**重要** 星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 5

「**重要** 星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 4」に星食（掩蔽）観測をするときの適切なLEDの明るさの決め方とそれを利用してカメラのセンサーの走査時間の調べ方を書きましたのでこんどは露出時間を調べます。

　　具体的な計算方法をExcelのシートにしてあります（2014.07.14）
　　　　　「ダウンロード Camera_00.xls (49.0K)」

露出時間は1/30秒とあったら0.0333秒だろうと思われる方も多いと思いますが実際はこれより短く0.030秒～0.031秒くらいのようです。フレームレートは非常に正確ですし電子制御なのに1割くらい違うのは変だと思います。つまり露出時間が短いのには理由があるように思えます。

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露出時間の調べ方ですが、カメラの設定、LEDの光量・設置位置は変えずに露出時間だけ高速シャッターから1/30秒にしてもう一度1PPS発光を録画します。

シャッター速度を1/30秒にするととんでもなくLEDが明るく写るようになるのでISO値を下げたくなると思いますがそこは我慢します (^^;;
星食観測のときもそうですが1PPS発光の録画でいちばん重要なのは発光の開始・終了の時刻です。そして発光の開始・終了のときの動画上の明るさは1/30秒でも高速シャッターでもそんなに変わりません。だからLEDには高速シャッタで開始・終了の瞬間が捉えられるくらいの光量がないと星食（掩蔽）の正確な時刻を求められないのです。これはこれから書く露出時間の測定でも同じです。

とは言っても画像が白飛びするくらいの光量をセンサーに当てるというのは精神衛生上よくないと思います。この点については現在開発中の弐号機では発光開始後の光量を落とすことで対応する予定です。

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少なくとも1分くらい録画すると開始と終了の瞬間が両方写ったものがあると思います。今回はこれを使います。発光の瞬間はこれです。


そしてこれが重要です。もし高速シャッターで撮ったときに画像処理を行ったのであればこの画像に対してもまったく同じ操作を行います。私は光量が足りず画像処理をやってしまいましたのでこんなことになります。



こうして初めて正しい発光開始の時刻を読み取ることができます。

だから動画から1フレーム抜き出して画像処理をするというようなことができる環境がないというような方は最初から高速シャッターでもはっきり発光開始の位置がわかるという光量で撮っておかれた方が安心です。

そういうことができなきゃ画像上の発光開始の位置や恒星の位置も調べられないではないかというツッコミが来そうですが、それはPCの画面に定規を当てて動画のサイズも発光開始の位置もミリ単位で測れば十分です。
ついでに書いておくとセンサーの走査時間を測るときは位置を正確に測ることより比較対象となる二つのフレームの間隔の秒数を長くすることの方が好ましい結果が得られます。
ただコマ送りができて表示されている画像のフレーム番号がわかる再生ソフトはどうにかしてください。

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そして発光終了の画像はこれになります。
高速シャッタの場合発光終了は発光開始の3フレームあとだったと思いますが1/30秒だと4フレームあとになっていると思います。これがこれらの画像から露出時間を求めることができる理由でもあります。


露出時間の求め方も理屈抜きで式だけ書きます。

　露出時間
=1/29.97 * ( 発光終了のフレームNo. - 発光開始のフレームNo.)
  + 走査時間 * ( 発光終了の画像上の位置 - 発光開始の画像上の位置 ) / 画像の縦サイズ
　　- LEDの発光時間
　　　　 - （ 発光終了を録画した1PPSの時刻 - 発光開始を録画した１PPSの時刻 ）


こちらも上の実例で実際に計算したものの方がわかりやすいでしょう。
走査時間は**重要** 星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 4」で求めた0.025[秒]を使います。

露出時間
= 1/29.97 * ( 56 -52 ) + 0.025 * (273 - 334 ) / 480 - 0.1 - (round((56-52)/29.97,0)
= 0.030[秒]

　　※ フレームNo.の差を29.97で割り四捨五入したものが2枚の画像の間隔[秒]です。

この式も同一の発光ではなく離れた位置にあるものとか前後が逆のものにも使うことができます。ただし走査時間と違ってそれをやったら精度が良くなるというものではありません。

なおこの式で露出時間を求めるときLEDの光量が少ないと露出時間は短く計算されます。

　　　　※ 上の二つの式に誤りと不足なところがあったので修正しました（2014.07.13）

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（「星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 6」に続く）

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参考
　　「星食観測日本地域コーディネーター」
　　 「JCLO - [PDF版] 星食観測ハンドブック2014 発行のお知らせ」

関連
　　「星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 1」
　　「星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 2」
　　「**重要** 星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 4」
　　「**重要** 星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 5」
　　「星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 6」

　　「星食観測でのGPS・1PPS信号の利用法 (1)」
　　「デジカメのセンサー走査時間を測る方法」
　　「動画の撮影時刻を知る(1)」
　　「動画の撮影時刻を知る(2)」
　　「NY NEX-5Nの1/15秒露出の動画を調べてみた」
　　「デジカメの特性を比較する」