QHY600 M/C PH/SBFL/L

概要

低読み出しノイズと高速読み出しの利点により、CMOS技術は天体撮影に革命をもたらしました。モノクロ、裏面照射型、高感度の天体撮影カメラは、天体撮影者にとって理想的な選択肢です。QHY600は、最新のソニー裏面照射型センサーIMX455（フルフレーム、35mmフォーマット）を採用し、3.76μmピクセル、ネイティブ16ビットA/D変換を備えています。  このセンサーはモノクロ版とカラー版の両方が用意されています。  QHY600は、非16ビットCMOSカメラの時代を終わらせ、フルフレーム（およびそれ以上）のモノクロCMOSカメラ以外の時代を終わらせます。

QHY600は、SONYのExmor BSI CMOS技術により、極めて低い暗電流（0.002e/p/s@-20C）を実現しています。QHY600はまた、アンプグローのないカメラです。QHY600は、高ゲイン・フル解像度でわずか1電子の読み出しノイズ、4FPSの読み出し速度を備えています。読み出しノイズが1電子であることは、わずか4～6光子でSNR>3を達成できることを意味します。これは、短時間露光や狭帯域撮像など、光子が限られた条件に最適であり、この大面積センサーは天体サーベイ、時間領域天文学、蛍光イメージング、DNAシーケンシング、顕微鏡検査に理想的です。

モデル

QHY600 シリーズには、写真撮影用と科学用の両方をカバーする複数のモデルがあります。以下に、QHY600 PH（写真）シリーズの異なるタイプをリストします：

QHY600PH ：アマチュア天体写真家向けの標準バージョン；

QHY600PH-SBFL（ショートバックフォーカルレングスバージョン） ：DSLRレンズユーザーや、短いバックフォーカル長を必要とする方のために特別に設計されています。このバージョンは特別なフロントパーツを備えており、B.F.Lはわずか14mmです（QHYCFW接続時の消費BFLは12.5mm）。「BFL消費」の定義と当社のアダプターシステムについては、以下をご覧ください：https://www.qhyccd.com/astronomical-camera-adapter-bfl-solution/). QHY600SBFLは、フィルターホイールを使用してもCanon/Nikonレンズに簡単に適合します。このアダプターの側面には4mmの穴があり、必要に応じて結露防止のためにプラスチックパイプを介してエアポンプを接続できます。

QHY600L ：軽量で短く、より安価なバージョン。QHY600PHと比較して、QHY600PH-Liteは以下の特徴があります：QHY600Lはモノクロ版のみ；ボディ長が短くなり、約112mm、価格もQHY600PHより低減；内蔵DDR3バッファ（メモリストレージ）はQHY600PH/Proの2GBから1GBに調整。QHY600Lのその他の仕様は、ボディ長と重量を除きQHY600PHと同じです。

特徴

2GB DDR3イメージバッファ

QHY600は、60MPセンサー全体の高速かつ途切れのないデータ転送を実現するため、2GBのDDR3イメージバッファを搭載しています。最新世代のCMOSセンサーのピクセル数は非常に高く、一時的および永続的なストレージにより多くのメモリが必要です。例えば、QHY600センサーは1フレームあたり約120MBのデータを生成します。データ帯域幅も元の16ビットから現在の32ビットに増加しています。このような大容量ファイルの転送には、カメラに十分なメモリが必要です。QHY600は最大2GBの大容量メモリを採用。データスループットは2倍になりました。この大容量イメージバッファは、新しい世代のCMOSの高速画像取得と転送のニーズを満たし、複数フレームの撮影をよりスムーズで途切れのないものにし、コンピューターCPUへの負荷をさらに軽減します。

もう一つの利点は、高速プロセッサを搭載していない、またはUSB 3.0のサポートが不十分な一部のコンピュータを使用する場合、コンピュータが高速データを適切に転送できず、データが頻繁に失われることです。DDRは大量の画像データをバッファリングし、コンピュータに送信できます。USB 3.0の転送が頻繁に中断されても、データが失われないようにします。SharpCapにはDDRバッファリングをオン/オフにするオプションがあります。ASCOMドライバの現在のバージョンはDDRモードで動作します。

ネイティブ 16 ビットA/D： 新しいSonyセンサーは、オンチップでネイティブ 16 ビットA/Dを搭載しています。出力は実際の 16 ビットで、 65536 レベル。12 ビットおよび 14 ビット A/D と比較して、16 ビット A/D はより高いサンプル解像度を実現し、システムゲインは 1e-/ADU 未満で、サンプルエラーノイズがなく、読み出しノイズも非常に低くなります。

BSI： 裏面照射型CMOS構造の利点の1つは、フルウェル容量が向上することです。これは特に画素が小さいセンサーに役立ちます。一般的な表面照射型センサーでは、被写体からの光子がセンサーの感光層に入る際、まず感光層のすぐ上に埋め込まれた金属配線を通過する必要があります。配線構造が一部の光子を反射し、センサーの効率を低下させます。裏面照射型センサーでは、光は裏面から感光面に入ることができます。この場合、センサーの埋め込み配線構造は感光層の下にあります。その結果、より多くの入射光子が感光層に当たり、より多くの電子が生成され、ピクセルウェルに捕捉されます。この光子と電子の生成比率は量子効率と呼ばれます。量子効率が高いほど、センサーは光子を電子に変換する効率が高く、したがってより多くの 暗い被写体を撮影する際のセンサーの感度。

ゼロアンプリファイグロー： これはゼロアンプグロウカメラでもあります。

TRUE RAWデータ： DSLR実装ではRAW画像出力がありますが、通常は完全なRAWではありません。注意深く検査すると、ノイズリダクションやホットピクセル除去の痕跡がまだ見られます。これは天体写真において「スターイーター」効果などの悪影響を及ぼす可能性があります。しかし、QHYカメラは真のRAW画像出力を提供し、元の信号のみで構成された画像を生成するため、取得後の天体画像処理プログラムやその他の科学イメージングアプリケーションに最大限の柔軟性を維持します。

アンチデュー技術： 約20年にわたる冷却カメラ設計の経験に基づき、QHY冷却カメラは完全な結露対策ソリューションを実装しています。光学窓には内蔵デューヒーターが搭載され、チャンバーは内部の湿気結露から保護されています。チャンバー窓用の電熱ボードが結露の発生を防ぎ、センサー自体はシリカゲルチューブソケット設計により乾燥状態が保たれ、センサーチャンバー内の湿度を制御します。

冷却： 2段階TE冷却に加えて、QHYCCDはダーク電流ノイズを制御するための独自技術をハードウェアに実装しています。

利用可能な高度な機能

複数の読み出しモード

マルチリードアウトモードは、QHY 16ビットカメラ（QHY600/268/461/411）専用です。  リードアウトモードが異なると、ドライバーのタイミングなどが異なり、性能も変わります。詳細は「マルチリードアウトモードとカーブ」のパートをご覧ください。

ランダム変化熱ノイズ抑制機能

一部のバックイルミネーションCMOSカメラでは、時間とともに変化するタイプのサーマルノイズが見られる場合があります。このサーマルノイズは、一般的なサーマルノイズのように固定位置に現れる特徴がありますが、その値は露光時間とは関係ありません。代わりに、各フレームが独自の特性を持つように見えます。QHY600/268/461/411は、このようなノイズの見かけ上のレベルを大幅に低減できる革新的な抑制技術を採用しています。

UVLO保護

UVLO（低電圧ロック）は、異常に低い電圧による電子機器の損傷を防ぐための保護機能です。

私たちの日常生活の経験から、電気機器の実際の動作電圧は定格電圧を大幅に超えてはならず、そうしないと損傷する可能性があります。カメラのような精密機器では、入力電圧が低すぎる状態で長時間動作すると、カメラの寿命に悪影響を及ぼし、場合によってはパワーマネージャーなどのデバイスが長時間の過負荷で焼損する恐れがあります。2021.10.23安定版以降のオールインワンドライバーおよびSDKでは、カメラの入力電圧が11V未満の場合に警告が表示されます。

水平バンディングを最小限に抑えるためのUSBトラフィック最適化

CMOSセンサーに水平バンディングが発生するのは一般的な動作です。通常、ランダムな水平バンディングは複数フレームのスタッキングで除去できるため、最終画像に影響を与えません。ただし、周期的な水平バンディングはスタッキングでは除去されず、最終画像に現れる可能性があります。シングルフレームモードまたはライブフレームモードでUSBトラフィックを調整することで、CMOSセンサードライバーの周波数を調整でき、画像に現れる水平バンディングを最適化できます。この最適化は、特定の条件下で周期的なバンディングを除去するのに非常に効果的です。

特定のUSB_TRAFFIC値における典型的な周期的水平ノイズ。

USBトラフィックを調整して周期的水平ノイズを回避した後。

カメラの電源をオフにしてからオンにして再起動します

本カメラは、USBインターフェースを抜き差しせずに、+12Vを使用して再起動できるよう設計されています。つまり、+12Vをシャットダウンしてから再び電源を入れるだけで、カメラを再起動できます。この機能は、天文台でカメラを遠隔操作する際に非常に便利です。遠隔操作可能な電源を使ってカメラを再起動できます。遠隔操作の場合にUSBを再接続する方法を考慮する必要はありません。

複数の読み出しモードとカーブ

読み出しモード #0 (写真モード).

読み出しモード #1 (高ゲインモード)

読み出しモード #2 (スーパーフルウェルモード)

読み出しモード #3 (拡張フルウェル 2CMSIT、黄色のカーブ)

カーブは絶対量子効率(QE)を示します

複数の読み出しモードは、QHY 16ビットカメラ(QHY600/268/461/411)に固有のものです。  読み出しモードが異なると、ドライバーのタイミングなどが異なり、性能も異なります。これらの読み出しモードは現在、QHYCCD ASCOMカメラドライバー、SharpCap、N.I.N.A.でサポートされています。

読み出しモード #0 (写真DSOモード). このモードは、ほとんどのDSO撮影状況に適しています。このモードでは、ユニティゲインを気にする必要はありません。なぜなら、ゲイン0は16ビットセンサーにとって十分に優れているからです。ただし、ゲイン25とゲイン26の間でノイズの低下があります。

読み出しモード #1（ハイゲインモード）。 このモードは、一部の新しいデジタルカメラのネイティブISOの約2倍に相当し、iso800、iso3200などの非常に高いISO値でダイナミックレンジを大幅に向上させることができます。ハイゲインモードは、QHYCCD 16ビットカメラにこの改善を提供します。非常に暗い天体など、高ゲインで撮影する必要がある場合は、このモードを選択することをお勧めします。 QHY600/268/461のHGC/LGCの切り替えポイントは56であることに注意してください。つまり、このモードでは、ゲイン値を56以上に設定して、最大限に活用する必要があります。

読み出しモード #2（拡張フルウェルモード）。 画素サイズが3.76umのこれらのセンサーは、すでに印象的なフルウェル容量51ke-を備えています。それでも、QHYCCDは、革新的なユーザー制御可能な読み出しモード設定を通じて、51ke-を超えるフルウェル容量を実現する独自のアプローチを実装しました。拡張フルウェルモードでは、QHY600はほぼ80ke-の非常に大きなフルウェル電荷値を達成でき、QHY268はほぼ75ke-を達成できます。フルウェル容量が大きいほどダイナミックレンジが広がり、明るさの大きな変動が飽和しにくくなります。

読み出しモード #3（拡張フルウェルモード-2CMS). 一方 拡張フルウェルモード フルウェルが大きいと、ノイズも増えます。ご安心ください。2CMSモードは、2次サンプリングにより、同じフルウェル値とシステムゲインを維持しながら、読み出しノイズを約1.3倍低減できます。より大きなフルウェルが必要な場合は、モード#2のExtended Fullwellモードよりも、この2CMSモードをお勧めします。ちなみに、モード#2では、ゲイン25または26を使用する方が、ゲイン0を使用するよりも良いでしょう。

仕様