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Entdecken Sie neue astronomischen Horizonte mit CMOS/CCD Kameras von QHY


Dr. Qiu Hongyun

Dr. Qiu Hongyun

Schon als Schüler hatte Dr. Qiu Hongyun ein großes Interesse an Natur, Wissenschaft und Technik. Als kleiner Junge ging er in die chemische Fabrik, in der sein Vater arbeitete, und führte dort chemische Experimente im Labor durch. Er experimentierte auch gerne mit elektronischen Bauteilen und fertigte kleine Projekte und ein Radio an. In der 5. Klasse las er in einem Wissenschaftsmagazin über die Annäherung eines Kometen. Er versuchte, den Kometen zu beobachten, und obwohl das Spielzeugfernglas, das er finden konnte, bei der Beobachtung des Kometen nicht hilfreich war, weckten die Anstrengung und die Aufregung des Ereignisses ein Interesse an der Astronomie. Dieses Interesse führte jedoch dazu, dass er sich ein kleines Torteleskop baute und damit erste fotografische Versuche Astrofotografie mit Film durchführte. Er hatte keine Kamera, sondern nur einen selbst gebauten Filmhalter und die Filme entwickelte er selbst.

Als er in die Mittelschule kam, war sein Interesse an der Astronomie gewachsen. Als "wissenschaftliches" Projekt konstruierte und fertigte er ein Zoomobjektiv mit einem sehr großen Brennweitenbereich von 800 bis 3000m, mit welchem gute Ergebnisse erzielt wurden. Sein Projekt brachte ihm einen Preis für Innovation in seinem ersten Studienjahr an der Universität ein.

Zu Beginn seines Studiums begann sich Dr. Qiu Hongyun für die elektronische Bilderfassung in der Astronomie zu interessieren. 1988 wurde er Mitglied der Amateur-Astronomie-Gesellschaft an der Tsinghua Universität und arbeitete mit anderen Mitgliedern an der Herstellung eines 200mm Newton Teleskops. Das Teleskop verfügte über ein mechanisches System, das eine Rotation des Sekundärspiegels in drei Richtungen ermöglichte. Somit waren drei Strahlengänge verfügbar und es wurden ein Okular, eine Filmkamera und eine hochempfindliche Sicherheitsvideo CCD Kamera installiert. Das Teleskopdesign brachte der Gruppe einen Preis für Wissenschaft und Technologie ein, jedoch war Hongyun enttäuscht von den Ergebnissen, die mit der Videokamera erzielt werden konnten, und er begann zu überlegen, wie man die Ergebnisse der elektronischen Bilderfassung verbessern könnte.

1999 entwarf und fertigte Dr. Qiu Hongyun einen LCD-Projektor, der ein 100 Zoll großes Fernsehbild an eine Wand projizieren konnte. Zu dieser Zeit war der größte in China erhältliche Fernseher ein 34 Zoll Gerät nach herkömmlicher Technik. Das 100 Zoll Fernsehprojekt weckte großes Interesse am Innovationswettbewerb auf dem Campus seiner Universität. Hongyun erinnert sich noch gut an den Carl Sagan Film "Contact" und wie die große Leinwand einen so tiefen Eindruck hinterließ, als Jodi Foster auf ihre Reise durch das Wurmloch ging. Sein Stand auf der Wissenschaftsmesse war überfüllt mit Besuchern, die das große Bild sehen wollten.

Zusammen mit einigen anderen Studenten bildete er ein Team um "seinen" Fernseher in Serie produzieren zu können. Sein Team wurde in China berühmt und erhielt gute Finanzierung durch Banken. Hongyun befand sich zu dieser Zeit jedoch schon in seinem Doktorstudium und er verließ das Team um seine Doktorarbeit in optischer Technik abzuschließen. Er verlor jedoch nie sein Interesse an der astronomischen Bilderfassung und 2003 beschäftigte er sich mit einigen interessanten CCD Sensoren, den die Elektronik Industrie inzwischen serienmäßig auf den Markt gebracht hatten.

Die ersten Sensoren mit denen Dr. Qiu Hongyun experimentierte, waren die Sony Sensoren ICX 038 und ICX 262. Der IMX 038 ist ein monochromer Sensor mit 0,4 Megapixel Matrix, der damals häufig in Sicherheitskameras eingesetzt wurde. Der ICX 262 ist ein 3,3 Megapixel Farb CCD Sensor, der in NIKON 990 Digitalkameras verwendet wurde. Die NIKON war ab 1999 in China verfügbar und Hongyun beschaffte sich eine Kamera, mit der er sehr zufrieden war.

Astronomische Megapixel Kameras waren zu dieser Zeit extrem teuer und Dr. Qiu Hongyun begann auf Grundlage seiner Erfahrung mit elektronischem Design und seinen Kenntnissen in der Astronomie mit der Entwicklung einer astronomischen Kamera, die zunächst auf dem kleineren CCD basierte, um Fehler in der Entwicklung zu beseitigen. Später sollte eine Kamera mit dem größeren Farbsensor als potentiell kommerzielles Projekt folgen.

Die erste Kamera, die zu Testzwecken aufgebaut wurde funktionierte recht gut und Hongyun nahm erfolgreich Bilder eines Kometen der 7. Größenklasse mit einem 135 mm (f/3,5) Standardteleobjektiv auf. Seine Kamera, die auf dem IMX 038 Sensor basierte, hatte bereits die Möglichkeit die Signalverstärkung zu verändern, bzw. zu erhöhen. Im Jahr 2004 folgte eine Kamera mit dem 3,3 Megapixel ICX 262 Sensor und ein erstes Farbbild mit längerer Belichtungszeit aufgenommen zeigte dank der Sony Super HAD Technologie einen erfreulich geringen Dunkelstrom

Die Pixelgröße des ICX 262 betrug nur 3,45 µm und war für eine optimale Nutzung der von Amateurastronomen damals viel verbreiteten Celestron SC Teleskope viel zu klein. Dr. Qiu Hongyun hoffte, eine Kamera entwerfen zu können, die für diese lang brennweitigen Teleskope optimiert war. NIKON brachte im Juni 2005 eine DSLR Kamera mit einem APS-C-Sensor auf den Markt, der 6 µm große Pixel hatte. Der Sensor - eine SONY hauseigene Entwicklung - hatte eine hohe Empfindlichkeit bei niedrigem Dunkelstrom.

Es erwies sich für Hongyun als sehr schwierig von SONY einzelne Sensoren zu beziehen und da die D50 zu vernünftigen Preisen erhältlich war, wurden einfach neue D50 Kameras aufgekauft und der CCD Sensor ausgebaut. Die astronomische Kamera, die Hongyun damit konstruierte, bekam den Namen QHY8 und wurde weltweit ein Riesenerfolg. Es wurden Hunderte davon verkauft und es folgten die Modelle QHY8PRO, QHY10 und QHY12. QHY CCD war damit auf dem Marksegment der astronomischen Kameras angekommen. Hongyun erkannte zu dieser Zeit auch die Notwendigkeit einer kleinen Kamera für sauberes Autoguiding für die lang belichtete Astrofotografie. Solche Guidingkameras waren damals kaum auf dem Markt.

Während er mit CMOS Sensoren für die astronomische Bilderfassung experimentierte, entwickelte Dr. Qiu Hongyun die QHY5. Der CMOS Sensor bot eine gute Leistung, hohe Bildraten und einen niedrigen Preis. Er experimentierte sowohl mit Omnivision- als auch mit Micron CMOS Sensoren und entschied sich letztlich für den Micron MT9M001, einen 1,3 Megapixel 1/2 Zoll Sensor. Er lieferte bei voller Auflösung 15- bis 30 Bilder pro Sekunde und war in einer monochromen Version erhältlich.

Es gab aber ein großes Problem, der Sensor hatte - insbesondere bei hoher Verstärkung - ein inakzeptables horizontales Zufallsrauschen, was ihn für die Bilderfassung lichtschwacher astronomischer Objekte unbrauchbar machte. Dr. Qiu Hongyun dazu

Ich bin ein Mensch, der Perfektion erwartet, vor allem in Bezug auf das Hardware-Design, die Kameraleistung und die Bildqualität.

Bevor das Projekt eingestellt wurde, ergab sich zufällig eine Zusammenarbeit mit Craig Stark von den Stark Laboratorys, der eine Autoguiding Software namens PHD Guiding entwickelte hatte. Er war der Meinung, dass das horizontale Zufallsrauschen ein perfektes Guiding nicht beeinflussen würde und ausführliche Tests bestätigten dies - und der QHY 5 Autoguider war geboren. Aufgrund seiner positiven Eigenschaften wie hohe Empfindlichkeit, kleine Pixel und niedrigem wurde die 5 QHY zu einem Erfolg, von der jedes Jahr Tausenden verkauft werden.

Aus diesen bescheidenen Anfängen hat sich QHYCCD zu einem führenden Anbieter von gekühlten CCD- und CMOS Kameras für Wissenschaft, Industrie und Amateurastronomie entwickelt, mit einem aktuellen Angebot von etwa 40 Kameramodellen und Konfigurationen von Kamera mit Filterrädern, Off Axis Guidern und anderem Zubehör für die astronomische Bilderfassung. Und von den bescheidenen, kleinen CCD und APS großen Sensoren liefert QHYCCD jetzt Kameras mit Sensoren bis zu 50 Megapixeln und bis zu 70 mm Bilddiagonale mit einer Quanteneffizienz von über 90%.


Wolfgang Paech

Über den Autor

Wolfgang Paech betreibt Astronomie seit nunmehr über 50 Jahren. Neben seinen zahlreichen Erfahrungen mit Sternwarten-Kuppeln aller Art sind seine Kerngebiete die Sonne und der Mond. Auf der Website www.chamaeleon-observatory-onjala.de finden Sie einen kompletten Mondatlas, aufgenommen mit seiner Standardtechnik. Aber auch in Sachen Deep-Sky und Planeten kann ihm, als langjährig erfahrenen Astrofotograf, niemand etwas vormachen.

Die 50+ Jahre Amateurastronomie mit vielen weiteren Bereichen, wie z.B. der Restaurierung historischer Amateurteleskope, Polarlichtreisen und vielem mehr sind auf seiner privaten Webseite unter www.astrotech-hannover.de aufbereitet.

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