268M Pro I

QHY268M Pro I ist eine wissenschaftliche CMOS-Kamera, die speziell für den wissenschaftlichen Einsatz mit fortschrittlichen Eigenschaften und Funktionen entwickelt wurde. Im Inneren befindet sich ein SONY IMX571 APS-C-Format-CMOS-Sensor. 26 Megapixel, rückseitig belichtet, nativer 16-Bit-ADC. Die Quanteneffizienz beträgt bis zu 91% und das Ausleserauschen ist mit nur 1.1e so niedrig. Selbst mit einer Pixelgröße von 3.76 µm bietet sie eine große Full-Well-Kapazität von bis zu 75 ke.

Es verfügt über extrem geringes thermisches Rauschen von 0.0005e/Pixel/Sek. bei -20°C, keinerlei Verstärkerglühen, eine maximale Bildrate von 6.8fps bei 16Bit voller Auflösung. QHYCCD IMX571. SONY IMX571/16Bit/26MP/BSI/APS-C-Format. Das QHY268PRO verfügt sowohl über USB3.0 als auch über eine 2*10Gbps Glasfaserschnittstelle. Es hat einen 2GB großen DDR3-Speicherpuffer. Der 6-polige GPIO-Anschluss unterstützt komplexe Trig-In- und Trig-Out-Signale. Es kann mit der QHY GPS-BOX verbunden werden, um hochpräzise GPS-Zeitstempel auf den Bildkopf zu erhalten.

Derzeit haben wir nur das monochrome QHY268M Pro I als Standardmodell.Wenn Sie eine Farbversion (QHY268C Pro) benötigen, kontaktieren Sie bitte QHYCCD für eine Anpassung.

Der QHY268M Pro I verfügt über einen SONY IMX571 APS-C-Format-CMOS-Sensor. 26 Megapixel, rückseitig beleuchtet, nativer 16-Bit-ADC. Die Quanteneffizienz (QE) beträgt bis zu 91% und das Ausleserauschen ist mit nur 1.1e extrem niedrig. Selbst bei einer Pixelgröße von 3.76 µm bietet er eine große Full-Well-Kapazität von bis zu 75 ke. Er verfügt über extrem geringes thermisches Rauschen von 0.0005 e/Pixel/Sek. bei -20 °C, null Verstärkerglühen und eine maximale Bildrate von 6.8 fps bei 16 Bit voller Auflösung.

*PCIe-Karte ist NICHT im Lieferumfang des QHY268 Pro enthalten.

Beschreibung:

Natives 16-Bit A/D: Der neue Sony-Sensor verfügt über ein natives 16-Bit A/D auf dem Chip. Die Ausgabe ist echte 16 Bit mit 65536 Stufen. Im Vergleich zu 12-Bit und 14-Bit A/D-Wandlern liefert ein 16-Bit A/D-Wandler eine höhere Abtastauflösung, und die Systemverstärkung beträgt weniger als 1e-/ADU ohne Abtastfehlerrauschen und mit sehr geringem Ausleserauschen.

BSI: Ein Vorteil der rückwärtig belichteten CMOS-Struktur ist die verbesserte Full-Well-Kapazität. Dies ist besonders hilfreich für Sensoren mit kleinen Pixeln. Bei einem typischen frontseitig belichteten Sensor müssen Photonen, die von dem Zielobjekt in die lichtempfindliche Schicht des Sensors eintreten, zunächst die Metallverdrahtung passieren, die direkt über der lichtempfindlichen Schicht eingebettet ist. Die Verdrahtungsstruktur reflektiert einige Photonen und verringert die Effizienz des Sensors. Beim rückwärtig belichteten Sensor kann das Licht von der Rückseite in die lichtempfindliche Oberfläche eintreten. In diesem Fall befindet sich die eingebettete Verdrahtungsstruktur unterhalb der lichtempfindlichen Schicht. Dadurch treffen mehr einfallende Photonen auf die lichtempfindliche Schicht und es werden mehr Elektronen erzeugt und im Pixel-Well gespeichert. Dieses Verhältnis von Photonen zu Elektronen wird als Quanteneffizienz bezeichnet. Je höher die Quanteneffizienz, desto effizienter ist der Sensor bei der Umwandlung von Photonen in Elektronen und damit desto mehr Die Empfindlichkeit des Sensors bei der Aufnahme eines Bildes von etwas Dunklem.

Zero Amplify Glow: Dies ist auch eine Kamera ohne Verstärkerglühen.

Echte Rohdaten: Bei der DSLR-Implementierung gibt es eine RAW-Bildausgabe, aber in der Regel ist sie nicht vollständig RAW. Bei genauer Betrachtung sind noch Spuren von Rauschunterdrückung und Hot-Pixel-Entfernung sichtbar. Dies kann sich negativ auf das Bild für die Astronomie auswirken, wie z. B. den „Star-Eater“-Effekt. QHY-Kameras bieten jedoch eine echte RAW-Bildausgabe und erzeugen ein Bild, das nur aus dem Originalsignal besteht, wodurch die maximale Flexibilität für astronomische Bildverarbeitungsprogramme nach der Aufnahme und andere wissenschaftliche Bildgebungsanwendungen erhalten bleibt.

Anti-Kondens-Technologie: Basierend auf fast 20 Jahren Erfahrung im Design gekühlter Kameras bietet die QHY-Kühlkamera vollständige Lösungen zur Tauvermeidung. Das optische Fenster verfügt über eine integrierte Tauheizung, und die Kammer ist vor innerer Feuchtigkeitskondensation geschützt. Eine elektrische Heizplatte für das Kamerafenster verhindert die Bildung von Tau, und der Sensor selbst wird durch unser Silikagel-Rohrstecker-Design zur Feuchtigkeitskontrolle in der Sensorkammer trocken gehalten.

Kühlung: Zusätzlich zur zweistufigen TE-Kühlung setzt QHYCCD proprietäre Hardware-Technologie zur Kontrolle des Dunkelstromrauschens ein.

Allgemeine Einführung in professionelle wissenschaftliche Kameras

Im Vergleich zu astrofotografischen Produkten bietet die wissenschaftliche "Pro"-Version mehr Schnittstellen, mehr Funktionen und eine höhere Qualität, um komplexe Anforderungen zu erfüllen, darunter unter anderem: Himmelsdurchmusterung, astronomische Photometrie, hochauflösende LCD/OLED-Bildschirmprüfung und Farbkalibrierung, All-Sky-Kamera, wissenschaftliche Messung, DNA-Sequenzierer, Spektrometer.

Eine wissenschaftliche Kamera der Pro-Klasse verfügt über die folgenden Schnittstellen oder Funktionen.

USB3.0

USB3.0 ist eine sehr verbreitete und einfach zu bedienende Schnittstelle. USB3.0 unterstützt keine Übertragungsdistanz von mehr als 3 Meter. Wenn Sie eine größere Distanz über USB3.0 überbrücken möchten, bietet QHYCCD optionale USB3.0-Verlängerungskabel mit eingebautem Verstärker in Längen von 5 und 10 Metern an.

2*10-Gbit/s Glasfaserschnittstelle

Die eingebaute Glasfaserbuchse mit 2*10 Gbit/s kann mit der QHYCCD PCIE2.0x8-Datenerfassungskarte verwendet werden. Die Glasfaserschnittstelle ist für die Anforderungen professioneller Observatorien konzipiert. Sie bietet gegenüber der USB3.0-Schnittstelle folgende Vorteile. Was ist also der Nutzen der Glasfaserschnittstelle?

• Höhere Datenrate. Eine 10 Gigabit-Faser kann maximal 10 Gbit/s übertragen. Die tatsächliche Datenrate kann etwa 800 MByte/s erreichen. Während USB3.0 5 Gbit/s beträgt und die tatsächliche Datenrate etwa 350 MByte/s beträgt. Mit den zwei 10 Gigabit-Fasern kann eine Geschwindigkeit von etwa 1.6 GByte/s erreicht werden. Der IMX455-Sensor verfügt über den Hochgeschwindigkeitsmodus wie den 10-fps 14-Bit-Vollauflösungsmodus und den 30-fps 8K-Videomodus. Die Datenrate dieser Modi ist viel höher als bei USB3.0.
• Sehr große Übertragungsdistanz.  Die Faser ist hunderte Male länger als USB3.0. USB3.0 kann nur 3 Meter bis 5 Meter übertragen. Für längere Distanzen benötigt es ein Verlängerungskabel, erreicht aber nur 10 Meter bis 15 Meter. Die Faser kann dagegen mit dem Standard-Optikmodul direkt 300 Meter übertragen; mit dem Langstrecken-Optikmodul kann sie bis zu 40 km übertragen.
• Stabil und zuverlässig, unbeeinflusst von elektromagnetischen Störungen (EMI). Ein Hauptfaktor, der zum Einfrieren der Kamera führt, ist das EMI-Problem. Die USB3.0-Übertragung kann auf der Übertragungsstrecke durch EMI beeinträchtigt werden, wie z. B. durch statische Aufladung oder andere Geräte mit hoher Leistung. EMI verursacht CRC-Fehler in den übertragenen Datenpaketen und führt zu Bildverlust. Ein langes USB-Kabel ist anfälliger für dieses Problem. Licht kann nicht durch EMI beeinflusst werden. Mit der Faserübertragung ist daher alles sehr stabil.

GPIO

Auf der Rückseite der Kamera befindet sich ein GPIO-Sockel mit 6 Pins. Er kann in verschiedenen Modi konfiguriert oder nach Kundenwunsch angepasst werden, um durch Neuprogrammierung des FPGA komplexere Zeitabläufe zu ermöglichen.

Flüssigkeitskühlung (Sonderanfertigung)

Im Vergleich zur Luftkühlung bietet die Flüssigkeitskühlung die folgenden wichtigen Vorteile. Wenn Sie interessiert sind, bitte Kontaktieren Sie QHYCCD im Voraus für eine Anpassung.

Keine Vibration.  Die Luftkühlung erfordert den Einsatz eines Lüfters im Kameragehäuse, der leichte Vibrationen verursachen kann.  Selbst der hochwertigste Lüfter kann eine gewisse Auswirkung auf die FWHM (Halbwertsbreite) von Sternbildern bei bestimmten Teleskopen nicht vermeiden.  Optische Systeme mit langer Brennweite reagieren empfindlicher auf diesen Effekt.  Die Wasserkühlung hingegen senkt die Temperatur durch einen langsamen Wasserfluss.  Es gibt kein bewegliches mechanisches Bauteil, das Vibrationen der Kamera verursacht, sodass jegliche negative Auswirkung auf das Bild entfällt.

  Keine Heißluftturbulenzen.  Bei optischen Systemen wie RASA und Hyperstar, bei denen die Kamera an der Sekundärposition angebracht ist, entsteht keine Luftturbulenz. Wenn eine luftgekühlte Kamera vor der Optik installiert wird, strömt die vom Luftkühlsystem erzeugte heiße Luft durch den optischen Pfad und kann Seeing-Effekte verursachen. Wasserkühlung erzeugt keine heiße Luftabgabe.  Die Wärme wird durch die Flüssigkeit abgeführt, sodass dieser Effekt nicht auftritt.

Größere Kühldifferenz. Mit Wasserkühlung liegt die maximale Kühltemperatur etwa 10 Grad Celsius unter der maximalen Temperatur, die mit reiner Luft erreicht wird (etwa 45 Grad unter der Umgebungstemperatur).

Erweiterte Funktionen

Mehrere Auslesemodi

Mehrere Auslesemodi sind speziell für QHY 16-Bit-Kameras (QHY600/268/461/411).  Unterschiedliche Auslesemodi haben unterschiedliche Treiber-Timing usw. und führen zu unterschiedlicher Leistung. Details finden Sie im Abschnitt „Mehrere Auslesemodi und Kurven“.

Funktion zur Unterdrückung von thermischem Rauschen bei zufälligen Änderungen

Bei einigen rückseitig belichteten CMOS-Kameras kann es vorkommen, dass bestimmte Arten von thermischem Rauschen mit der Zeit variieren. Dieses thermische Rauschen hat die charakteristische feste Position typischen thermischen Rauschens, sein Wert ist jedoch nicht von der Belichtungszeit abhängig. Stattdessen scheint jedes Bild seine eigenen Eigenschaften zu haben. Die QHY600/268/461/411 nutzen eine innovative Unterdrückungstechnologie, die das sichtbare Niveau solcher Rauschen deutlich reduzieren kann.

UVLO-Schutz

UVLO (Under Voltage Lockout) schützt das elektronische Gerät vor Schäden durch ungewöhnlich niedrige Spannungen.

Unsere alltägliche Erfahrung zeigt, dass die tatsächliche Betriebsspannung eines elektrischen Geräts die Nennspannung nicht wesentlich überschreiten darf, da es sonst beschädigt wird. Bei Präzisionsgeräten wie Kameras kann eine dauerhaft zu niedrige Eingangsspannung die Lebensdauer der Kamera beeinträchtigen und sogar dazu führen, dass Komponenten wie das Netzteil aufgrund dauerhafter Überlastung durchbrennen. Im integrierten Treiber und SDK ab der stabilen Version 2021.10.23 gibt die Kamera eine Warnung aus, wenn die Eingangsspannung unter 11 V liegt.

Optimierung des USB-Datenverkehrs zur Minimierung horizontaler Streifen

Es ist üblich, dass ein CMOS-Sensor einige horizontale Streifen aufweist. Normalerweise können zufällige horizontale Streifen durch das Stapeln mehrerer Bilder entfernt werden, sodass sie das endgültige Bild nicht beeinträchtigen. Periodische horizontale Streifen werden jedoch durch das Stapeln nicht entfernt und können daher im endgültigen Bild erscheinen. Durch Anpassen des USB-Datenverkehrs im Einzelbildmodus oder Live-Bildmodus können Sie die Frequenz des CMOS-Sensor-Treibers einstellen und die im Bild auftretenden horizontalen Streifen optimieren. Diese Optimierung ist sehr effektiv, um periodische Streifen unter bestimmten Bedingungen zu entfernen.

Ein typisches periodisches horizontales Rauschen bei bestimmten USB_TRAFFIC-Werten.

Nach Anpassen des USB-Datenverkehrs, um das periodische horizontale Rauschen zu vermeiden.

Starten Sie die Kamera neu, indem Sie sie aus- und wieder einschalten

Die Kamera ist so konzipiert, dass sie mit +12V neu gestartet werden kann, ohne die USB-Schnittstelle zu trennen und wieder anzuschließen. Das bedeutet, dass Sie die Kamera einfach durch Ausschalten von +12V und anschließendes Wiedereinschalten neu starten können. Diese Funktion ist sehr praktisch für die Fernsteuerung der Kamera in einer Sternwarte. Sie können ein ferngesteuertes Netzteil verwenden, um die Kamera neu zu starten. Bei Fernsteuerung muss nicht überlegt werden, wie der USB wieder angeschlossen wird.

Mehrere Auslesemodi und Kurven

Monochroms Spektralempfindlichkeitskurve. Die Kurve basiert auf dem Datenblatt von SONY. Im Datenblatt ist es die normalisierte Kurve. QHYCCD hat sie getestet, indem sie mit einem bekannten QE-CCD-Sensor verglichen wurde. Daraus ergibt sich diese Kurve. Diese Kurve dient nur als Referenz. QHYCCD übernimmt keine Garantie für die Richtigkeit dieser Kurve.

Farbversion (normalisierte Empfindlichkeitskurve aus dem SONY-Datenblatt).

Mehrere Auslesemodi sind speziell für QHY 16-Bit-Kameras (QHY600/268/461/411). Unterschiedliche Auslesemodi führen zu unterschiedlicher Leistung. Diese Auslesemodi werden derzeit im QHYCCD ASCOM-Kameratreiber, SharpCap und N.I.N.A. unterstützt.

Auslesemodus #0 (fotografischer DSO-Modus).Dieser Modus eignet sich für die meisten DSO-Aufnahmesituationen. Da es einen Abfall im Rauschen zwischen Gain 25 und Gain 26 (Unity Gain) gibt, empfehlen wir dies als Standard-Gain-Einstellung; jedoch ist Gain 0 auch gut genug für einen 16-Bit-Sensor.

Auslesemodus #1 (Modus mit hoher Verstärkung). Dieser Modus ähnelt dem nativen Dual-ISO einiger neuer Digitalkameras, deren Dynamikbereich bei sehr hohen ISO-Werten wie iso800, iso3200 usw. erheblich erweitert werden kann. Der High-Gain-Modus bietet diese Verbesserung für QHYCCD 16-Bit-Kameras. Wir empfehlen, diesen Modus zu wählen, wenn Sie mit hoher Verstärkung aufnehmen müssen, z. B. bei sehr dunklen Objekten. Bitte beachten Sie, dass der Umschaltpunkt von HGC/LGC bei QHY600/268/461 bei 56 liegt. Das bedeutet, dass Sie die Verstärkung auf 56 einstellen müssen, um das Beste daraus zu machen.

Auslesemodus#2 (Erweiterter Full-Well-Modus). Mit einer Pixelgröße von 3.76 µm verfügen diese Sensoren bereits über eine beeindruckende Full-Well-Kapazität von 51 ke. Dennoch hat QHYCCD einen einzigartigen Ansatz implementiert, um eine Full-Well-Kapazität von über 51 ke zu erreichen – durch innovative, benutzergesteuerte Auslesemoduseinstellungen. Im Extended Fullwell Mode kann der QHY600 einen extrem großen Full-Well-Ladungswert von fast 80 ke und der QHY268 fast 75 ke erreichen. Eine größere Full-Well-Kapazität bietet einen größeren Dynamikumfang und große Helligkeitsschwankungen führen seltener zur Sättigung. 

Modus-2CMS

Basierend auf den drei oben genannten Grundmodi kann der 2CMS-Modus das Ausleserauschen durch sekundäre Abtastung erheblich reduzieren, während der gleiche Full-Well-Wert und die Systemverstärkung erhalten bleiben. Wir bevorzugen 2CMS-Modi gegenüber den Grundmodi in der Astrofotografie. Übrigens sind die empfohlenen Verstärkungswerte dieselben wie bei den Grundmodi.

Derzeit unterstützen die Serien QHY600 und QHY461 Erweiterter Fullwell-Modus-2CMS (Modus#3) und QHY268 Serie unterstützen den fotografischen DSO-Modus-2CMS (Modus#4) und den High-Gain-Modus-2CMS (Modus#5). Modus #4 und Modus #5 erfordern Allinone-Version 20230412 oder höher.

Spezifikationen