QHY600 M/C PH/SBFL/L

Übersicht

Dank geringem Ausleserauschen und hoher Auslesegeschwindigkeit hat die CMOS-Technologie die astronomische Bildgebung revolutioniert. Eine monochrome, rückseitig belichtete, hochempfindliche astronomische Kamera ist die ideale Wahl für Astrofotografen. Die QHY600 verwendet den neuesten rückseitig belichteten Sony-Sensor, den IMX455, einen Vollformat-Sensor (35 mm) mit 3.76 µm Pixeln und nativer 16-Bit A/D-Wandlung.  Dieser Sensor ist sowohl in monochromer als auch in Farbversion erhältlich.  Die QHY600 beendet die Ära der Nicht-16-Bit-CMOS-Kameras und die Ära der nicht vollformatigen (und größeren) monochromen CMOS-Kameras.

Die QHY600 hat einen extrem niedrigen Dunkelstrom (0.002e/p/s@-20C) dank SONYs Exmor BSI CMOS-Technologie. QHY600 ist zudem eine kamera ohne Verstärkerglühen. Die QHY600 hat bei hoher Verstärkung und voller Auflösung nur ein Elektron Rauschwert und eine Auslesegeschwindigkeit von 4FPS. Ein Elektron Rauschwert bedeutet, dass die Kamera bereits bei nur 4 bis 6 Photonen ein SNR>3 erreichen kann. Dies ist perfekt für photonlimitierte Bedingungen wie kurze Belichtungen, Schmalbandaufnahmen usw. und macht diesen großen Sensor ideal für Himmelsdurchmusterungen, zeitaufgelöste Astronomie, Fluoreszenzbildgebung, DNA-Sequenzierung und Mikroskopie.

Modelle

Die QHY600 Serie umfasst mehrere Modelle, die sowohl für fotografische als auch für wissenschaftliche Anwendungen geeignet sind. Nachfolgend sind die verschiedenen Typen der QHY600 PH (photografischen) Serie aufgeführt:

QHY600PH : Standardversion für Amateur-Astrofotografen;

QHY600PH-SBFL (Version mit kurzer hinterer Brennweite) Speziell für DSLR-Objektivnutzer oder Anwender mit besonderen Anforderungen an eine kurze hintere Brennweite entwickelt. Diese Version hat einen speziellen Frontteil mit nur 14 mm hinterer Brennweite (Die verbrauchte hintere Brennweite beträgt 12.5 mm beim Anschluss von QHYCFW. Zur Definition der „verbrauchten hinteren Brennweite“ und unseres Adaptersystems siehe: https://www.qhyccd.com/astronomical-camera-adapter-bfl-solution/). QHY600SBFL lässt sich selbst mit Filterrad problemlos an Canon/Nikon-Objektive anpassen. An der Seite dieses Adapters befindet sich eine 4 mm Bohrung zum Anschluss einer Luftpumpe über einen Kunststoffschlauch, falls das Glas beschlägt.

QHY600L : eine leichtere, kürzere und günstigere Version. Im Vergleich zum QHY600PH bietet der QHY600PH-Lite folgende Merkmale gegenüber früheren Modellen: QHY600L ist nur in der Mono-Version erhältlich;  Die Gehäuselänge ist kürzer, etwa 112mm, und der Preis ist im Vergleich zum QHY600PH gesenkt; Der eingebaute DDR3-Puffer (Speicher) ist auf 1GB im Vergleich zu 2GB des QHY600PH/Pro eingestellt. Die übrigen Spezifikationen des QHY600L bleiben mit dem QHY600PH identisch, außer bei Gehäuselänge und Gewicht.

Eigenschaften

2 GB DDR3-Bildpuffer

Um eine reibungslose, unterbrechungsfreie Datenübertragung des gesamten 60MP-Sensors mit hoher Geschwindigkeit zu gewährleisten, verfügt der QHY600 über einen 2GB DDR3-Bildpuffer. Die Pixelanzahl der neuesten Generation von CMOS-Sensoren ist sehr hoch, was zu einem größeren Speicherbedarf für die temporäre und dauerhafte Speicherung führt. Zum Beispiel erzeugt der QHY600-Sensor etwa 120MB Daten pro Bild. Die Datenbandbreite wurde ebenfalls von ursprünglich 16 Bit auf die aktuellen 32 Bit erhöht. Die Übertragung so großer Dateigrößen erfordert zwangsläufig, dass die Kamera über ausreichend Speicher verfügt. Der QHY600 hat einen Speicher mit großer Kapazität von bis zu 2GB integriert. Der Datendurchsatz wurde verdoppelt. Dieser große Bildpuffer erfüllt die Anforderungen der Hochgeschwindigkeits-Bildaufnahme und -übertragung der neuen CMOS-Generation und macht die Aufnahme mehrerer Bilder flüssiger und weniger ruckelig, wodurch die Belastung der Computer-CPU weiter reduziert wird.

Ein weiterer Vorteil ist, dass bei manchen Computern mit langsamen Prozessoren oder schlechter USB-3.0-Unterstützung die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung nicht gut funktioniert und Daten oft verloren gehen. Der DDR kann eine große Menge an Bilddaten puffern und an den Computer senden. Selbst wenn die USB-3.0-Übertragung häufig unterbrochen wird, stellt er sicher, dass keine Daten verloren gehen. In SharpCap gibt es Optionen, um die DDR-Pufferung ein- oder auszuschalten. Die aktuelle Version des ASCOM-Treibers arbeitet im DDR-Modus.

Natives 16-Bit A/D: Der neue Sony-Sensor verfügt über natives 16-Bit A/D auf dem Chip. Die Ausgabe erfolgt mit echten 16 Bits 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.

TRUE-RAW-Daten: 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-Beschlag-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.

Erweiterte Funktionen verfügbar

Mehrere Anzeigemodi

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“.

Zufällige thermische Rauschunterdrückungsfunktion

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 typisch, 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 unter bestimmten Bedingungen sehr effektiv, um periodische Streifen zu entfernen.

Ein typisches periodisches horizontales Rauschen bei bestimmten USB_TRAFFIC-Werten.

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

Kamera durch Aus- und Wiedereinschalten neu starten

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

Auslesemodus #0 (Fotografischer Modus).

Auslesemodus #1 (Hochverstärkungsmodus).

Auslesemodus #2 (Super-Vollbrunnen-Modus).

Auslesemodus #3 (Erweiterter Vollbrunnen 2CMSIT, gelbe Kurve).

Die Kurve zeigt den absoluten QE

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. Diese Auslesemodi werden derzeit im QHYCCD ASCOM Camera Driver, SharpCap und N.I.N.A. unterstützt.

Auslesemodus #0 (Fotografischer DSO-Modus). Dieser Modus eignet sich für die meisten DSO-Aufnahmen. In diesem Modus müssen Sie sich keine Gedanken über Unity Gain machen, da Gain 0 für einen 16-Bit-Sensor gut genug ist; es gibt jedoch einen Abfall des Rauschens zwischen Gain 25 und Gain 26.

Auslesemodus #1 (High-Gain-Modus). Dieser Modus ähnelt der doppelten nativen ISO einiger neuer Digitalkameras, deren Dynamikumfang bei sehr hohen ISO-Werten wie ISO800, ISO3200 usw. stark zunehmen kann. Der High-Gain-Modus bietet diese Verbesserung für QHYCCD 16-Bit-Kameras. Wir empfehlen, diesen Modus zu wählen, wenn Sie bei hoher Verstärkung aufnehmen müssen, z. B. bei einem sehr dunklen Objekt. Bitte beachten Sie, dass der Umschaltpunkt von HGC/LGC bei QHY600/268/461 bei 56 liegt. Das bedeutet, dass Sie den Verstärkungswert in diesem Modus gleich oder etwas größer als 56 einstellen müssen, um das Beste daraus zu machen.

Auslesemodus #2 (Extended-Fullwell-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- erreichen, und der QHY268 kann fast 75 ke- erreichen. Eine größere Full-Well-Kapazität bietet einen größeren Dynamikumfang, und große Helligkeitsunterschiede führen seltener zu Sättigung. 

Auslesemodus #3 (Extended Fullwell Mode – 2CMS)). Während Erweiterter Fullwell-Modus Der erweiterte Fullwell-Modus bietet eine große Fullwell-Kapazität, bringt aber auch mehr Rauschen mit sich. Keine Sorge: Der 2CMS-Modus kann das Ausleserauschen um etwa das 1.3-Fache reduzieren, während derselbe Fullwell-Wert und dieselbe Systemverstärkung wie im #2-Modus (erweiterter Fullwell-Modus) beibehalten werden, und zwar durch sekundäre Abtastung. Wir empfehlen diesen 2CMS-Modus mehr als Modus #2, wenn Sie eine größere Fullwell-Kapazität benötigen. Übrigens ist es besser, Verstärkung 25 oder 26 zu verwenden als Verstärkung 0 unter Modus #3.

Technische Daten