the center position of the live view is a virtual position where the star is introduced into the imaging range of the telescope if the deviation is zero. The user can rotate the polar axis adjustment screw 111 horizontally and vertically so that the introduced star is located in the center of the screen, and align the bright star as a mark with the center position of the screen to align the polar axis. Can be achieved.
導入した恒星を用いた極軸合わせの原理は、以下のとおりである。
上述した最後の3点目であるP3の座標をプレートマッチングによって測定した際、測定した時における望遠鏡130の向きに基づいて、座標がP3(α3,δ3)として算出されている。ここで、赤道儀100の極軸101を回転させて、極軸101が正しく補正されたことにより、望遠鏡130の向いている方向がその回転の分だけ動いたときに算出されるP3の座標がP’3(α'3,δ'3)となるとする。
座標P’3(α'3,δ'3)は、以下の順序で算出することができる。
The principle of polar alignment using the introduced stars is as follows.
When the coordinates of P 3 which is the last third point described above are measured by plate matching, the coordinates are calculated as P 3 (α 3 , δ 3 ) based on the orientation of the
Coordinate P '3 (α' 3, δ '3) can be calculated in the following order.
まず、座標P3(α3,δ3)を、式(7)により地平座標に変換し、P3(A3,h3)を求める。
次に、算出された地平座標P3(A3,h3)を、式(8)により直交座標P3(x3,y3,z3)に変換する。
極軸101が正しく補正された場合、天球上にあるすべての天体の位置は、式(6)で算出されたズレを逆方向に回転した座標に移動したものになる。Pの位置を、ズレの補正分だけ回転した座標P’3(x’3,y’3,z’3)は、次の式(9)で求められる。
これを、次の式(10)により地平座標に変換することで、P’3の方位A’3、高度h’3が求められる。
次に、これを次の式(11)で赤道座標系に変換して、P’3(α'3,δ'3)を求める。
ここで、望遠鏡130は、現在、冒頭の操作により3点目のP3の方向を指しているものとする。ここで、赤道儀100に対して、現在向いている方向がP’3(α'3,δ'3)であるとして同期を行う。同期とは、制御部200に対して、現在、望遠鏡130が指定された方向を向いていることを指示することである。同期させることで、望遠鏡130は、以降、これを基準に動作するようになる。
Here, it is assumed that the
その後、望遠鏡130で適当な明るい恒星P4(α4,δ4)を導入する。
導入する恒星としては、例えば、高度30から60°の範囲内に見えている明るい恒星(一例として、一等星のシリウス)が好ましい。
この段階では、まだ赤道儀100の極軸101が正しく調整されていないためにズレが生じ、導入した恒星は画面410の中央(導入された恒星の仮想的な導入位置)には位置していない。具体的には、導入した恒星は、式(6)に示したような極軸のズレの分だけ画面の中心からずれた位置に映し出される。そこで、この恒星が画面の中央に位置するように極軸調整ネジ111を使って極軸を修正すれば、極軸を正確に合わせることができる。
Then, the
As the star to be introduced, for example, a bright star (for example, Sirius, a first-class star) that is visible within an altitude range of 30 to 60 ° is preferable.
At this stage, the
以上により、天球の北極が見えていなくても、赤道儀の極軸合わせをすることができる。
また、導入した恒星をライブビュー画像における画面の中央に位置するように極軸調整ネジ111を調整すればよいため、あたかも擬似的な極軸望遠鏡を覗くような感覚で極軸を調整することができる。
From the above, it is possible to align the polar axis of the equatorial mount even if the north pole of the celestial sphere is not visible.
In addition, since the polar axis adjustment screw 111 may be adjusted so that the introduced star is located in the center of the screen in the live view image, the polar axis can be adjusted as if looking into a pseudo polar axis telescope. it can.
以上が極軸合わせの方法であるが、現実の天球上の星が見える位置は、地球の自転・公転運動のゆらぎ、歳差や章動、星の光が大気によって屈折して見える大気差などのさまざまな影響を受ける。これにより、実際の星は、現在一般的に星図に使われる座標系である「J2000」で表した座標とは僅かにずれた「視位置」と呼ばれる座標の方向に見える。前述のプレートマッチングによる測定はJ2000で表された恒星位置を基準にして行うため、得られる座標はJ2000系になる。しかし、実際に見えている方向は上記のようなズレを考慮した「視位置」であることから、これらを適切に補正することによって、前述の極軸合わせをより正確に行うことも可能である。 The above is the method of polar alignment, but the position where the stars can be seen on the actual celestial sphere is the fluctuation of the rotation and revolution of the earth, the precession and nutation, the atmospheric refraction where the starlight is refracted by the atmosphere, etc. Affected by various factors. As a result, the actual star appears in the direction of the coordinates called "visual position", which is slightly different from the coordinates represented by "J2000", which is the coordinate system generally used for star charts at present. Since the above-mentioned measurement by plate matching is performed with reference to the stellar position represented by J2000, the obtained coordinates are in the J2000 system. However, since the actually visible direction is the "visual position" in consideration of the above-mentioned deviation, it is possible to perform the above-mentioned polar alignment more accurately by appropriately correcting these. ..
図6A及び図6Bのフローチャートを用いて、上述した極軸合わせの工程について説明する。図6Aは、第1実施形態に係るフローチャートを示す。また、図6Bは、第2実施形態に係るフローチャートを示す。
下記の処理は、制御部200において、メモリ212等に読み込まれたプログラムを用いて、CPU211により実行され得る。
The polar alignment process described above will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 6A and 6B. FIG. 6A shows a flowchart according to the first embodiment. Further, FIG. 6B shows a flowchart according to the second embodiment.
The following processing can be executed by the
図6Aは、第1実施形態に係るフローチャートを示している。
CPU211は、望遠鏡130をほぼ天頂に向け、赤道儀100の赤経軸101を固定した状態で、赤経軸101周りに回転させながら、カメラ223により撮像された天球の3方向の画像を、カメラI/F215を介して、取得する(S601)。
次に、CPU211は、外部メモリ222に格納されている天体データベースを用いて、プレートマッチングによりS601で取得した3方向の座標のそれぞれについて中心点の赤道座標を算出する(S602)。なお、前述したように、各座標を算出するにあたっては、大気の影響に対する補正を行うことが望ましい。
FIG. 6A shows a flowchart according to the first embodiment.
The
Next, the
次に、CPU211は、S603で算出した極軸101から、極軸101の天球の真の北極からのズレを算出する(S603)。この際、まず、CPU211は、S602で算出した3点の赤道座標から、赤道儀100の極軸(赤経軸)101を算出する。ここで、前述したように、赤道儀100の極軸101は、3点が作る三角形の法線の方向のベクトルとして算出される。次に、CPU211は、算出した極軸101方向と、極軸101の天球の真の北極の方向とのズレを算出する。
なお、前述したように、S602で赤道儀100の極軸101を算出した時刻から、天球の真の北極とのズレを算出する時刻までに、時間が経過している場合は、ズレを算出するにあたり両者の時刻の差を考慮した補正を行う。
そして、CPU211は、S603で算出したズレに基づいて、それを打ち消すような極軸方向の調整量をユーザインターフェース500上に画面510又は数値513として表示する(S604)。
Next, the
As described above, if time has elapsed from the time when the
Then, based on the deviation calculated in S603, the
ここで、ユーザインターフェース500上には、調整量が数値513として表示されてもよい。或いは、調整量が画面510内に十字512の位置として表示されてもよい。
S603で算出されたズレによって、十字512がまだ画面510上でカメラ223の画角(カメラの撮像面が長方形の場合には短辺の画角、すなわち短辺の視野(Field of View))を半径とする円514の内側に入らない場合、(S605がNo)、ズレがより小さくなるようにユーザに極軸調整ネジ111の操作を促す(S608)。そして、極軸調整ネジ111による調整がなされた後に、S601に戻り、上述の一連の工程を繰り返す。
上述の一連の工程は、十字512が画面510上で円514の内側に入るようになるまで繰り返すことが望ましい。
Here, the adjustment amount may be displayed as a
Due to the deviation calculated in S603, the
It is desirable to repeat the above series of steps until the
そして、十字512が画面510上で円514の内側に入るようになったら(S605がYes)、CPU211は、ユーザインターフェース500の画面510をカメラ223からのライブビュー画像に切り替えて、導入された星をライブビュー画像で表示することができる(S606)。なぜなら、十字512が画面510上で円514の内側内に入るようになったため、導入された星がライブビュー画像の中に映し出されることになるからである。
このとき、S603で算出されたズレがゼロであるとすると、導入された星はライブビュー画像の中心である画面510の原点511(星の仮想的な導入位置)に映し出される。しかし、実際にはズレが残っていることがほとんどであるため、導入された星はライブビュー画像においてズレに対応して原点511から離れた位置に映し出されることととなる。
Then, when the
At this time, assuming that the deviation calculated in S603 is zero, the introduced star is projected on the origin 511 (virtual introduction position of the star) of the
この状態において、ユーザに対してライブビュー画像を見ながら、導入された星が画面510の原点511に映し出されるように極軸調整ネジ111の操作をするよう促す(S607)。
このユーザの操作は画面510を見ながら行われるため、ユーザはより容易に星を画面510の原点511に位置するように、極軸調整ネジ111を調整することができる。導入された星が画面510の原点511に映し出されると、赤道儀100の極軸101の方向が略天球の北極に向いたことになる。
In this state, the user is urged to operate the polar axis adjusting screw 111 so that the introduced star is projected on the origin 511 of the
Since this user's operation is performed while looking at the
図6Bは第2実施形態に係るフローチャートを示している。
既に述べた第1実施形態では、極軸調整ネジはユーザにより操作されたが、第2実施形態においては、極軸調整ネジ111に、例えばモータが取り付けられることで、極軸調整ネジ111の調整がCPUの制御の基で行われることを前提としている。
図6BのS611からS613までの処理は、図6AのS601からS603までの処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
FIG. 6B shows a flowchart according to the second embodiment.
In the first embodiment described above, the polar alignment screw is operated by the user, but in the second embodiment, the polar alignment screw 111 is adjusted by, for example, attaching a motor to the polar alignment screw 111. Is performed under the control of the CPU.
Since the processes from S611 to S613 in FIG. 6B are the same as the processes from S601 to S603 in FIG. 6A, detailed description thereof will be omitted.
S613で極軸のズレが算出され出力されたら、算出された極軸の状態で、赤道儀100を同期させる。
次に、CPU211は、恒星を導入する(S614)。導入された恒星は、ライブビュー画像として表示される(S614)ようにしてもよい。ここで、導入された星はライブビュー画像においてズレ(調整量)に対応して原点511から離れた位置に映し出される(場合によっては、導入された星が、ライブビュー内に映し出されない場合もあり得る)。
なお、この第2実施形態では、以下に説明するように、出力されたズレの量に基づいて、CPU211が極軸調整ネジ111を回転させるため、導入された星はCPU211によってパターン認識されればよく、必ずしもライブビュー画像として表示されなくてもよい。
次に、S613で算出されたズレが打ち消されるような調整量に基づいて、CPU211は極軸調整ネジ111を一定量回転させる。極軸調整ネジ111の微調整の制御は、ライブビューにおいて、導入された(又は導入されるべき)星が、画像の中央に位置するように行われる(S615)。
そして、極軸調整ネジ111を一定量回転させたら、CPU211は、カメラ223の撮像範囲に導入された星が画像中央からどの程度ずれているかをパターン認識(プレートマッチング)により算出する(S616)。なお、仮に撮像範囲に、導入されるべき星が映し出されない場合であっても、CPU211は、撮像範囲の画像を、データベースを用いてパターン認識(プレーとマッチング)することによって、導入されるべき星の位置を推定することでズレの量を算出することができる。
When the polar axis deviation is calculated and output in S613, the
Next, the
In the second embodiment, as described below, the
Next, the
Then, when the polar axis adjusting screw 111 is rotated by a certain amount, the
ズレがまだ所定値以内に収まっていない場合は(S617がNo)、S615に戻り、ズレが打ち消されるように、CPU211は再度、極軸調整ネジ111を一定量回転させる。
そして、ズレが所定値以内に収まったら(S617がYes)、極軸合わせは終了する。
なお、第2実施形態では、ズレの量に基づく極軸調整ネジ111の回転の制御はCPU211により調整部315で行われるため、ライブビューは表示部317に表示されなくてもよい。
If the deviation is not yet within the predetermined value (S617 is No), the process returns to S615, and the
Then, when the deviation is within the predetermined value (S617 is Yes), the polar alignment is completed.
In the second embodiment, the rotation of the polar axis adjusting screw 111 based on the amount of deviation is controlled by the adjusting
100 赤道儀
101 極軸(赤経軸)
102 赤緯軸
103 高度軸
104 方位軸
111 極軸調整ネジ
111a 極軸高度調整ネジ
111b 極軸方位調整ネジ
121 極軸望遠鏡
122 バランスウェイト
123 三脚
130 望遠鏡
200 制御部
211 CPU
212 メモリ
213 モータI/F
214 メモリI/F
215 カメラI/F
216 操作部I/F
217 表示部I/F
221 モータ
222 外部メモリ
223 カメラ
224 操作部
225 表示部
500 ユーザインターフェース
510 画面
511 原点
512 十字
513 数値
514 円
100
102
212
214 Memory I / F
215 Camera I / F
216 Operation unit I / F
217 Display I / F
221
Claims (7)
前記少なくとも3つの画像の各々と、前記天球上の複数の星の位置のデータベースとのマッチングを行うことで、前記少なくとも3つの画像の各々が撮影されたときの、望遠鏡が指し示す天球上の位置の異なる少なくとも3つの点の座標を特定する段階と、
前記少なくとも3つの点の座標から、天球の真の赤経軸と、前記赤道儀の赤経軸とのズレを特定することで、前記ズレを縮小するように前記赤道儀の赤経軸の方向の調整量を出力する段階と、
をコンピュータに実行させるプログラム。 By instructing the telescope to rotate around the right ascension axis of the equatorial mount with the declination axis of the equatorial mount connected to the telescope fixed, the position of the telescope is different on the celestial sphere. At the stage of acquiring at least three images,
By matching each of the at least three images with a database of the positions of a plurality of stars on the celestial sphere, the position on the celestial sphere pointed to by the telescope when each of the at least three images is taken. At the stage of identifying the coordinates of at least three different points,
By identifying the deviation between the true RA axis of the celestial sphere and the RA axis of the equatorial mount from the coordinates of at least three points, the direction of the RA axis of the equatorial mount is reduced so as to reduce the deviation. At the stage of outputting the adjustment amount of
A program that causes a computer to run.
前記調整量を、前記赤経軸の方向を調整する調整機構の調整量に変換して出力する段階、
を更に有する請求項1に記載のプログラム。 The stage of outputting the adjustment amount is
A step of converting the adjustment amount into an adjustment amount of an adjustment mechanism for adjusting the direction of the RA axis and outputting the adjustment amount.
The program according to claim 1, further comprising.
前記少なくとも3つの点の座標と、前記少なくとも3つの点の座標が特定されたときの前記望遠鏡の状態とから、前記ズレが零であるとした場合に前記望遠鏡の撮像範囲に星が導入されることとなる前記撮像範囲内の仮想的な位置と、前記望遠鏡の現実の状態で、前記撮像範囲に前記星を導入するように、前記赤緯軸及び前記赤経軸を作動させて撮像した画像とを出力する段階、
を更に有する請求項1又は2に記載のプログラム。 The stage of outputting the adjustment amount is
And three points coordinates even without least the, stars from the state of the telescope when the even without least three points coordinates are specified, the imaging range of the telescope when the deviation has to be zero The declination axis and the RA axis are operated so as to introduce the star into the imaging range in the virtual position within the imaging range to which the is introduced and the actual state of the telescope. At the stage of outputting the captured image
The program according to claim 1 or 2, further comprising.
前記3つの点の座標に大気の影響に対する補正を適用する段階、
を更に有する請求項1ないし3のうちいずれか1項に記載のプログラム。 The step of identifying the coordinates of at least three points is
The stage of applying the correction for the influence of the atmosphere to the coordinates of the above three points,
The program according to any one of claims 1 to 3, further comprising.
前記少なくとも3つの点の座標を含む平面の法線ベクトルにより、前記ズレを特定する段階、
を更に有する請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載のプログラム。 The stage of outputting the adjustment amount is
A step of identifying the deviation by a plane normal vector containing the coordinates of at least three points.
The program according to any one of claims 1 to 4, further comprising.
前記少なくとも3つの画像の各々が撮像された時刻及び前記調整量を算出する時刻を用いて、前記調整量を補正する段階、
を更に有する請求項1ないし5のうちいずれか1項に記載のプログラム。 The stage of outputting the adjustment amount is
A step of correcting the adjustment amount using the time when each of the at least three images is captured and the time when the adjustment amount is calculated.
The program according to any one of claims 1 to 5, further comprising.
を更に有する請求項1ないし6のうちいずれか1項に記載のプログラム。 A step of giving the adjustment amount to the adjusting unit that adjusts the direction of the RA axis so that the direction of the RA axis is adjusted.
The program according to any one of claims 1 to 6, further comprising.
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