CCD画像に写るドーナツ状の影

フラット補正を行なっていないＣＣＤ画像を観察すると、ドーナツ状の影が写っていることがよくあり、ゴースト等と間違えることがよくあります。
私のＳＴ－６＋シュミカセ（F/10）では、ライトフレーム（フラット補正なし）やフラットフレームに、ドーナツ状の影（円環状の部分が暗くなる）がみられます。

次の画像は、1998年4月29日（30日朝）に小惑星(1866)Sisyphusを撮影したライトフレームと、そのときのフラットフレームです。

ライトフレームの例。右上にドーナツ状の影があります。
（ドーナツ状の影が明瞭に出るようにレベル調整したのでノイズの目立つ画像になりました。ST-6のピクセル縦横比は補正していません）

フラットフレーム（半透明のゴミ袋の素材を２枚重ねて紙枠に貼って望遠鏡のフードの先に付けて撮影）
（３枚の画像の平均画像なのでフラットフレーム自体のノイズは緩和されています）

ドーナツ状の影の原因はＣＣＤ窓上についた小さなゴミの影です。
（実は最初原因が分からず、メーリングリストで教わったのですが）

ゴミの影は、望遠鏡の開口の形と同じになり、シュミカセだと副鏡による中央遮蔽を反映したドーナツ状の影に、屈折系だと円形の影になります。（反射望遠鏡だとスパイダーの形も現われるのかな？）

対策１．フラットフィールド処理

フラット補正（ライトフレームをフラットフレームで割るような処理でＣＣＤ撮影・処理ソフトで利用できる）を行なうとゴミの影が補正されて気にならなくなくなります。
物理的に全てのごみを完全に取るのは不可能ですし、周辺減光の補正もできるので、フラット補正は必ず行なったほうが良いと思います。

上の画像をフラット補正した画像を示します。

フラット処理後の画像。右上のドーナツ状の影がなくなりました。

対策２．ゴミの除去

影の原因となるゴミを取り除くことが有効です。
但し微小なゴミを全て除くことは無理なので、フラット処理も行ないます。

現在、ごみの除去はブロワー（エアーダスター）で行なっており、ＣＣＤの窓に空気を吹き付けてゴミを飛ばしてからＣＣＤを望遠鏡に取り付けています。

ＣＣＤチップに近い面のゴミが最も目立つので、問題になっているゴミの多くはＣＣＤ窓上のゴミでしょうが、他の面（フィルターなど）上のゴミである可能性もあります。

どの面についたゴミなのかを推定するには次の式が使えると思います。

ゴミによってできるＣＣＤ面上の影の直径（実寸）をＤ(mm）、望遠鏡のＦ数をＦとすると、ゴミからＣＣＤ面までの距離ｄ（mm）は、 ｄ＝Ｆ・Ｄ となります。
（但し、窓材やフィルターでの屈折を考慮していないので近似式です。）

上の画像について言えば、ＣＣＤ面上のドーナツの直径は（画像上のドーナツ直径のピクセル数に、ＣＣＤの１ピクセルの大きさを掛けて）約１．１ｍｍで、望遠鏡の撮影時のＦ数は約９．１なので、ＣＣＤ面からゴミまでの推定距離はｄ＝９．１ × １．１＝１０ｍｍとなります。

私のＣＣＤカメラでは、ＣＣＤ面からＣＣＤ窓の内側の面までの距離が約５ｍｍ、ＣＣＤ面からＣＣＤ窓の外側の面までの距離が約９ｍｍなので、ＣＣＤ窓の外側の面に付いている可能性が高いということになり、その面を良く観察すると、白い微小なゴミを見つけました。

このときはハケのついた写真用のブロワーで吹き飛ばそうと試みましたがくっついてなかなか飛んでいかないので、ハケのほうでそっと払ってみると取れました。

その後、ＣＣＤ窓のゴミを取ったＣＣＤカメラでフラットフレームを撮影してみましたが、今まで画面の右上で目立っていたドーナツ状の陰影が無くなっているのを確認しました。

（逆に、使用しているシステムで、Ｆ数をＦ、ＣＣＤ面からＣＣＤ窓の外側の面までの距離をｄ（ｍｍ）、とすると、ＣＣＤ窓の外側の面についたゴミの影がＣＣＤ面上で大体どれ位の直径Ｄ（ｍｍ）になるかを、Ｄ＝ｄ／Ｆ で見積っておくことができます）

（1999年4月17日登録）