デジカメの改造

天体写真の撮影方法の説明に入る前に、撮影に使用するデジタルカメラについて触れておきましょう。天体写真撮影に最も人気があるのは、デジタル一眼レフカメラです。デジタル一眼は、使いやすくて写りがよいのが魅力です。毎年、様々なメーカーから、新しいデジカメ一眼レフカメラが登場しています。

しかし、このデジタル一眼レフカメラには問題があります。そのままでは、天体写真ファンに人気がある赤い星雲があまり写ってくれないのです。そこで、デジカメのフィルターを換装する改造が天文ファンの間でよく行われています。まずは、デジカメのフィルター改造について、説明していきましょう。

ローパスフィルターが赤い星雲の光をカット

デジカメのフィルター特性デジタル一眼レフカメラを始めとするデジカメの撮像素子直前には、ローパスフィルターと呼ばれるフィルターが取り付けられています。

このフィルターにはいろいろな目的がありますが、その目的の一つとして、特定の波長を光を遮断する役目があります。これは撮像素子に用いられるCCDやCMOSは、銀塩フィルムと違って可視光以外の感度も高いためです。目に見えない光まで写ってしまうと、写真の色合い（カラーバランス）がおかしくなるためです。

宇宙で輝く赤い星雲は、Hα光と呼ばれる波長の光で輝いています。残念なことに、この付近の波長の光は、ローパスフィルターが大部分をカットしてしまいます。そのため、デジカメでこうした赤い星雲を時間をかけて写しても、ほとんど写ってきてくれないのです。

※ローパスフィルターレスのデジカメの場合でも、写真の赤被りを防ぐため、特定の波長の光をカットするフィルターがセンサーの直前に設けられています。そのため、赤い星雲の写りは、天体用フィルターに交換したデジカメに比べて良くありません。

IRフィルター改造

デジカメのCMOSセンサーデジタルカメラを使って赤い星雲を明るく写すためには、市販デジカメのフィルターをなんとかするしかありません。そこで考え出されたのが、デジタル一眼レフカメラのフィルター改造です。

このフィルター改造のことを「IRフィルター改造」と一般的に呼んでいます。 IRフィルターというのは、赤外カットフィルター(Infrared cut filter)の略です。デジカメのローパスフィルターを外した後、その部分に別の特性を持つIRフィルターを取り付けることから、この呼び名があります。

デジカメのローパスフィルターを外すだけでも赤い星雲が写るようになりますが、フィルターが全くなくなると、天体撮影にも必要がない波長の光まで写り、カラーバランスが大きくずれてしまいます。それを防ぐため、赤外線だけカットするIRフィルターをデジカメに取り付けるようにしています。

また、ローパスフィルターを外すと、フィルターの厚みの分、ピント位置が変わってしまうので、それと同じ厚みのIRフィルターを入れることで、ピントのズレを防止する役割もあります。

デジカメ改造後と改造前

デジカメのフィルター換装後と換装前では、赤い星雲の写りが大きく変わってきます。ノーマルカメラでは、薄くしか写らなかった赤く輝く星雲が、しっかりと形を持って画面に出てきます。下の画像の左が改造前、右が改造後のデジカメで撮影したものです。

デジカメ改造前と改造後

IRフィルター改造したと言っても、デジタル一眼レフカメラの外観は全く同じです。デジカメに備わった機能も、そのまま使うことができます（一部の改造ではダストリダクション機能が無効になります）。信頼できるお店で改造してもらっていれば、オートフォーカス機能もそのまま使用することができるでしょう。

しかし、風景や人物の一般撮影に改造デジカメを使用すると、全体に赤く被ったように写ってしまいます。これは、今までローパスフィルターがカットしていた波長の光を、撮像素子が受けるためです。 RAWモードにして色温度を調整することである程度防げますが、やはり不自然さが残ります。フィルター改造後は、天体写真専用カメラと考えた方がよいでしょう。

ミラーボックスによるケラレ

ミラーボックスによるケラレデジタル一眼レフカメラの新機種の登場と共に、ミラーボックスの大きさが、センサーサイズに合わせて小型化されるようになりました。

ミラーボックスの小型化に伴い、天体望遠鏡を利用した天体撮影では、ミラーケラレという現象が起こるようになりました。これは、右図のように、ミラーボックスの一部が望遠鏡からの光路を遮るために起こります。

このミラーボックスのケラレを減少するために、デジタルカメラの天文用改造では、ミラーが上がった時の衝撃吸収用として設置されているスポンジを切り取ることがよく行われています。このスポンジと切り去ると、シャッターを切った時にミラーが一番上まで上がるようになり、ミラーケラレの量が減少します。

ところで、ミラーボックスによるケラレは、望遠鏡を使った撮影でよく起こり、望遠レンズを使った撮影ではあまり表れきません。これは、望遠鏡の光学系は、デジタルカメラ用に光路設計されていないためでしょう。

ミラーボックスによるケラレは、画像処理(フラットフレーム処理)で目立たなくすることはできますが、どうせデジカメのフィルターを改造をするなら、同時にこうしたケラレ対策をしておくとよいでしょう。なお、ミラーボックスのケラレの量は、カメラの機種によって大きく異なります。

ゴーストが発生

改造デジタル一眼レフカメラのゴースト IRフィルター改造を施すと、天体撮影用として魅力的なデジタル一眼レフカメラになりますが、改造前と比べると、明るい星の周囲にゴースト(ハロ)が発生しやすくなります。

右画像は、改造後のデジタル一眼レフで撮影したオリオン座の一部の写真ですが、明るい２等星の周りに、ゴーストが発生しているのが分かります。

こうしたゴーストは、交換したIRフィルターが原因と考えられていて、デジタル一眼レフカメラの改造サービスが始まって以来、いろいろなゴースト発生対策が考えられてきました。

現在では、IRフィルターの代わりにクリアフィルターを使用したり、フィルターレスにすることで、ゴースト発生を減少させた改造モデルも販売されています(撮影時はIRカットフィルターを併用する必要があります)。

改造方法や使用するフィルターによって、ゴーストの発生量が変わってきますので、ゴーストが気になる場合は、デジカメの改造前に、改造サービスを行っている天文販売店に問い合わせてみるとよいでしょう。

天体撮影モデル

キャノンEOS60Da 赤い星雲を色鮮やかに写すためには必要なIRフィルター改造ですが、デジカメを改造すると、メーカーの保証や点検を受けられなくなってしまいます。

その点、以前キャノンから発売されていたデジタル一眼レフカメラEOS20Daは、メーカー純正の天体撮影カスタムモデルでしたので、安心感がありました。

EOS20Daの販売終了後、EOS30Dを始めとした後継機にはカスタムモデルが用意されませんでしたが、 2012年の春になってEOS60Daが登場しました。こうした天体撮影カメラを使えば、動作不良の場合はメーカー保証が受けられますし、本格的な天体撮影も楽しむことができます。

また、キャノンEOS60DaはEOS20Daと比べると実勢販売価格が抑えられていますので、 EOS60Dを購入し、天体改造するのとそれほど変わらない価格で購入することができます。赤い星雲の写りは改造モデルより若干劣るとはいうものの、メーカー純正の安心感やカスタムモデルを所有する満足感は高いものがあります。

※キヤノンEOS60Daの生産は終了しました。

ニコンD810A

キヤノンEOS60Daの生産が終了し、メーカー純正の天体専用カメラがなくなって3年が経った2015年、ニコンからニコンD810Aが発売開始されました。

ニコンD810Aは、ニコンD810をベースにした35ミリフルサイズデジタル一眼レフカメラで、ニコン初の天体撮影専用カメラです。以前のEOS60DaはAPS-Cサイズだったため、35ミリフルサイズ機としては、世界初のメーカー純正の天体用デジタルカメラとなりました。

ニコンD810Aを使えば、フィルター改造することなく、赤い星雲をコントラストよく写しだす事ができます。赤い星雲の写りは改造デジカメと遜色がなく、また、星空撮影に便利な長時間露光モードや強化ライブビューモードも装備されています。

ニコンD810がベースのため販売価格が高くなっていますが、ニコンD810を購入してフィルター改造することを思えば、 D810Aの価格も納得できるものではないでしょうか。メーカー純正の安心感は大きく、センサーにゴミが付いたときの清掃や、故障したときにニコンのサービスセンターに出せるのはありがたいです。

冷却改造デジカメ

キャノンEOS6D冷却改造デジカメ IRフィルター改造から少し話がそれますが、冷却改造デジカメという改造カメラも天体撮影によく使われています。

天体撮影では数分から数十分という露出を行うので、デジカメの長時間ノイズが作品の仕上がりに大きな影響を与えます。このデジカメのノイズの量は、撮像素子の温度が低いほど少なくなることが知られていて、夏よりも冬の方が、ノイズの少ない綺麗な画像を得られるのはこのためです。

撮像素子の温度を強制的に下げて、気温の高い夏でもノイズの少ない画像を得ることができる、冷却改造デジタル一眼レフカメラという改造モデルが、2008年頃に初めて登場しました。

発売開始と同時に、冷却デジカメは、ハイアマチュアの間で人気になり、現在でも天文ショップを通じて販売されています。もちろん冷却改造デジカメには、IRフィルター改造も施されていますので、天体用に改造されたデジタル一眼レフカメラの中では、最高機種とも呼べるかもしれません。

天体撮影に理想的な冷却改造デジカメですが、問題もあります。まずは、高価なことです。次にデジタル一眼レフカメラ本体のバッテリーの他に、冷却装置を動かすための電源が必要となります。最後は大規模な改造を施しているので、故障の危険があるということです。天体撮影に慣れてきて、もっとデジカメにこだわりたい、と思ったときに購入を検討するのがよいのではないでしょうか。詳しい内容は、冷却改造デジカメのページをご覧ください。

改造しなくても写る銀河

デジカメのフィルターを改造しなくても、アンドロメダ銀河やすばるなどは、綺麗に撮影することができます。これらの天体は、特定の波長(Hα光)だけで光っていないためです。

右画像は、市販のミラーレスカメラ(キヤノンEOSM)で写した、アンドロメダ銀河の写真です。デジカメをいきなり改造するのが不安な方は、まずはこうした天体選んで、天体撮影に慣れていかれてはいかがでしょうか。

星雲や銀河の他には、月や惑星ももちろん普通のデジカメで写すことができます。赤い星雲を写したいときだけ、デジカメの改造が必要だと覚えておけば、ほぼ間違いないでしょう。

まずは月や銀河の撮影を楽しんでから、デジカメを改造しても遅くはないと思います。また、既にIRフィルターに換装された改造デジカメも天文ショップで販売されていますので、そちらを利用するのもよいと思います。

ところで、デジタル一眼レフカメラの性能向上と共に、星空と風景を一緒に写す星景写真が人気を博しています。こうした撮影には、天の川の中の散光星雲を色鮮やかに表現したい、等という目的がない限りは、フィルター改造は基本的に不要でしょう。市販のデジタル一眼レフカメラで、撮影を楽しむことができます。

天体写真撮影に適した具体的なデジタル一眼レフカメラについては、天体写真向けデジカメのページをご覧ください。こちらにデジカメを選ぶ際のアドバイスなどを記載しています。天体写真は専門的で、少し難易度が高い写真ですが、ゆっくり楽しんでいきましょう。慣れてくれば、きっと素晴らしい写真を撮れるようになると思います。

番外：将来のデジタル一眼レフカメラ

高価なデジタル一眼レフカメラを、一般撮影用と天体撮影用を分けて２台所有するというのは、普通は躊躇してしまうものだと思います。私もできれば１台でどちらも撮れれば便利だな、と思うことは少なくありません。

最近のデジタル一眼レフカメラに内蔵されている画像処理エンジンは非常に高度で、この性能向上のお陰で高感度ノイズが著しく減ってきました。できれば、将来はローパスフィルターではなく、こうした画像処理エンジンでHα光のカブリを補正できないかな、と思っています。具体的には、デジカメのモードに星というモードを作って頂いて、その星モード以外の設定時は、画像処理エンジンでHaの光を除去し、星に合わせれば、Hα光で光る星雲も表現できるという具合です。

もしそうしたデジカメが将来実現すれば、もっと多くの方が天体望遠鏡を使った星空撮影にチャレンジされるのではないかと思っています。

雑感

デジカメの改造のページの最後に、上記の「番外：将来のデジタル一眼レフカメラ」を書いたのは、2009年のことです。それから6年が経過した2015年、ニコンD810Aが登場しました。

ニコンD810Aには、赤い星雲が発するHα光の透過率を高めたフィルターが用いられています。赤い星雲の写りは、改造カメラと同等にも関わらず、一般撮影にも使える柔軟性を持ったカメラです。

D810Aのフィルター特性に合わせて、ホワイトバランスをチューニングした結果だと思いますが、 D810Aは、私が2009年に考えていた理想のカメラに近い機種だと思います。実際、私が天体撮影に出かける時は、天体も風景もニコンD810Aで撮影していますが、不自然に思うことは希です。

D810Aの登場で、天体撮影用のカメラであっても、メーカーがカラーバランスをチューニングすれば、一般撮影でもほとんど問題なく使えることが証明されました。今後は、カメラメーカー他社からも、Hα光の写りやすさを考慮したデジカメが登場するのではないでしょうか。そうなれば、フィルター改造というサービスは、いずれなくなっていくのかもしれません。

ニコンD810A

ニコンD810Aは、2015年5月末に発売開始された、ニコン初の天体撮影専用のデジタル一眼レフカメラです。従来のメーカー純正モデルと比べて、赤い星雲の写り具合を改造機と同等程度まで高めており、ハイアマチュアにも満足できる天体撮影用カメラに仕上がっています。

35ミリフルサイズセンサーが用いられたニコンD810がベース機となっているため、販売価格が高いですが、画素数が3630万画素と解像度が高いにもかかわらず、長時間ノイズが少ないのが魅力です。また、天体撮影に便利な長時間撮影モードなどを備えています。モニターは固定式ですが、長く愛用できるメーカー純正の天体用カメラだと思います。