CMOS-Kameras der C3-Serie
In den C3-Kameras kommt die neueste Generation der Sony IMX CMOS-Sensoren zum Einsatz, die dank des Back-Illuminated-Designs und des sehr geringen Dunkelstroms eine außergewöhnliche Quanteneffizienz bieten. Trotz relativ kleiner Pixel liegt die Full-Well-Kapazität bei über 50 ke-. In Kombination mit der vollen 16-Bit-Digitalisierung, der perfekt linearen Reaktion auf Licht und dem außergewöhnlich geringen Ausleserauschen eignen sich diese Kameras sowohl für die ästhetische Astrofotografie als auch für die astronomische Forschung. Sensorformate von APS bis zum fotografischen Vollformat (24 × 36 mm) gewährleisten ein weites Sichtfeld und nutzen die Möglichkeiten der von Amateurastronomen am häufigsten verwendeten optischen Systeme optimal aus.
Das mechanische Design der C3-Serie astronomischer CMOS-Kameras wurde von den früheren CCD-basierten G3 Mark II-Kameras übernommen, wodurch die C3-Kameraserie mit einer Vielzahl von Teleskopadaptern, Off-Axis-Guider-Adaptern, Filterrädern, Ethernet-Adaptern, Guiding-Kameras usw. voll kompatibel ist.
Die umfangreiche Software- und Treiberunterstützung ermöglicht die Nutzung der C3-Kamera ohne die Notwendigkeit, in ein Softwarepaket eines Drittanbieters zu investieren, dank des mitgelieferten kostenlosen SIPS-Softwarepakets. ASCOM- (für Windows) und INDI-Treiber (für Linux) sowie Linux-Treiberbibliotheken werden mit der Kamera ausgeliefert und bieten die Möglichkeit, die C3-Kamera in eine Vielzahl von Kamerasteuerungsprogrammen zu integrieren.
Die C3-Kameras sind so konzipiert, dass sie mit einem Personal Computer (PC) zusammenarbeiten. Im Gegensatz zu digitalen Standbildkameras, die unabhängig vom Computer betrieben werden, benötigen wissenschaftliche Kameras einen Computer für die Betriebssteuerung, den Bilddownload, die Verarbeitung und die Speicherung usw.
C3-Kameras sind so konzipiert, dass sie über einen sehr schnellen USB 3.0-Anschluss an den Host-PC angeschlossen werden können. Während die C3-Kameras mit der älteren (und langsameren) USB 2.0-Schnittstelle kompatibel bleiben, ist die Zeit für den Bilddownload deutlich länger.
Die C3-Kameras sind mit Sony IMX-Rolling-Shutter-CMOS-Detektoren mit rückwärtiger Beleuchtung und quadratischen Pixeln von 3,76 × 3,76 µm ausgestattet. Trotz der relativ kleinen Pixelgröße übertrifft die Full-Well-Kapazität über 50 ke- die Full-Well-Kapazität von konkurrierenden CMOS-Sensoren mit viel größeren Pixeln und übertrifft sogar die Full-Well-Kapazität von CCD-Sensoren mit vergleichbarer Pixelgröße.
Die verwendeten Sony-Sensoren sind mit 16-Bit-ADCs (Analog-Digital-Wandlern) ausgestattet. Die 16-Bit-Digitalisierung gewährleistet eine ausreichende Auflösung, um den außergewöhnlichen Dynamikbereich des Sensors vollständig abzudecken.
Belichtungssteuerung
Die kürzeste Belichtungszeit der C3-Kameras hängt vom verwendeten Sensortyp ab:
C3-26000 kürzeste Belichtung ist 17,3 µs
C3-61000 kürzeste Belichtungszeit ist 19,5 µs
Es gibt keine praktische Begrenzung der maximalen Belichtungszeit, aber in der Praxis werden die längsten Belichtungszeiten durch die Sättigung des Sensors entweder durch einfallendes Licht oder durch Dunkelstrom begrenzt (siehe das folgende Kapitel über die Sensorkühlung).
Mechanischer Verschluss
Die C3-Kameras sind mit einem mechanischen Verschluss ausgestattet, der sehr wichtig ist, um unbeaufsichtigte Beobachtungen zu ermöglichen (vollständig robotergestützte oder nur ferngesteuerte Aufstellungen). Ohne den mechanischen Verschluss ist es nicht möglich, automatisch dunkle Bilder zu erfassen, die für eine korrekte Bildkalibrierung usw. erforderlich sind.
Der mechanische Verschluss in den C3-Kameras ist so zuverlässig wie möglich, die Anzahl der Öffnungs-/Schließzyklen ist praktisch unbegrenzt, da keine Oberflächen aneinander reiben. Der Preis für die hohe Zuverlässigkeit ist eine langsame Verschlussbewegung. Glücklicherweise ist der mechanische Verschluss nicht für die Belichtungssteuerung erforderlich, sondern nur für die Aufnahme von Darkframes und eventuell Biasframes - alle verwendeten CMOS-Sensoren sind mit einem elektronischen Verschluss ausgestattet.
Die Kamera-Firmware optimiert den Verschlussbetrieb, um unnötige Bewegungen zu vermeiden. Wenn eine Serie von Lichtbildern unmittelbar nacheinander aufgenommen wird, bleibt der Verschluss offen, um keine nennenswerte Verzögerung des Schließ-/Offen-Zyklus zwischen jedem Paar aufeinander folgender Lichtbilder einzuführen. Wenn das nächste Bild ein Dunkelbild oder ein Bias-Bild sein soll, schließt sich der Verschluss vor der Aufnahme des Dunkelbildes und umgekehrt - der Verschluss bleibt geschlossen, wenn eine Serie von Dunkelbildern aufgenommen wird, und öffnet sich erst vor dem nächsten hellen Bild. Wird bei geöffnetem Verschluss einige Sekunden lang keine Aufnahme gemacht (d. h. nach einer Belichtung mit einem hellen Bild), schließt die Kamera-Firmware den Verschluss, um den Sensor vor einfallendem Licht zu schützen.
Kühlung und Stromversorgung
Die geregelte thermoelektrische Kühlung ist in der Lage, den CMOS-Sensor je nach Kameratyp auf 40 bis 45 °C unter die Umgebungstemperatur abzukühlen. Die heiße Peltier-Seite wird durch Lüfter gekühlt. Die Sensortemperatur wird mit einer Genauigkeit von ±0,1 °C geregelt. Der hohe Temperaturabfall und die präzise Regelung gewährleisten einen sehr niedrigen Dunkelstrom bei langen Belichtungszeiten und ermöglichen eine korrekte Bildkalibrierung.
C3-Kameras sind in zwei Varianten erhältlich, die sich in der Kühlleistung unterscheiden:
Kameras mit Standardkühlung erreichen eine geregelte Temperaturdifferenz von bis zu 40 °C unter der Umgebungstemperatur.
Kameras mit erweiterter Kühlung können die Temperatur auf bis zu 45 °C unter der Umgebungstemperatur regulieren. Im Vergleich zur Standardvariante sind die Kameras mit verstärkter Kühlung aufgrund des größeren Kühlkörpers etwas größer, etwas schwerer und aufgrund der stärkeren Lüfter etwas lauter.
Eine gute Lagerung ist eine wichtige Vorbeugung gegen Tau und verlängert auch die Lebensdauer
Nach Gebrauch geben Sie die Kamera gleich in den TS Protect Case und geben Sie etwas Silica-Gel dazu. Während der Lagerung saugt das Silica-Gel die Feuchtigkeit aus der Kamera. Gleichzeitig wird das Eindringen der feuchten Raumluft verhindert. Durch die trockene Lagerung können sich bei gekühlten Kameras sogar die kleinen Trockentabletten teilweise regenerieren. Ihre Kamera oder Ihr Zubehör ist immer in optimalem Zustand für Sie bereit. Das Silica-Gel und den Koffer finden Sie in unseren Produktempfehlungen.
Die Kameras sind nicht luftdicht, wenn also die Kamera am Fernrohr verbleibt, ist sie der Feuchtigkeit ausgesetzt. Die kleine Menge an Trockenmittel in der Kamera kann den Sensor und die Innenseite des Schutzglases zwar für die Aufnahmedauer vor Feuchtigkeit schützen aber nicht für einen tagelangen Verbleib am Teleskop. Feuchtigkeitsprobleme können die Folge sein. Ein einfacher Trick ist, rund um den Okularauszug, an dem die Kamera anmontiert ist, eine Plastiktüte zu spannen und zwar so, dass keine Luft eindringen kann. In der Plastiktüte wird Silica-Gel in einer kleinen Stofftüte deponiert. Damit schaffen Sie auch am Teleskop eine "trockene Klimazone" für die Kamera. Damit können sie die Kamera auch mal für ein paar Tage am Fernrohr belassen für eine mehrtägige Aufnahmesession.
Mittel- und langfristig kann dadurch aber eine ordnungsgemäße Lagerung im luftdichten Koffer mit Silica-Gel nicht ersetzt werden.
Color oder Mono? Schwarzweiß-Kameras haben den Vorteil der höheren Empfindlichkeit und Auflösung gegenüber Farbkameras. Allerdings ist der Aufwand für ein farbiges Bild höher: Sie benötigen Farbfilter und ein Fiterrad.
