QHY 533C CMOS Kamera

QHY533 M/C CMOS Kamera

Wir von Baader Planetarium halten die QHY 533 M/C für eine sehr gute und preislich günstige Einsteigerkamera. Sie hat alles, was eine moderne CMOS Kamera leisten kann. Für die an allen Bereichen der astronomischen Fotografie interessierten Amateurastronomen können mit der QHY533 M/C ein breites Spektrum Ihrer Bilder abdecken. Mit ihrem BSI Sony Sensor ist die Kamera im DeepSky Bereich extrem empfindlich und rauscharm. Dank der guten Kühlleistung sind mit ihr lange Belichtungszeiten realisierbar. Die Pixelgröße von 3,76 µm x 3,76 µm ist optimal an kürzere Brennweiten von 500 bis 750 mm angepasst. Dies ist optimal für RASA und Hyperstar Teleskope. Canon- und Nikon Teleobjektive sind bei gefordertem Backfokus von 55 mm ebenfalls adaptierbar. Durch die Funktion der Auswahl eines nur kleinen Bereich des Sensors (ROI) kommen auch die Sonnen- Mond- und Planetenfotografen – neben dem DeepSky Bereich – voll auf ihre Kosten.

Die monochrome Version punktet mit einer Quanteneffizienz von über 90% bei 450 Nanometer bei den Schmalbandfotografen, denn hier liegen die interessanten Wellenlängen von O-III und H-Beta. Ein neues Filterrad ist verfügbar und auch die monochrome Version mit Filterrad lässt sich mit Teleobjektiven beim Standard Backfokus von 55 mm fokussieren.

Die beiden Bilder oben zeigen die relativen Kurven der Quanteneffizienz. Links die der Monoversion und rechts die der Colorversion (Vorabversion).

Die Sensoreigenschaften des Sony IMX 533 M/C

Die CMOS Technologie, die sich durch geringes Rauschen und hohe Auslesegeschwindigkeiten auszeichnet, hat die astronomische Bildaufnahmetechnik in den letzten Jahren revolutioniert. Die QHY533 M/C setzt dabei eine neue Generation von Back Side Illuminated Sensoren mit einer Pixelgröße von 3,76 x 3,76 µm ein, die zur gleichen Familie der Sensortechnik gehören wie die wesentlich teureren Modelle QHY600 und QHY268. Sie zeichnen sich durch nicht vorhandenes Verstärkerglühen (Amplifier Glow), sehr geringes Dunkelstrom- und Ausleserauschen bei gleichzeitig extrem hoher Empfindlichkeit aus. Der IMX 533 ist ein 9 Megapixel CMOS-Bildsensor mit 15,97 mm Diagonale (11,29 mm im Quadrat) und 3003 x 3003 Pixel, die mit 14 Bit Datentiefe über den AD Wandler ausgelesen werden und ist sowohl in einer Monochrom- als auch in einer Farbversion lieferbar.

Die Back Site Illumination (BSI) Technik

In der CMOS Sensortechnologie gibt es so genannte FSI (Frontside Illumination) und BSI (Backside Illumination) Sensoren. Lesen Sie dazu auch folgenden Beitrag. Erstere sind relativ preiswert in der Produktion aber sie haben den Nachteil weniger empfindlich zu sein, als die BSI Sensoren, die eine wesentlich höhere Quanteneffizienz haben und dementsprechend in der Herstellung deutlich teurer sind. Erst vor kurzer Zeit ist es Sony gelungen auch Sensoren mit sehr kleinen Pixelgrößen in der BSI Technik herzustellen.

Techtalk: Ein Vorteil der BSI Struktur ist eine deutliche Erhöhung der so genannten Full Well Kapazität (Full-well-capacity), die im Prinzip aussagt, wie viel Photonen ein Pixel aufnehmen kann bevor es gesättigt ist (also überbelichtet wird). Einfach ausgedrückt: In den einzelnen Pixeln der BSI Sensoren werden die einfallenden Photonen effektiver in Elektronen umgewandelt, dies nennt man den Quanten-Wirkungsgrad oder Quanteneffizienz (QE). Je höher die Quanteneffizienz, desto empfindlicher ist die Kamera. Der IMX 533 Mono Sensor erreicht eine QE von über 90% bei 450 Nanometer. Das bedeutet, das annähernd JEDES einfallende Photon auch eine elektrische Ladung erzeugt. Der IMX 533 ist – egal wie lange Sie belichten – komplett frei vom Effekt des Verstärkerglühens. Einfach gesagt: Sie erreichen mit kürzerer Belichtungszeiten Bildergebnisse, die mit FSI Sensoren nicht möglich sind. Durch das nicht vorhandene Verstärkerglühen können Sie aber auch für sehr lichtschwache Objekte so lange belichten wie sie wollen, für ein Einzelbild bis zu einer Stunde.

Sehr großer interner Bildspeicher

Die QHY533 verfügt über einen großen DDR3 Bildspeicher von 1 Gigbyte für eine zuverlässige Bildübertragung mit hohen Raten über die USB 3.0 Schnittstelle. Zusätzlich erlaubt die große Speicherkapazität auch den sicheren Datendownload ohne Bilder zu verlieren, wenn die Kamera an einem nicht ganz so leistungsfähigen Steuerrechner betrieben wird. Bei einer AD Wandlung in 8 Bit liefert die Kamera 27 Vollbilder pro Sekunde und immerhin noch 18 Bit bei einer 14 Bit Wandlung.

Mit der verfügbaren ROI Funktion (Region of Interest), bei der Sie beliebige, kleinere Bildausschnitte auslesen können, wird der Bilddownload bei 14 Bit noch mal deutlich schneller, so dass die Kamera auch für „lucky imaging“ im Bereich der Sonnen- Mond- und Planetenfotografie eingesetzt werden kann.

Echte Rohdaten

Einige Consumer Digitalkameras können neben komprimierten Bilddateien auch Bilder im Rohformat (RAW) abspeichern, die in der Regel aber nicht wirklich die absolut unbearbeiteten Rohdaten des Sensors enthalten. So werden z.B. Hotpixel entfernt oder es werden elektronische Filter zur Rauschunterdrückung vor dem Auslesen des Bildes angewandt. Dies kann bei astronomischen Bildern zu Fehlern führen, denn die Kameras sind ja eigentlich für Normalanwender konzipiert.

QHY Kameras bieten jedoch TRUE RAW IMAGE OUTPUT und erzeugen ein Bild, das nur aus dem Originalsignal besteht, wodurch der Nutzer die maximale Flexibilität für den Einsatz astronomische Bildverarbeitungsprogramme und andere wissenschaftliche Bildverarbeitungsanwendungen hat.

Die Kühlung der QHY533 M/C

Die Kamera verfügt über eine 2-stufige thermoelektrische Kühlung, die den Sensor auf bis zu 35 Grad Celsius unter die Umgebungstemperatur herunter kühlt. Obwohl CMOS Sensoren sehr wenig Rauschen erzeugen, reduziert die Kühlung das Dunkelstromrauschen noch einmal erheblich, auf 1/1000stel eines Elektron bei – 20 Grad Sensortemperatur.

Anti-Tau / Anti-Vereisung

Basierend auf fast 20 Jahren Erfahrung in der Entwicklung gekühlter Kameras hat QHY umfassende Lösungen zur Vereisungsverhinderung und Taukontrolle entwickelt. Das optische Eintrittsfenster verfügt über eine eingebaute Beheizung, die eine Kondensation verhindert und gleichzeitig die Elektronik im Innern der Kameras vor Feuchtigkeit schützt. Eine Vereisung der inneren Kammer, in der der Bildsensor montiert ist, wird durch ein geeignetes Trockenmittel verhindert

Teleskopanschluss, die mechanische Schnittstelle

Die Monochrom (links)- und die Color (rechts) Versionen der QHY 533 werden mit unterschiedlichen mechanischen Schnittstellen ausgeliefert. Beide Versionen verfügen aber über einen zusätzlichen Adapter, mit dem die Kamera zum Beispiel mit Teleobjektiven „huckepack“ auf einem Teleskop montiert werden können. Hier empfehlen wir den Baader Stronghold ( Baader Stronghold Tangentialneiger (verschiedene Versionen erhältlich)), der sich exakt zum Hauptteleskop ausrichten lässt.

Die Farbkamera wird mit einem kostenlosen Adapter E1 geliefert, der zusammen mit einem Nikon- oder Canon Bajonettadapter (Aufpreis) den für Teleobjektive geforderten Backfokus von 55 mm garantiert. Für den direkten Teleskopanschluss über Standard T2 verfügt das Gehäuse über ein M48 Innengewinden. Zusätzlich gibt es noch ein C-Mount Innengewinde zum direkten Anschluss von C-Mount Objektiven.

Der neue ermöglicht den direkten Anschluss über ein M48-Gewinde und bietet einen Backfokus von 55 mm. Dies ist wichtig wenn am Teleskop Reducer, Field Flattener oder andere brennweitenverändernde optische Element eingesetzt werden. Alternativ kann auch ein Nikon oder Canon DSLR-Objektivadapter angeschlossen werden (die Kameraadapter sind gegen Aufpreis lieferbar).

Die Monoversion verfügt über ein Innengewinde mit der eine spezielle Version unseres CFW3 Filterrades adaptiert werden kann. Dieses Filterrad wird zusammen ab Ende April mit der QHY 533 Serie lieferbar sein. Aufgrund des kurzen Backfokus Designs beider Komponenten lässt sich auch hier ein Canon- oder Nikon Teleobjektiv bei 55 mm Backfokus anschließen.

Da der Sensor ein quadratisches Format hat und das Filterrad über ein Gewinde angeschlossen wird ist die Bildorientierung im Teleskop natürlich willkürlich. Wenn der Nutzer jedoch die Ausrichtung der Kamera ändern möchte, so dass z.B. die x- und y-Achse des Sensors mit der RA- und Dek. Achse des Teleskops übereinstimmen, kann die Frontplatte der QHY 533 M verstellt werden, um die Ausrichtung der Kamera nach den Wünschen des Nutzers zu ändern.

Weiteres Zubehör

Selbstverständlich sind weitere Adapterlösungen verfügbar und ebenso sind  QHY Off-Axis Guider (OAG) (verschiedene Versionen erhältlich) verfügbar. Eine Auswahl zeigt die folgende Abbildung.

Die beiden folgenden Bilder zeigen die mechanischen Dimensionen der QHY 533 M/C. Die 533 C links und die 533 M rechts.

Die Kurven der wichtigsten Betriebsparameter zeigen wir im folgendem. Bitte beachten Sie dazu unseren Blog zum Thema „Gain und Offset bei CMOS Kameras“. 

QE Kurve der QHY533 Monoversion

QHY 533 Mono, IC 433 von Nico Carver, Schmalband H-alpha und O-III, Gesamtbelichtung 2,4 Stunden