Xpírijensis astrofotografa

QHY10 – Binning, Gain, Offset, Noise, Light Response etc.

Publikováno 17/02/2012 | Autor: pavelpech

To get the best out of your new CCD camera it is very important to understand all the aspects and effects of various settings and to use the camera in the correct-most “mode”. Well, I have the camera already for few months, but I still wasn’t able to measure basic parameters and to find the best settings. I purchased the OSC CCD instead of a TEC cooled DSLR (for various reasons) knowing that I will be limited in some applications like capturing videos (frames for a video) or shooting star-trails. The main reason is simple – it takes 19 seconds to download a full scale image out of the camera. Therefore I decided to sacrifice color information and use the camera in 2×2 binning mode where the download time of a monochromatic image is half. This new “need” (actually I wonder if I could even catch some meteors or do limited time-lapse videos) and months of cloudy nights finally made me to thoroughly re-test the camera.

Let’s start with binning 2×2. In this mode I left the driver-Gain settings set to zero as I was able to easily saturate the pixels (reach 65535 ADU, limit of 16-bit ADC) and the Offset was OK at around 130. I used value of 130 that I previously used for bin 1×1 shooting. A single bias frame had average values around 1000 ADU. In this mode I measured following:

Binning 2x2 Gain = 0.83 Readout Noise = 12.74e- Total System Noise = 13.55e-

Then I did a light response test – linearity test to complete testing of this “normal” mode, see following chart.

Linearity test of QHY10 OSC CCD in bin2x2 mode

Because I plan on using this settings along with 10mm (all sky) objective lens for various applications (curiosity) I have “invented” a Force mode. It should be like a High-ISO mode known from DSLRs. It’s because I will not make longer sub-expositions than 30-45 seconds which means I can sacrifice a bit of the dynamic range. For this Force mode I set driver-Gain to 24 and Offset to 127 as at this combination I have got the best noise results and considered the signal increase of 50% to be enough (see the linearity graph – using the same light source, I will saturate the pixels in 4.5 seconds instead of in 6.5 seconds with driver-Gain set to zero). I measured following values for this Force mode:

Binning 2x2 Force Mode Gain = 0.57 Readout Noise = 12.39e- Total System Noise = 13.17e-

Then again, I did a light response test to complete testing of this “force” mode.

Linearity test of QHY10 OSC CCD in bin2x2 FORCE mode

To complete it all, I reverted to 1×1 binning mode. In the past (few months ago, when I got the camera) I ended on using driver-Gain set to 15 and Offset to 130. Now I re-tested the levels and decided to lower the driver-Gain a bit (in my first, second and 3rd light of this camera I had lot of gradients in the image, mainly present in the sensitive green channel, that I suspected were coming from not perfect flat field calibration frames – though vignetting was calibrated well, maybe a bit over). We’ll see if I find a workaround or a real correct-most way for flat calibrating an OSC camera (all the RGB pixels needs to stay within linear range in all four corners of the image – not too dark, and in the center of the image – not too bright).

In order to fully understand all the pixels under the Bayer mask I split my raw data into four planes (p1, p2, p3 and p4) representing Red, Green1, Green2 and Blue channels respectively. For every channel I measured its noise characteristics:

Binning 1x1

RED Gain = 0.72 Readout Noise = 8.30e- Total System Noise = 8.74e-

GREEN1 Gain = 0.73 Readout Noise = 9.90e- Total System Noise = 10.14e-

GREEN2 Gain = 0.73 Readout Noise = 9.83e- Total System Noise = 10.13e-

BLUE Gain = 0.72 Readout Noise = 8.28e- Total System Noise = 8.86e-

Ultimately I ended capturing data for light response tests to check linearity of all four color planes for QHY10 OSC CCD with driver-Gain set to 13 and Offset to130 and 1×1 binning mode.

Linearity test of QHY10 OSC CCD, binning 1x1

All the settings now looks really good to me (the used EL-panel was a bit “reddish” but that should not have any impact on the curves/lines). I will finally need some clear-sky nights to check it all out, step by step.

Rubriky: Articles in ENGLISH, Technika, recenze | Napsat komentář

Atik 314L+ CCD camera short-handed review

Publikováno 10/02/2012 | Autor: pavelpech

Finally, after imaging with this CCD camera for more than two years, I decided to write some short review of this master-piece. I have focused on the main parameters like light response, gain, readout noise, dark current, TEC cooling tests etc.

Basic Parameters

Weight (without 1.25” nosepiece) – 407 grams. Body – 11cm diameter, round. Backfocus a hair over 12mm . Attachment over T-threads (3mm deep, M42x0.75P). Download time 1.9 seconds for 1×1 image, 0.8 seconds for binning 2×2 and about 0.5 seconds for 3×3 (USB 2.0). Maximum power consumption 14W (about 1.16A) with TEC on 100%. Minimum power consumption 5W (about 400mA).

Set-Point Cooling Test

Ambient temperature was 20.6°C when I started a set-point cooling test. This test was done in order to show how well the cooling works (unlike of QHY cameras) and how it normally should behave. The CCD chip was at 22.4°C before I turned the cooling on. Following chart shows how straightforward the cooling is. It took a bit over 2 minutes to reach -5°C with +-0.1°C immediate regulation. The camera was drawing around 920mA with TEC power at 78%. Without TEC cooling, the camera was drawing around 400mA (5W). Maximum temperature delta (from ambient, in a stable laboratory environment) 29.8°C.

Atik 314L+ Set-Point Cooling Test

Camera Gain and Full Well Capacity Measurement

In order to measure the camera gain with highest possible precision I decided to take a set of five Flats for every point in the chart shown below. This resulted into 4 computed values that were averaged to minimize possible deviation. I have used the approach described by Craig Stark in his SNR talks – Measuring your Camera.

Atik 314L+ System Gain, Full Well Capacity

Result? Gain 0.26e- with reachable maximum ADU of 65535 (16-bit ADC) means that Full-Well capacity of a single pixel is about 17084e- (every pixel can accommodate that many electrons before it saturates).

Linearity Test

Atik 314L+ Light Response Test

The CCD camera ADC settings (gain < 1 e-/ADU) essentially sacrifices dynamic range (that is on the other side limited by the FWC of the CCD chip) and this brings many positives. First, the CCD camera is truly linear within almost whole range (up to over 60000 ADU). The rule is simple – proportionally longer exposition must give proportionally higher signal value provided the chip illumination is constant.

Dark Current Measurement

Unfortunately, the longest dark frame that I found on my hard drive was only 5 minutes long (the Light frames from camera doesn’t have to be calibrated on dark current at all). The longer dark frame we have, the higher precision we can reach. I have computed a mean value of a dark frame to be about 266.750968907 ADU. Subtracting a mean of a bias frame (265.847268273) from a mean of a dark frame gives us 0.9 ADU or more precisely 0.23496216484 electrons. Therefore during 5 minutes (300 seconds) the camera average intensity went up by 0.9 ADU which means by 0.0007832 electrons per second. Pretty low number Do not calibrate your Light frames taken with this camera for dark current or you introduce lot more noise than you may ever remove. Calibrating with Bias frame is sufficient (along with either dithering during your imaging session or removing the few hot-pixels with a hot-pixel map). This holds true for CCD temperature below zero degrees of Celsius. This particular dark current measurement test was conducted at -5 °C.

Readout Noise Test

From a point of view of a keen narrow band imager (me) this parameter is the most important because it’s inevitable to avoid this kind of noise (you simply have to readout the data from camera many times). The only way how to live with these-days noisy cameras (all “low-noise” cameras with around 10e- of RN (BTW in the past the good standard was around 15e- therefore 10e- seems as low-noise) which is the majority of KAF-8300 based cameras, is to make as long subexposition as possible (not discussing you will probably be limited by the wideness of your narrow band filter unless you have 3nm which is simply the best and far superior to 5 or 7nm). Atik 314L+ is a rare exception of unbelievably low noise which opens doors for reaching of new horizons. This means that you can reach the very limits of narrow band imaging. Example: Full Moon, landscape covered with snow, SQM-L being only around 18 at zenith, shooting over 3nm narrow OIII filter with low readout noise CCD camera. My test showed that I can limit the exposition to say only 5-6 minutes with still capturing useful data. No other combination (camera + filter) could do that at such adverse imaging conditions. With regards to LRGB imaging with F/4.3 telescope, the ultra low readout noise allows doing only 2 minute long subs in L and about 3 minutes in RGB. Shooting longer subs doesn’t bring almost anything while with more (though shorter) subs you can more effectively decrease the overall noise by stacking more images. Simplified rule for Atik 314L+ is that if your background ADU is over 900, then it doesn’t make any sense to go for a longer sub and vice versa.

In the past, I have written a computer script (in Octave/Matlab) that automatically computes readout noise of your CCD camera from your raw calibration data (base rule using 5 Flats and 10 Biases in order to be able to compare various CCD cameras from various manufacturers against each other using the same approach to get reasonable numbers).

This script says that my Atik 314L+ has gain 0.25945 e-/ADU which is pretty close to 0.26069 computed the hard way of covering whole range of ADU values and doing regression analysis (note the equation “f(x) = ” in the Camera Gain measurement chart above). It’s much simpler and equally precise, your flats only needs to be in the linear range (every CCD camera should be linear in a range of 25000-35000 ADU).

Here’s complete output log of my script testing of this particular CCD camera:
reading BIAS frame bias_m05_1x1-001.tiff reading BIAS frame bias_m05_1x1-002.tiff reading BIAS frame bias_m05_1x1-003.tiff reading BIAS frame bias_m05_1x1-004.tiff reading BIAS frame bias_m05_1x1-005.tiff reading BIAS frame bias_m05_1x1-006.tiff reading BIAS frame bias_m05_1x1-007.tiff reading BIAS frame bias_m05_1x1-008.tiff reading BIAS frame bias_m05_1x1-009.tiff reading BIAS frame bias_m05_1x1-010.tiff reading FLAT frame flat_m05_E-001.tiff and FLAT frame flat_m05_E-002.tiff gain#1 = 0.25938 reading FLAT frame flat_m05_E-002.tiff and FLAT frame flat_m05_E-003.tiff gain#2 = 0.25947 reading FLAT frame flat_m05_E-003.tiff and FLAT frame flat_m05_E-004.tiff gain#3 = 0.25911 reading FLAT frame flat_m05_E-004.tiff and FLAT frame flat_m05_E-005.tiff gain#4 = 0.25986 Gain = 0.25945 reading BIAS frame bias_m05_1x1-001.tiff StdDev#1 = 14.37790ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-002.tiff StdDev#2 = 14.38796ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-003.tiff StdDev#3 = 14.44190ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-004.tiff StdDev#4 = 14.47727ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-005.tiff StdDev#5 = 14.37214ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-006.tiff StdDev#6 = 14.42228ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-007.tiff StdDev#7 = 14.45198ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-008.tiff StdDev#8 = 14.48421ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-009.tiff StdDev#9 = 14.46259ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-010.tiff StdDev#10 = 14.42623ADU StdDev = 14.43045ADU Readout Noise = 3.74405e- reading BIAS frame bias_m05_1x1-001.tiff StdDev#1 = 15.34833ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-002.tiff StdDev#2 = 15.32024ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-003.tiff StdDev#3 = 15.27717ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-004.tiff StdDev#4 = 15.22107ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-005.tiff StdDev#5 = 15.28587ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-006.tiff StdDev#6 = 15.28719ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-007.tiff StdDev#7 = 15.29010ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-008.tiff StdDev#8 = 15.41912ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-009.tiff StdDev#9 = 15.26974ADU reading BIAS frame bias_m05_1x1-010.tiff StdDev#10 = 15.22385ADU StdDev = 15.29427ADU Total System Noise = 3.96817e-CCD Camera Measurement: ----------------------- Gain = 0.26 Readout Noise = 3.74e- Total System Noise = 3.97e-

If you are interested in your CCD camera’s readout noise measurement, just provide 5 Flat fields and 10 Bias frames (everything with cooling on) that you already have on your hard drive to me for download or contact me at my personal e-mail address.

Future?

Today, there’s finally a superior CCD camera to Atik 314L+ named Atik 428 EXM using new generation Sony ExView HAD II technology CCD chip (ICX674) with smaller pixels (4.54) and still much higher QE (quantum efficiency) that seems to be over 40% higher in both H-a and SII lines compared to Atik 314L+ with ICX285 !!! A must have for me next time… or a ICX694 based camera that will be most probably very expensive, but really cool I’ll wait for the manufacturer having lowest readout noise camera with such a CCD (it’s not only question of the CCD itself, it’s MAINLY question of how the manufacturer messes up his electronics).

Few Atik CCD camera boxes in the background

Noticed the 4 camera boxes from Atik? Am I Atik loyal customer? Maybe. I do not care what is your name, I care for the best quality, period.

To complete the report, I should show some images taken with this camera. Last year, my best image was M97 taken with 6” achromatic refractor. In my opinion it’s comparable to those taken with 1.2 meter telescopes as I was leveraging the thickness of Astrodon filters.

UPDATE: the only drawback of ICX285 (that is the CCD chip used in Atik 314L+) is its size, Type 2/3, having diagonal only 11.02mm. With 1.4Mpix resolution of 1391×1039 pixels it puts high demand on focus and autoguiding in order to present your images in 1:1 scale. On the other hand, it’s usefull for small targets and because of its low noise it allows for lucky imaging (taking sequences of thousands of images with subexposition of 5-10 seconds) and therefore it’s also suitable for long focal length telescopes (6.45um pixels are generally OK for all kind of telescopes).

Rubriky: Articles in ENGLISH, Technika, recenze | 5 komentáře

Současné CCD kamery pro fotografování DSO, stručný přehled

Publikováno 05/02/2012 | Autor: pavelpech

Astropis_special_2011 Většina fotografů noční oblohy dříve či později dospěje k názoru, že nastal ten pravý čas pro výměnu digitálního fotoaparátu (obvykle DSLR značky Canon) za nějakou CCD kameru speciálně určenou pro astronomické použití. V tomto článku bych rád zmínil dnes nejběžnější CCD kamery s ohledem na CCD čip, který používají, neboť ten je „srdcem“ vybrané kamery (v našem kontextu ekvivalent fotoaparátu) a určuje základní charakteristiku a parametry daného výrobku. Zbytek „těla“ CCD kamery je tvořen zejména elektronikou a mechanikou, jejíž kvalita a spolehlivost určuje další významné parametry (přičemž ty základní, dané použitým CCD čipem, může v principu jen zhoršit) a má vliv na konečnou spokojenost zákazníka.

Přesto, že je dnes na trhu poměrně mnoho konkrétních CCD kamer (odhadem zcela jistě přes pět set), ne všechny jsou ovšem určeny na focení DSO (jsou zde kamery pro planetární fotografii nebo tzv. pointační kamery), je výběr omezen pouze na pár desítek různých CCD čipů. Různí výrobci CCD kamer pochopitelně používají „stejné“ čipy, které většinou pocházejí z dílny firem Kodak nebo Sony. Výjimkou jsou čipy od firem Fairchild, E2V, Hamamatsu či Atmel. Někteří výrobci CCD kamer mají bohužel své portfólio produktů omezeno třeba jen na čipy od firmy Kodak. Na druhou stranu každý z výrobců se snaží zákazníkovi nabídnout nějakou unikátní vlastnost, vymoženost a tím jej motivovat k nákupu svého výrobku. Naneštěstí zde platí, že co fotograf, to jiný názor nebo spíše jiné názory či požadavky na kameru, což v důsledku vede k tomu, že vlastně není moc z čeho vybírat. Pokusme se tedy alespoň podívat na dnes běžně dostupné čipy a kamery, o kterých má smysl s ohledem na focení DSO v dnešní době vůbec uvažovat.

Sony ICX274AL
Specifikace: velikost uhlopříčky 8.923mm (1/1.8“), rozlišení 1620×1220 pixelů o čtvercové velikosti 4.4um, Progressive Scan CCD
Kamery: Atik 320E (989 EUR)

Tento CCD čip bývá někdy použit i v pointačních či planetárních kamerách a svoji velikostí a cenou se pohybuje na pomezí dnešních pointačních kamer a kamer již použitelných k focení DSO. K focení DSO je vhodné i tento čip chladit TEC článkem na stabilní teplotu pod bod mrazu. Čip se vyznačuje zanedbatelným temným proudem, minimálním množstvím hot-pixelů, solidní kvantovou účinností ve spektru od 400 do 650nm s maximem na 500nm a především snad úplně nejnižším vlastním čtecím šumem.

Atik 320E – požadavky na focení DSO splňuje v podstatě jen kamera od tohoto výrobce. Kamera má 16 bitový A/D převodník, spojení přes USB 2.0, váhu 350 gramů, spotřebu 0.8A/12V, backfocus 13mm, ST-4 autoguider port, TEC chlazení (bez možnosti nastavení a regulace teploty, pouze cca 25°C pod teplotu okolí) a především unikátně nízký čtecí šum kolem 3e-. Tělo je kruhového profilu o průměru 11cm. Kamera je vhodná jak pro LRGB, tak pro úzkopásmové focení i když je její kvantová účinnost v čáře Ha a SII již poměrně nízká (což na druhou stranu znatelně „zachraňuje“ nízký čtecí šum). Rovněž se hodí jak pro focení větších mlhovin (za podmínky focení přes teleobjektiv či dalekohled s velmi krátkou ohniskovou vzdáleností, třeba jen 200-400mm) tak k focení technikou zvanou lucky-imaging, tedy focení subexpozic o délce pouze několik vteřin přes velký dalekohled s delším ohniskem na kvalitní montáži (bez pointace), kdy lze „dosáhnout“ i na planetární mlhoviny či malé galaxie. V případě lucky-imaging a ohniska delšího jednoho metru lze výjimečně uvažovat i o barevné verzi čipu.

Sony ICX285AL
Specifikace: velikost uhlopříčky 11mm (2/3“), rozlišení 1392×1040 pixelů o čtvercové velikosti 6.45um, Progressive Scan CCD
Kamery: Apogee Ascent A285 (2895 USD), Atik 314L+ (1282 EUR), FLI MLx285 (4995 USD), Opticstar DS-145M ICE (1249 GBP), Orion StarShoot Deep Space Monochrome Imager III (momentálně v akci za 1000 USD, dříve 1200 USD), Starlight Xpress SXVR-H9 (2070 EUR)

Tento CCD čip je snad to nejlepší momentálně snadno dostupné z malých CCD čipů od firmy Sony, alespoň do té doby, než se na trhu (snad již brzy, do roka?) objeví EXview HAD CCD II čip, třeba ICX674 nebo lépe ICX694. Vyznačuje se zanedbatelným temným proudem, minimálním množstvím hot-pixelů, velmi solidní kvantovou účinností ve spektru od 400 do 770nm s maximem na 500 až 550nm. Stejně jako jeho „menší bráška“ má neuvěřitelně nízký vlastní čtecím šum.

Atik 314L+ – kamera od tohoto výrobce je nejen úplně nejlevnější, ale obsahuje i velmi kvalitní elektroniku, díky které zůstává hodnota čtecího šumu pod 4e-. Kamera má 16 bitový A/D převodník, spojení přes USB 2.0, váhu 400 gramů, spotřebu 0.8A/12V, backfocus 12mm, ST-4 autoguider port, TEC chlazení (s možností nastavení a regulace teploty o cca 27°C pod teplotu okolí). Tělo je kruhového profilu o průměru 11cm. Kamera je vhodná jak pro LRGB a úzkopásmové focení, tak má dokonce i „nějakou“ účinnost v blízkém IR spektru. Díky vysoké kvantové účinnosti a velmi nízkému šumu lze s kamerou fotit opravdu velmi krátké subexpozice. Dokonce v případě LRGB a dalekohledu o světelnosti F/4.3 se jeví jako optimální délka subexpozice pouze 2-3 minuty (s ohledem na úroveň pozadí podle toho, na jakém místě fotíme či zda máme v cestě ještě LPS/CLS filtr). Při úzkopásmovém focení platí vždy pravidlo, že čím delší subexpozice, tím lépe, ovšem tato kamera (tento čip) je unikátní výjimkou. Experimentálně se mi podařilo v nejhorších podmínkách (měsíc v úplňku, focení na sněhu, SQM-L zenit oblohy 18.28, focení přes 3nm úzký OIII filtr) stanovit, že nemá smysl v takovýchto podmínkách použít delší subexpozici než 6 minut (nic bych nezískal, naopak, budu-li mít více dílčích snímků, tak více potlačím výsledný šum v obraze zprůměrováním). S 5nm filtrem či běžnou CCD kamerou s šumem 8e- by focení na takovéto obloze zcela postrádalo smysl. Úzkopásmově s kamerou fotím 10 minutové expozice. Kamera se hodí tedy na všechny astronomické či astrofotografické aplikace, pro krátká i dlouhá ohniska, pro již zmíněnou techniku focení lucky-imaging, tedy focení subexpozic o délce pouze několik vteřin přes velký dalekohled s delším ohniskem na kvalitní montáži (bez pointace), kdy lze „dosáhnout“ i na malé planetární mlhoviny či galaxie. Prozatím se jedná o kameru, kterou mohu jako snad jedinou s klidným svědomím doporučit úplně každému zájemci o astrofotografii. Kamera má totiž jen jeden nedostatek – malý CCD čip a málo pixelů (1.2 megapixelů).

Orion StarShoot Deep Space Monochrome Imager III – moje úplně první CCD kamera byla verze II od tohoto výrobce. Ačkoli čip, který obsahovala, byl jedním z těch výborných, tak elektronika kamery nebyla na vysoké úrovni. Ve snímcích bylo dost vysoké množství šumu (Fixed Pattern Noise) a kamera dokonce někdy i špatně vyčetla obraz. S verzí III mám minimální zkušenost, ovšem syrová kalibrační data (Bias), která jsem obdržel, ukazovala opět na problém s čistotou elektroniky. Jakoby čtecí šum byl bohatě přes 8e- (spíše 10e-). Kameru bych tedy nedoporučoval.

Apogee, FLI, Opticstar, Starlight Xpress – jediná konkurence s tímto čipem je kamera od firmy Finger Lakes Instrumentation, FLI, která je na nejvyšší technické úrovni, ovšem i za „bezkonkurenční“ cenu.

Kodak KAF-8300
Specifikace: velikost uhlopříčky 22.5mm, rozlišení 3326×2504 pixelů o čtvercové velikosti 5.4um, Full Frame Readout CCD
Kamery: Apogee Alta U8300 (v akci od 3995 USD), Atik 383L+ (1904 EUR), FLI ML8300 (od 3495 USD), Moravské Přístroje MII G2-8300 (od 2349 EUR), Orion Parsec 8300M (momentálně v akci za 1800 USD, dříve 2000 USD), QHY9 (2195 EUR), QSI 683 (od 3495 USD), SBIG ST-8300M (1995 USD), Starlight Xpress SXVR-H18 (2385 EUR)

Snad nejpopulárnější CCD čip dnešních CCD kamer lákající zákazníky na potenciální „rozlišení“ 8.3 megapixelů (podle zvyku z vývoje digitálních fotoaparátů, že čím více megapixelů, tím lépe) vyznačující se poměrně nízkou cenou a dostupností, což má za následek, že je opravdu z čeho vybírat. Snad každý výrobce CCD kamer má kameru s tímto čipem ve své nabídce. Zároveň se liší různou formou o nějakou přidanou hodnotu, speciální vlastnost či vymoženost. Vlastní CCD čip má relativně nízký temný proud (přesto je oproti Sony senzorům řádově vyšší) a je vhodné čip chladit minimálně na úroveň -20°C. Na to, že se jedná o Kodak čip, má stále rozumné množství hot-pixelů a hlavně solidní kvantovou účinnost (alespoň tedy monochromatická verze senzoru) ve spektru od 400 po 700nm (QE > 40%) s maximem kolem 550nm (QE cca 55%). Senzor se vyrábí s tzv. mikročočkami, pouze ve verzi Class 1 (takže oficiálně nemá žádné „vadné“ sloupce), má silnou ochranu proti přetečení náboje (ABG, Anti-Blooming Gate), ale poměrně nízkou tzv. Full-Well kapacitu pixelu (kolem 25 tisíc elektronů) díky čemuž je problematické využít plný potenciál čipu při vyšším binningu než 1×1 s ohledem na nastavení zisku příslušné kamery. Na druhou stranu, díky malým pixelům a jejich vysokému počtu je čip univerzálním pro mnoho různých dalekohledů a ohniskových vzdáleností, přičemž u těch kratších dokáže excelovat, zejména na světelném astrografu (při focení na F/3 je možné po několika hodinách opravdu dobře proexponovat malé pixely čipu a opravdu využít celých 8 megapixelů). Tento CCD čip, spolu s dalšími KAF senzory částečně trpí tzv. „Ghosting“ efektem neboli RBI (Residual Bulk Image), který se projevuje tím více, čím více je senzor chlazen a zejména je patrný v okolí jasných hvězd při snímání technikou ditheringu. Zásadní poučení, jak tento vliv u všech kamer omezit či úplně eliminovat (kromě kamer FLI, které mají vlastní zabudovanou technologii), je nikdy nefotit např. Flat-Field kalibrační snímky před focením vlastních Light snímků, ale vždy až po nich. Určitou nevýhodou je velikost čipu – ani úplně malý, ale ani velký, což způsobuje nekonečné spekulace na téma velikosti použitelných filtrů pro monochromatickou verzi kamery. Budou 1.25“ filtry stačit? Odpověď záleží na mnoha faktorech. Výrobci filtrů používají různě tlusté objímky (liší se třeba o 0.3 až 0.5mm a to již hraje roli). Zásadní ovšem je, jak daleko je umístěn filtr (obvykle ve filtrovém kole) od povrchu CCD čipu. V principu lze říci, že kamery s integrovaným filtrovým kolem mají větší šanci na použití pouze 1.25“ filtrů (nebo 31mm filtrů bez objímky) bez zásadní vinětace (tedy takové, která by nešla odstranit kalibrací). Pochopitelně záleží i na světelnosti optické soustavy. Externí filtrová kola a světelnější dalekohledy (než např. F/5) nutně vyžadují filtry o velikosti 36mm. Při úvaze, která kamera od kterého výrobce je pro mě nejlepší, je dobré zvážit i existenci kompletního řešení (tj. mít možnost na umístění alespoň sedmi filtrů do filtrového kola, protože neustálá výměna sad je nekonečně otravná). Naštěstí je dnes na trhu několik různých filtrových kol, která jsou díky univerzálnímu připojení přes T-závit použitelná i pro kamery od jiných výrobců. Snad posledním faktorem by mohl být čas nutný ke stažení obrazu z kamery.

Apogee Alta U8300 – kamery umožňují TDI. Experimentálně naměřený čtecí šum 8.88e-.

Atik 383L+ – slušná elektronika, poměrně nízká cena, příslušenství OAG a EFW2 prodávané i jako „set“. Experimentálně naměřený čtecí šum 10.50e-.

FLI ML8300 – unikátní Anti-Ghosting technologie, rychlé a výkonné chlazení, ultra rychlé stažení obrazu do PC a to vše při standardním čtecím šumu. Experimentálně naměřený čtecí šum 10.33e-.

Moravské Přístroje MII G2-8300 – možnost jak interního, tak externího filtrového kola s až 10 pozicemi (konečně) pro 36mm filtry. Unikátní možnost vkládat tzv. Clip filtry do EOS adaptéru (osobně doporučuji používat pouze spojení přes T-závit). Snad nejlepší elektronika vůbec. Experimentálně naměřený čtecí šum 7.7e-.

Orion Parsec 8300M – externí filtrové kolo nevhodných parametrů (nutnost 2“ filtrů na jakékoli, byť jen trochu světelnější sestavě). Experimentálně naměřený čtecí šum 10.82e-.

QHY9 – kvalita mechanického zpracování externího filtrového kola je na nízké úrovni. Nutnost 2“ filtrů. Doporučené nastavení A/D převodníku kamery je GAIN=51, OFFSET=107. Experimentálně naměřený čtecí šum v náhodném rozsahu od 13e- po 11e- s extrémem 8e-.

QSI 683 – nová verze oproti „rodině“ 583 kamer QSI zlepšuje rychlost stažení obrazu do PC z věčně trvající na rozumně akceptovatelnou. Rovněž mírně zlepšuje chlazení a novinkou je 8 poziční filtrové kolo. QSI kamery mají jako unikátní vymoženost integrovaný OAG (Off-Axis Guider Port) či interní filtrové kolo umístěné absolutně nejblíže čipu, jak to jen jde, ze všech výrobců kamer s tímto čipem. Experimentálně naměřený čtecí šum 9.02e-.

SBIG ST-8300M – velmi nízká cena samotné kamery, přitom je kvalitní a na vysoké úrovni (ověřená konstrukce z dřívějších modelů, ovšem tentokrát bez interního guide-čipu). Bohužel, s přidáním hezkého 8 pozičního filtrového kola pro 36mm filtry, zaplacením dovozu, cla a DPH zcela zanikne finanční motivace. Potenciální reklamace se kvůli poště do a ze zámoří může protáhnout na mnoho týdnů. Experimentálně naměřený čtecí šum 8.56e-.

Starlight Xpress SXVR-H18 – drahá kamera bez zvláštních vlastností (kromě svého válcového tvaru). Experimentálně naměřený čtecí šum 12.28e-.

Kodak KAI-4022
Specifikace: velikost uhlopříčky 21.49mm, rozlišení 2048×2048 pixelů o čtvercové velikosti 7.4um, Interline Readout CCD
Kamery: Apogee Alta U4000 (5995 USD), Apogee Ascent A4000 (4750 USD), Atik 4000 (3079 EUR), FLI ML4022 (5495 USD), Moravské Přístroje MII G2-4000 (od 2915 EUR), QSI 540 (od 4295 USD), SBIG STL-4020 (Class2 – 5995 USD), Starlight Xpress SXVR-H16 (3240 EUR)

I tento čip lze zahrnout mezi možnosti pro výběr nové CCD kamery (obzvlášť jeho monochromatickou verzi s úmyslem používat 1.25“ filtry), pokud nevadí čtvercový formát obrazu a poměrně vysoká cena kamer. Osobně bych dal ale nejspíš přednost čipu KAF-8300, který má po všech stránkách lepší parametry a vlastnosti nebo KAI-11002ME, který má sice parametry podobné či dokonce horší, ale je mnohonásobně větší a není už v konečném důsledku zas o tolik dražší. KAI čip netrpí problémem zvaným RBI a pokud má kamera i mechanickou závěrku (kterou sice v principu nutně „k životu“ nepotřebuje), jedná se o komplexní výrobek.

Kodak KAI-11002ME
Specifikace: velikost uhlopříčky 43.62mm, rozlišení 4008×2672 pixelů o čtvercové velikosti 9um, Interline Readout CCD
Kamery: Atik 11000 (4499 EUR), FLI ML11002 (od 6495 USD), FLI PL11002 (od 6995 USD), Moravské Přístroje MII G3-11000 (od 4595 EUR), QHY11 (3995 EUR), SBIG STL-11000M (Class 2 aktuálně v akci od 4995 USD), Starlight Xpress SXVR-H35 (4950 EUR)

Tento Full-Frame čip (36x24mm) je zatím „absolutně nejhorším“ z továrny firmy Kodak, o kterém vím. Nejhorším parametrem je velikost temného proudu. Proto je nejdůležitějším parametrem CCD kamery s tímto čipem chlazení a věřím, že mít možnost chladit čip třeba na -100°C, tak by to vedlo k o poznání lepším výsledkům. Počet hot-pixelů je rovněž astronomický. Nelinearita pole je markantní a kdo takový obraz nečeká (je třeba zvyklý na krásně čistý obraz z čipů Sony), může se domnívat, že jde o vadný kus. Nicméně pokud se podaří nasnímat vhodně dlouhý (tj. dlouhý jak jen to jde) Light snímek, začíná mít focení smysl. Základem úspěchu je totiž precizní kalibrace, použití Master Darku složeného z alespoň 30 Single Dark snímků (lépe padesáti, což může člověk fotit třeba i desítky hodin, někde v temné místnosti). Dále použití ditheringu při focení notně přispívá k eliminaci zbytků po hot-pixelech, které ne všechny lze efektivně odstranit aplikací korekce temného proudu a dále k eliminaci vadných sloupců (k tomu je někdy nutné použít i speciální softwarové metody či externí pomocné programy). Čip KAI-11002ME se vyrábí jako Class 0, 1, nebo 2. Class 2 znamená, že čip může obsahovat maximálně dva tzv. „Defect Columns“, tedy vadné sloupce. Vada se opravuje interpolací hodnot z okolních sloupců (proto v barevné verzi senzoru snad není jiná možnost než koupit Class 0, resp. barevný Kodak KAI senzor raději nekupovat vůbec). Přes všechny zmíněné nedostatky má tento čip také pár výhod. Čip má slušnou Full-Well kapacitu, takže se vyplatí dělat dlouhé subexpozice už s ohledem na to, že vlastní čtecí šum je vysoký (dán kombinací mnoha faktorů). Jako KAI senzor netrpí problémem RBI. Když je na něj člověk „hodný“ a poctivě kalibruje a snímá, tak se mu odmění nakonec hezkým obrazem. Zásadní výhoda čipu je jeho obrovská velikost a přitom dnes již za dostupnou cenu. Pochopitelně Full-Frame (36x24mm veliký) čip vyžaduje precizní optiku a nabízí široká zorná pole nebo „lapání“ fotonů velkými pixely, které v režimu hardwarového binningu 2×2 mají úctyhodných 18um. Tím se taková velká kamera hodí k velkému dalekohledu a dlouhému ohnisku. Já jsem si například osobně kameru s tímto čipem pořídil (MII G3-11000) právě proto, že umožňuje se dostat zase o kousek dále. Oproti mé původní kameře mám teď 14.3x větší sběrnou plochu a tak mi ani nevadí, že kvantová účinnost tohoto čipu je poměrně bídná (v Ha čáře pouhých cca 31% o SII raději nemluvě), protože počet nachytaných fotonů je řádově vyšší (sbírám je větší plochou). Dále to vylepšuji tak, že se snažím fotit dalekohledem s co největší aperturou. Na LRGB obrázky by se mělo jednat dnes stále o jednu z nejlepších kamer, ač je tento senzor na světě již dlouhou dobu.

Moravské Přístroje MII G3-11000 – nově existuje ke kameře i externí filtrové kolo na sedm kulatých 50mm filtrů (včetně bezobjímkových). Experimentálně naměřený čtecí šum 8.73e-.

QHY11 – experimentálně naměřený čtecí šum 10.91e-.

SBIG STL-11000M – lety praxe ověřená a zcela funkční CCD kamera s integrovaným pointačním čipem (nevýhodou je omezení kompozice a nutnost rotátoru kamery pro nalezení pointační hvězdy, podobně jako při pointaci přes OAG, dále pak potřeba vysoce přesné montáže při pointaci přes úzkopásmový filtr). Velmi pomalý přenos obrazu do PC. Experimentálně naměřený čtecí šum 8.94e-.

Kodak KAI-16000
Specifikace: velikost uhlopříčky 43.62mm, rozlišení 4872×3248 pixelů o čtvercové velikosti 7.4um, Interline Readout CCD
Kamery: Apogee Alta U16000 (od 7645 USD), Apogee Ascent A16000 (od 5995 USD), FLI ML16000 (od 7195 USD), Starlight Xpress SXVR-H36 (5850 EUR)

Tento Full-Frame čip (36x24mm) má na rozdíl od KAI-11002ME menší pixely, tj. 7.4um místo 9um, čímž má na stejné ploše celkem 16 megapixelů místo 11. Kvantová účinnost tohoto čipu je tedy ještě o něco nižší než u KAI-11002ME. Jediný lepší parametr je mnohem nižší temný proud. Jelikož je ale stejně nutné provádět Dark Frame kalibraci, nepovažuji tento faktor za významný. Naopak vidím jako nevýhodu velikost souboru a objem dat, delší dobu nutnou ke stažení souboru z kamery do PC a navíc neznám optiku (ale určitě existuje, jen v trochu nadstandardní finanční úrovni), která by rozumně dokázala vykreslit takto malý detail tak daleko od středu optické osy, aby mělo smysl fotit na plné rozlišení čipu (v binningu 1×1).

Kodak KAF-16803ME
Specifikace: velikost uhlopříčky 52.18mm, rozlišení 4096×4096 pixelů o čtvercové velikosti 9um, Full Frame Readout CCD
Kamery: Apogee Alta U16M (v akci od 9895 USD), FLI ML16803 (9995 USD), FLI PL16803 (od 10495 USD), Moravské Přístroje MII G4-16000 (od 7309 EUR), SBIG STX-16803 (11875 USD)

Jak veliký je Veliký? 36.9×36.9mm. Tento opravdu velký CCD čip je jedním z nejčastěji používaných čipů v kamerách pracujících na profesionálních observatořích. KAF-16803ME má nízký temný proud, poměrně slušnou kvantovou účinnost a celkově je jedním z nejlepších čipů Kodak. Snad jediná nevýhoda je už právě jeho velikost, kdy jako filtry je vhodné použít opravdu již čtvercové filtry s rozměrem hrany 50mm, neboť kruhové s průměrem 50mm na krajích 100% vinětují a je třeba obraz notně oříznout (potom ztrácí takto velký čip smysl). Čtvercové 50mm filtry bývají neskutečně drahé. Rovněž filtrové kolo je masivní, velké a těžké (spolu s kamerou, rotátorem atd.). Kamera s tímto čipem se opravdu hodí již na velký dalekohled do observatoře. Posledním problémem je najít ke kameře dokonale kreslicí optiku, což splňuje z „levných“ dalekohledů snad jen Takahashi FSQ s vylepšeným okulárovým výtahem.

Moravské Přístroje MII G4-16000 – Experimentálně naměřený čtecí šum 8.39e-.

Sony ICX413AQ
Specifikace: velikost uhlopříčky 28.4mm (1.8“), rozlišení 3032×2016 pixelů o čtvercové velikosti 7.8um, Frame Readout Color CCD
Kamery: Opticstar DS-616XL (999 GBP), Orion StarShoot Pro V2.0 Deep Space Color CCD Camera (1200 USD), QHY8L (1295 EUR)

Tento senzor velikosti APS (o něco větší, než APS-C v DSLR značky Canon) je levnou a barevnou alternativou pro začínající astrofotografy, kteří většinou přecházejí z DSLR. Senzor se vyznačuje poměrně dobrou citlivostí, nízkým šumem a nízkým temným proudem. Vzhledem k obrovským pixelům (díky Bayerově barevné masce lze téměř tvrdit, že jeden pixel je vlastně 15.6um veliký) je kamera vhodná zejména pro dlouhá (větší než jeden metr) a velmi dlouhá ohniska. Na krátkém ohnisku dochází k tzv. podvzorkování obrazu (Image Undersampling) a enormní ztrátě detailů (nepočítám-li fakt, že většina uživatelů k tomu všemu ještě finální obrázek zmenší na polovinu). Rozdíl v detailu barevných fotografií na stejném dalekohledu mezi CCD kamerou s čipem s pixely o velikosti 5.4 versus čipem s pixely 7.8 je zcela markantní (za předpokladu perfektní pointace a dobré kresby objektivu). „Výhodou“ velkých pixelů může být to, že dokáží lépe skrýt optické vady či chyby pointace, což je právě častý problém focení přes levné dalekohledy Newtonovy konstrukce. Zásadní nevýhodou tohoto senzoru je způsob, jakým je obraz vyčítán – nejprve se vyčte jeden půlsnímek, potom druhý, přičemž žádná ze zmíněných CCD kamer nemá integrovanou mechanickou závěrku. Kamera s tímto čipem tedy absolutně není vhodná na snímání krátkých expozic v řádu sekund či desetin sekundy (na focení planet či Měsíce).

Opticstar DS-616XL – kamera je novinkou letošního roku (2011).

Orion StarShoot Pro V2.0 Deep Space Color CCD Camera – druhá verze této kamery odstraňuje problém s rosením krycího skla senzoru. Kamera nemá nastavitelnou a regulovatelnou teplotu chlazení, ale chladí vždy na konstantní rozdíl teplot vůči teplotě okolí. Experimentálně naměřený čtecí šum 11.11e- až 14.2e-.

QHY8L – relativně nová CCD kamera vycházející z konceptu QHY8Pro. Vyznačuje se válcovým tvarem s ambicemi na použití v systému HyperStar. Kamera má nastavitelnou a „regulovatelnou“ teplotu (ovšem s velmi špatnou zpětnou vazbou, díky čemuž trvá několik minut, než se „stabilizuje“). Doporučené nastavení A/D převodníku kamery je GAIN=15, OFFSET=113. Experimentálně naměřený čtecí šum 6.31e- až 8.96e-.

Sony ICX453AQ
Specifikace: velikost uhlopříčky 28.4mm (1.8“), rozlišení 3032×2016 pixelů o čtvercové velikosti 7.8um, Progressive Scan CCD
Kamery: QHY8, Starlight Xpress SXVR-M25C (3150 EUR)

Jelikož CCD kamera QHY8 se dnes již nevyrábí, je poslední kamerou s tímto senzorem Starlight Xpress SXVR-M25C, která je téměř 3x dražší, než by si zasloužila. QHY8 je předchůdce QHY8L, který se liší tvarem těla kamery (krychle versus válec) a zmíněným čipem. ICX453AQ je totiž tzv. Progressive Scan a vyčítá bez známek prokládání snímků (horizontálních pruhů v obraze). Experimentálně naměřený čtecí šum kamery QHY8 se pohybuje od 8.04e- do11.27e-.

Sony ICX493AQA
Specifikace: velikost uhlopříčky 28.4mm (1.8“), rozlišení 3890×2606 pixelů o čtvercové velikosti 6.05um, Frame Readout Color CCD
Kamery: QHY10 (2595 EUR), Starlight Xpress SXVR-M26C (3150 EUR)

Hlavním parametrem tohoto čipu je velikost pixelů. Díky jejich malé velikosti je kamera vhodná k focení kratším ohniskem bez toho, že bychom ztratili pojem o detailu. Přesto vychází, podle testů výrobce, dostatečně citlivá, v podstatě stejně jako je QHY8L. Čip má nízký vlastní šum a nízkým temný proud. Podobně jako ICX413AQ je i u senzoru ICX493AQA obraz vyčítán na dvakrát – nejprve se vyčte jeden půlsnímek, potom druhý. Žádná ze zmíněných CCD kamer nemá integrovanou mechanickou závěrku. Kamera s tímto čipem tedy absolutně není vhodná na snímání krátkých expozic v řádu sekund či desetin sekundy (na focení planet či Měsíce).

QHY10 – relativně nová CCD kamera vyznačující se válcovým tvarem s ambicemi na použití v systému HyperStar. Kamera má nastavitelnou a „regulovatelnou“ teplotu. Doporučené nastavení A/D převodníku kamery je GAIN=15, OFFSET=130. Experimentálně naměřený čtecí šum 7.98e- až 10.38e-.

Moje osobní zkušenosti s kamerou QHY10 jsou prozatím tristní. První, co mě zcela zaskočilo je, že kamera, ač má tzv. „set-point“ TEC chlazení, tak když potřebuji šetřit energii (tj. nechladím na 100% výkonu, ale jen na polovinu), tak to kameře trvá snad 15 minut, než se teplota ustálí. Oproti všem ostatním kamerám (cca 5 ks), které jsem kdy vlastnil, je toto řešení zcela nepřijatelné a neuvěřitelně troufalé (normální CCD kamera chladí tak, že dojede nějakou konstantní rychlostí na požadovanou teplotu a v nejhorším případe „přestřeluje“ o 0.5°C na obě strany). Když chci chladit na -5°C, tak přece nechci, aby kamera sjela během prvních pár minut až na -12°C, po několika dalších zas na -3.3°C a po dalších deseti se ustálila konečně na požadovaných -5°C. Při instalaci kamery kupodivu nebyly žádné problémy s ovladači. Zato mám problém s náhodným vypínáním řídicí jednotky DC-201. Když se totiž při focení prvního světla náhodou kamera samovolně zresetovala, mělo to za následek vzniku záhadného fixního šumu v sudých/lichých rádcích a tudíž polovina obrázku obsahovala šílené množství šumu, které se následně při debayeringu rozlilo po celém obraze. Výsledek nepoužitelný. Naštěstí jsem byl poučen kolegou vlastnícím QHY9, že jakmile dojde k vypadnutí napájení, je třeba vše vypnout a raději i restartovat počítač. Kamery QHY se vyznačují ještě tím, že mají doporučenou přesnou sekvenci, jak kameru zapnout (nejprve USB kabel z kamery do PC, potom kabel kamera – řídicí jednotka DC-201, nakonec napájení jednotky) a jak kameru vypnout (přesně opačným postupem). Dále je kladen od výrobce důraz na napájecí napětí jednotky od 11 do 13V, přičemž návod říká, že pro napájení s napětím vyšším než 13V je třeba někde v ovladači aktivovat tzv. TEC Protect, aby prý nedocházelo ke zkracování životnosti chladiče. Nejlépe je prý kameru provozovat s regulovaným 12V/4A zdrojem, což se přesně nehodí na polní použití. Přesto, že dodržuji všechna pravidla a chovám se ke kameře maximálně přívětivě, zatím mě neodměnila žádným použitelným obrázkem. Při posledním focení se náhle (když jsem odpočíval v autě) z ničeho nic samo vypnulo TEC chlazení. Poslední úskalí je naučit se fotit Flat Field kalibrační snímky. Tím, že máme před pixely barevné filtry (Bayerovu masku), je třeba zvolit takovou expozici, aby všechny kanály měly úroveň signálu v lineárním rozsahu snímače (a to jak v místě vinětace, tak ve středu snímku pro všechny kanály). Pokud neopomenu vlastnost kamer QHY, o které nevím, zda ji mám považovat za výhodu nebo nevýhodu, tj. možnost (nutnost) vlastního nastavení A/D převodníku (hodnoty GAIN a OFFSET), přijde mi kamera poměrně složitá na použití pro úplné nováčky v astrofotografii. Samotnému se mi zdá, že monochromatická CCD kamera je mnohem jednodušší na použití a s ohledem na výkon určitě vhodnější. Jediný smysl barevných (OSC, One Shot Color) CCD kamer je focení pohybujících se objektů, jako například komet.

Kterou tedy?

Na trhu existují špičkové kamery za pár set EUR (např. 1282) stejně jako špičkové kamery za 44000 USD, např. 4 megapixelová kamera Apogee Alta U42 s E2V „Back-Illuminated“ senzorem. Rovněž existují levné mnoha megapixelové kamery (s čipem KAF-8300 nebo novinky s čipem KAI-10100 – Celestron Nightscape nebo Apogee Ascent A1050) a drahé, sotva půl megapixelové, např. senzory budoucnosti EMCCD od firmy Andor (0.3 megapixelová kamera za třeba 35 000 EUR). Nevím, zda čtenáře potěším, ale já odpověď na to, kterou tedy, sám neznám. Prozatím mohu s klidným svědomím doporučit pouze Atik 314L+ nebo MII G3-11000, neboť to jsou kamery, které jsem zatím reklamoval pouze 1x (při mém štěstí na nákup zrovna kvalitního a povedeného kousku). Případně přichází v úvahu MII G2-8300, protože má nejnižší čtecí šum (což je velmi důležité pro úzkopásmové focení) a dnes již nabízí komplexní řešení s ohledem na filtrové kolo. Pro „lovce“ v zámoří (kdy pokud na výrobku není napsáno Made in USA, tak jakoby výrobek neexistoval) určitě doporučuji výrobce FLI nebo SBIG. Nakonec to bude jako s dalekohledy – nejlepší kamera bude ta, kterou používáte nejčastěji.

Na závěr bych rád, pro úplnost, alespoň namátkou uvedl několik faktorů, které jsou základem kvalitní astrofotografie s ohledem na zachycení slabých detailů Deep-Sky objektů.

Kvalitní optická soustava – tj. dobře kreslící objektiv či dalekohled vybavený vhodným reduktorem, korektorem nebo tzv. rovnačem pole, který odpovídajícím způsobem vykreslí cele zorné pole (dané velikostí CCD čipu použité kamery a ohniskovou vzdáleností objektivu, resp. dalekohledu).

Přesnost zaostření soustavy – tu ovlivňuje během noci několik faktorů, např. změna teploty či rosa (dostatečné vyhřívání je v našich končinách nutností) a podle velikosti čočky, zrcadla či materiálu tubusu bývá obvyklé během noci párkrát soustavu přeostřit. Rovněž, podle velikosti čipu, záleží na tom, v jakém místě ostříme (zda na kraji či uprostřed zorného pole) a jak kvalitní je okulárový výtah na použitém dalekohledu (může docházet k samovolnému posunu vlivem gravitace, podle místa na obloze, kam dalekohled míří a toho, jak těžká je naše CCD kamera).

Kvalita spojení dalekohledu s CCD kamerou s ohledem na zachování kolmosti povrchu CCD čipu k ohniskové rovině – zde bývá kámen úrazu nejčastěji v použití šachty okulárového výtahu (např. se systémem přítlačného pera, který není možné přesně vycentrovat) místo použití redukcí se závity (což na druhou stranu vede k nutnosti vložení vhodného rotátoru kamery do sestavy za účelem možnosti volby kompozice foceného objektu). Zároveň s tím souvisí vlastní přesnost s jakou je uložen CCD čip v těle CCD kamery, což bývá obzvlášť důležité u velkých čipů.

Správná vzdálenost roviny CCD čipu od posledního optického členu použitého rovnače, reduktoru či korektoru optické soustavy (tzv. backfocus) – čím vyšší je výsledná světelnost soustavy, tím větší roli hraje každý milimetr (až tak, že i vložený filtr podle své tloušťky může mít signifikantní vliv na výsledek).

Přesnost astronomické montáže (nejčastěji paralaktické) a přesnost jejího polárního ustavení. Přesnost pointace (korekce nepřesností chodu montáže) s ohledem na rozlišení fotografické a pointační soustavy (a zaostření pointační soustavy) a tzv. seeing v místě focení – čím vyšší rozlišení fotografické soustavy (čím větší ohnisková vzdálenost), tím více se pointace a její kvalita stává alfou a omegou focení DSO objektů.

Správný způsob snímání (focení) – např. použití pokročilých technik typu dithering a volba optimální délky subexpozice s ohledem na charakter foceného objektu, použitý filtr a vlastnosti použité CCD kamery.

Nasbírání mnoha hodin expozic – ač pravidlo známé a fundamentální, je třeba jej mít stále na paměti.

Perfektní a úplná kalibrace pořízených dat – především tzv. „Flat-Field“ kalibrace, která odstraňuje kromě vinětace i věčný prach na CCD čipu, jeho krycím skle nebo na filtrech, je nutností (jedinou výjimkou je focení kamerou s opravdu malým CCD čipem a zároveň focení přes úzkopásmový filtr). Další, často nutnou kalibrací je tzv. „Dark Frame“ korekce.

Umění post processingu, tj. zpracovávání obrazu – dovolil bych si tvrdit, že tvoří tzv. „větší polovinu“ celkového výsledku a je zcela na místě občas experimentovat a nebát se jiných než standardních postupů, ale umět se vrátit v případě extrému zase zpět na zem.

Jak je z náznaku problematiky vidět, použitý čip v zakoupené CCD kameře hraje sice významnou roli, nikoli však tu nejdůležitější. Důležitější je kvalitní elektronika a mechanika vybrané CCD kamery. A úplně nejdůležitější je mít z výsledné fotografie radost a dobrý pocit a přesto na sobě dále pracovat (učit se, učit se, …).

Pavel Pech, říjen 2011, pro časopis Astropis

Odkazy

Apogee Imaging Systems, Inc.
Atik Cameras (Artemis CCD Ltd.)
Finger Lakes Instrumentation
Moravské přístroje, a.s.
Orion USA
QHYCCD
Quantum Scientific Imaging, Inc.
Santa Barbara Instrument Group
Starlight Xpress Ltd.

Rubriky: Technika, recenze | 3 komentáře

26.1.2012 – ČT/PÁ – Šumava

Publikováno 27/01/2012 | Autor: pavelpech

Tak konečně, po 57mi dnech má být dnes v noci minimálně do 01:00 oprvdu jasná obloha, žádné možná polojasno. Letos jsem ještě montáž a vůbec celou sestavu nestavěl, tak nevím, zda to ještě budu umět. Ze zvyku vyrážím na Šumavu, ačkoli tuším, že sníh zamezí přístupu na několik míst. A je tomu tak, na obvyklé odbočce je sněhu tolik, že jí nejprve úplně přehlídnu a po návratu naměřím výši závěje nad horní hranu zrcátek auta. Blížím se tedy k místu, které bývá obvykle alespoň trochu protažené a je takovým přístavem jistoty v nepřízni sněhem pokrytých a nedostupných cest, luk a polí.

Na danou lokalitu vede cesta s vyjetými kolejemi a nejprve je mírné stoupání a pak mírné až mírně větší klesání. Pro jistotu raději zastavuji hned kousek po přejetí bodu zlomu v mírném klesání. Abych se nedostal do problémů. Jdu situaci obhlídnout s baterkou. Lepší místo široko daleko není, ani na otočení se, ani na průjezd – koleje jsou vyšší a vyšší, tak si raději vyhrabu kus místa stranou, abych se otočil a vytvořil si pozici pro bezpečný odjezd. Ejhle, nic. Nejede to. Tedy auto se posune sice asi 5cm zpět (couvám), ale pak hrabou všechna 4 kola a nejede to. Ani dopředu, ani dozadu, nikam. Koleje kolem kol jsou tak 20cm (světlá výška mého nového astro-vozu jen cca 17,50 cm). Ono by to nevadilo, kdyby se jednalo o čerstvý prašan, sníh, který se snadno zamete pryč. Jenže okolí vyjetých kolejí je zmrzlé a bohužel a především středový pruh také.

První vyprošťovací pokus neprošel. Druhý už musí být „na jistotu“. Velkým hrablem musím udělat místo kolem auta, abych se pod něj vůbec mohl dostat. Malou lopatkou kutám pod autem vepředu, vlevo, vzadu, vpravo a tak několikrát dokola, co nejvíc sněhu pryč. Občas to beru velkým hrablem. Další vyprošťovací pokus opět nic, nula, ani pohyb. Po hodině námahy začínám být unaven a myšlenky, že ještě dnes neco vyfotím se začínají vytrácet. Musím se napít čaje z termosky pro zlepšení nálady. Volat pohotovost či shánět traktor někde na samotě se mi nechce, musím se z toho přeci dostat sám, to není možný jinak. Přemýšlím co teď. Jediné, co mě napadlo je nastartovat motor, aby svým teplem pomáhal rozmrazit sníh pod přední nápravou, která se zdá být kritická. Po 2 hodinách cítím, že to pomáhá. Kutám a kutám. Válím se ve sněhu hlava nehlava, lezu pod auto (hlavně aby se nesesunulo a nepřimáčklo mě k ledu) ze všech stran kolem všech kol a kutám především pod nápravami a podvozkem (kam se navíc hrozně blbě dostává). Venku je krásně, jasno, teplota -14°C.

Všechno musí pryč, ale ne pod koly, ale pod nápravami

Další pokus je lepší, mírný pohyb 5cm dopředu jde a 5cm dozadu také, ale nic z toho, tak zkusím dát plný rejd kol doleva a trochu na to šlápnout, čímž poskočím pár desítek centimetrů z nejhoršího dopředu a pak už jen opatrně vycouvám. Kdo by to byl řekl, že na tak nevinně vyhlížejícím místě může člověk uvíznout i s náhonem na všechna 4 kola. Prostě koleje jsou past, především pokud střed je zledovatělý a pak už nezbývá než traktor nebo mít s sebou pomocnou pracovní sílu, nebo zvedáky či jiné technické vymoženosti.

Takže na Šumavu jsem dorazil v 17:42 s tím, že od 19ti bych rád fotil. Teď je 21:00, mám úplně mokrou bundu a všechno zamrzlé, rukavice nepoužitelné, násadu od hrabla zlomenou, velkou maxi-baterku vybitou (došlo na svícení náhradní baterkou střední velikosti), od malé lopatky zničené ruce skoro do krve a hlavně jsem totálně fyzicky vyčerpán (to je tím, ze astronomii jsem podřídil úplně vše, už nedělám žádný sport a v práci jen sedím na zadku). K tomu 9 zmeškaných volání (několik přijatých od kolegů astrofotičů, kteří již dávno někde po ČR fotí) a SMSky (jedna mě žádá o změření oblohy SQM-Lkem). Měřicí přístroj pochopitelně nemůžu najít pod tunou harampádí v kufru, ale nakonec najdu a naměřím v zenitu 21.02 v čase 21:20. Vzhledem k okolnostem (musím ráno na úřad, kde mám domluvenou schůzku), zejména značnému vyčerpání se rozhoduji jet domů s prázdnou. A to jsem si chtěl po vyproštění alespoň vyfotit zapadající Měsíc s Venuší, jenže oba už dávno „spí“.

The truth is out there aneb volne přeloženo - pravda neexistuje

Je to tedy moje blbost, takhle promarnit příležitost k focení, takže objekt co jsem chtěl fotit již letos nenafotím. Snad příští rok (loni to taky nevyšlo). Inu, ne každý den je posvícení. Kdybych zůstal doma (bylo nakonec jasno i u nás), ušetřil bych 6 hodin času a ještě něco nafotil (SQM-L 20.47), jenže já chci i pro H-alfu ty nejlepší podmínky (tu nejlepší oblohu).

Rubriky: Výjezdy (jednonoční) | 2 komentáře

14.1.2011 – SO/NE – Bezvěrov

Publikováno 18/01/2012 | Autor: pavelpech

Po 46 dnech a nocích 100% oblačnosti se konečně alespoň na pár (3) hodin vyjasnilo. Z důvodu již začínajících abstinenčních příznaků jsem se rozhodl na krátký, mini-foto výjezd na louku za obcí Bezvěrov. Chtěl jsem totiž jednak vyzkoušet nový astro-automobil s pohonem všech 4 kol (zátěžový test dopadl na výbornou) a jednak zkusit konečně po letech nějaké „timelapse“ video či startrails. O první dobrodružství bylo postaráno již cestou z Plzně směr Karlovy Vary. Díky silnému větru a sněhovým jazykům jsme dokonce cestou stáli, čekajíce, až se zapadlá auta před námi prohrabou dále (to byla hlavní silnice a co teprve lesní a polní cesty).

Pro všechny případy (uvíznutí ve sněhu) jsem k výletu přemluvil kolegu astronoma Michala Bareše z Plzně, který s sebou měl skládací 150mm dobson. Tím pádem jsem opět po letech spatřil nějaký ten DSO objekt na vlastní oči (raději zůstanu u focení, okem člověk v podstatě nic nevidí). Vzhledem k totálnímu větru jsme zakotvili v závětří místního lesíku, kde nám bylo dobře. Ačkoli jsem s sebou měl i velkou fotografickou sestavu (plný kufr auta), vyndal jsem pouze stativ, hlavu, zrcadlovku, objektiv, vyhřívání, zdroje, kabely a počítač. Takové nenáročné focení mě opravdu baví, žádná montáž, ustavování, ostření, pointace… jen ta kvalita obrazu je bídná (CCD kamera bohužel vyčítá obrázek 10x pomaleji, takže je na video nevhodná).

Výlet skončil chvilku před půlnocí z důvodu zatažené oblohy. Více jsem stejně neměl v plánu, protože druhý den mě čekala služební cesta daleko na severozápad (kde jsem se druhý den kochal souhvězdím Labutě). Teplota večera kolem -3 až -4°C, SQM-L zenit mírně přes 21.

Rubriky: Výjezdy (jednonoční) | Napsat komentář

Zápisník – Listopadový „kolemnov“ 2011

Publikováno 22/12/2011 | Autor: pavelpech

Mám sice tunu harampádí, ale stále ne v provozuschopném stavu. Přesto jsem nelenil a konečně po dlouhé době fotil na dvě fotografické sestavy paralelně. Jedna sestava byla primární s cílem udělat pěkný obrázek a druhá testovací. Celkem mi počasí dovolilo udělat 4 výjezdy.

21.11. jsem prvně vyrazil na akci novým vozem (astro vozem). Postavil jsem 2 montáže, na jedné fotil QHY10tkou a Borgem 77čkou okolí mlhoviny NGC1333 a na druhé testoval nový Borg reduktor pro mini-sérii na full frame kameře (bohužel výsledek nebyl podle mého očekávání, takže, abych alespoň něco měl, fotil jsem v binningu 2×2, úzkopásmově (nemám totiž dva soft-LPS filtry) okolí mlhoviny Srdce a Duše).

Paralelní focení na dvou montážích

V noci jsem po několika měsících naměřil SQM-L v zenitu solidní hodnoty, konečně přes 21,30 ba dokonce i přes 21,55. Teplota kolem -7°C a vlhkost 91-92%. Celý výlet trval cca 13 hodin (cesta tam, postavení sestav, focení, složení sestav, cesta domů). Nafotil jsem 7 hodin solidních dat na primární sestavě a 6 hodin horších dat na sekundární sestavě.

23.11. jsem chtěl úspěch zopakovat naprosto stejně. Ovšem vše bylo opačně. Nejprve cestou zjistím (naštěstí ještě v Přešticích a ne až v Klatovech či na místě), že jsem jaksi zapomněl doma hlavní fotodalekohled a hlavní fotokameru, protože jsem obojí odložil do krabice, kterou s sebou běžně nevozím. To se mi ještě nikdy nestalo. Po příjezdu domů zvažuji, zda mám ke garáži nacouvat nebo ne. Volím první možnost (přeci nejsu blbé). V tom mi zvoní telefon, tak se dívám, kdo „otravuje“ (kolega Pavel V.). Pak koukám do zrcátka a vidím, že to „asi nedám“, tak brzdím. Pozdě. Krrrch. Pánové, kdo z Vás to má (umí, dokáže)? Nabourat si vlastním fungl novým autem (najeto 509 km, ještě ani neprojeta první nádrž) své vlastní druhé (první) auto? Sice se jedná jen o malý škrábanec (cca 4cm dlouhý a 4mm široký), ale bolest na srdci je to veliká (14 let pohoda a teď dva incidenty během tří měsíců). Chudák velká Hondička a chudák malý Nissánek. Zvyk je železná košile a při couvání to platí dvojnásob. Poučení zní, že parkovací senzory jsou naprosto k ničemu.

Na rozdíl od posledního focení, kdy vše šlo víceméně hladce jsem měl tentokrát spoustu práce a ani na chvilku oka nezamhouřil a na oblohu nepohlédl. Na hlavní sestavě mi blikala stále kontrolka napětí na montáži a zlobila i pointace. Kamera občas vyčetla naprosto prázdný snímek navíc s nějakým pseudosignálem (rušením), čímž jsem přišel o několik 10ti minutových expozic. Už jsem si myslel, že mi „odešla“ kamerka, když jsem zjistil, že za to může nízké napájecí napětí. Jeden z rozvodových kabelů byl poškozen. Natáhl jsem všude nové rozvody ze záložní kabeláže a pár zařízení jsem napájel z druhé sestavy, která byla blízko (vytvořil jsem si kabelový trojúhelník). Když jsem primární sestavu opět zprovoznil, musel jsem brzy dělat meridian flip. Ten jsem začal na sekundární sestavě, kde Losmandička také jednou zazlobila, náhodně se vypnula (vypadl někde kabel). Takže jsem musel znova komponovat,ostřit, kalibrovat. Pak jsem dělal meridian flip na primární sestavě a po dokončení jsem zavadil o nějaký kabel a vypnula se mi sekundární sestava komplet. Takže vše znova. To samé jsem pro jistotu zopakoval s primární sestavou. Jak člověk fotí na dvě paralelně, neodpočine si ani na vteřinu. Je to příšerně fyzicky a psychicky náročné. Moje vize je, že jedna z těch paralelních sestav musí být primitivní (jednou sestavit a jednou složit a mezitím nechat svému osudu bez hlídání).

Kabel sem, kabel tam, co já s nima udělám

Přesto jsem tuto noc nafotil 5 hodin na primární a 6 hodin na sekundární sestavě. Protože jsem posledně zvrtal kompozici, fotím QHY10tkou pole vedle (okolí hvězdy Omicron Persei) a G3kou pokusně OIII kanál pro mlhovinu Srdce a Duše. Teplota opět cca -5°C a vlhkost přes 90%.

Aby toho nebylo málo, ráno po uklizení (trvalo asi 2 hodiny vše složit a zbavit částečně námrazy a sněhu), po otočení klíčkem v zapalování předvedla Hondička všechny možné chybové hlášky (např. pokles tlaku v pneumatikách) a nešlo nastartovat. Z nějakého důvodu se mi podařilo vybít autobaterii v autě na 9.7 V (asi to bylo tím, že jsem si svítil na úklid a ten trval enormně dlouho). Takže jsem vyndal svoji primární astronomickou autobaterii a přes startovací kabely na 3. pokus nastartoval. Po uklizení věcí do kufru jsem omylem sundal nohu ze spojky se zařazenou rychlostí (v domnění, že tam mám neutrál) a chcíplo mi to. Psal jsem totiž SMS zprávu a nějak nebyl koncentrován na to, co provádím. Naštěstí jsem nastartoval a dojel v pořádku domů (v 9 ráno).

28.11. jsem fotil na jedné sestavě. Respektive, začal jsem na dvou, ale test menšího objektivu (45EDII) s novým rovnačem nedopadl podle mých představ a tak jsem to zase uklidil a věnoval se focení dvou polí barevnou kamerou pro zlepšení dat primárního fotodíla (mozaiky). Jediný problém této noci nastal po 2. hodině ranní. Zrovna, když jsem chvilku odpočíval v teple auta se mi z neznámého důvodu zresetoval laptop (podezírám ovladače od QHY, minule se mi to také stalo, ale až ráno při focení flatů a tak to tolik nevadilo). Tentokrát jsem přišel o hodinu dat a musel znova ustavovat (GoTo) montáž a hledat kompozici.

29.11. předchozí noc jsem nestihl nafotit tolik dat, kolik bych chtěl. Proto jsem vyrazil hned druhý den znova a soustředil se jen na jedno pole a jednu montáž. Počasí vydrželo až do 2 do rána (čekal jsem méně) a já nafotil přesně tolik minut, kolik jsem potřeboval. Mám tedy 11 až 12 hodin na pole do mozaiky (celkem téměř 24 hodin). Tuto noc bylo podezřele teplo a sucho a foukal mírný vítr. SQM-L zenit se vrátilo do původních bídných hodnot (21,00 až 21,20). Je to neskutečná nádhera, když nic nenamrzá a člověk ráno uklízí suché vybavení do auta.

Díky minimální vlhkosti (60%), způsobené větrem jsem si všiml, jak se na mém novém voze odráží hvězdy. Tož jsem udělal jeden 30ti sekundový snímek kapoty se zřetelným obrazem souhvězdí Orion (rovněž viditelný na čelním skle) a jeden snímek podzimní oblohy. A taky mi na silnici skočil do cesty jelen – krasavec a to tak, že neváhal (na rozdíl od srnek) a tím pádem jsem měl na zastavení dost času. Ranní panoramata a pohled na inverzní oblačnost, svítání, pocit z dobře vykonané práce hřeje člověka při návratu z výjezdu domů na srdci.

Honda Orion

Podzimní obloha v ČR

Rubriky: Výjezdy (jednonoční) | Napsat komentář

Zápisník – Květen, srpen, září a říjen 2011

Publikováno 22/12/2011 | Autor: pavelpech

Vzhledem k období temna, kdy se naprosto nic nedařilo a to po všech stránkách a na všech frontách, jsem na určitou dobu zanevřel na výjezdy a jakékoli snahy o astrofotografii. Prvně jsem se překonal 30.5., kdy jsem nafotil 3 hodiny H-alfy přes 50mm Carl Zeiss a Atik 314L+ a to na své nejlepší montáži stylem BEZ pointace. Tedy cestou nejmenšího odporu, kdy stačí jen montáž ustavit, zaostřit objektiv, pustit sekvenční focení a celou noc na to nemuset sáhnout. Nafotil jsem okolí mlhoviny Severní Amerika.

Další výjezd byl v den pohřbu mě nejbližšího člena rodiny. 2.8. jsem se vypravil na Šumavu, kde jsem nafotil nějaká naprosto nepoužitelná data, která šla rovnou do koše (ne každý den je posvícení). Tu noc tam se mnou fotil Láďa Kamarád, kvůli kterému jsem musel 2x ustavovat montáž, neboť chtěl celou louku pro sebe kvůli nějaký širokoúhlý fotografii (s níž zázračně získal cenu Czech Press Photo 2011), takže jsem se musel posunout více k lesu a pochopitelně, Polárka byla zakryta zrovna tím nejvyšším stromem v okolí. Tolik to nevadilo, protože se obloha ještě večer zatáhla, ale naštěstí později, po setmění opět vyjasnila. Podle satelitního snímku bylo zataženo jen a právě jen na Šumavě. Že by částice zvané dementiony?

Poslední srpnový týden a počátek září byl ve znamení 7mi výjezdů. Snažil jsem se nafotit snímek složený z 5ti kanálů (Ha, OIII, R, G a B). Přesto, že jsem jezdil za lepší oblohou, měl jsem barevná data plná gradientů světelně znečištěné oblohy. Poučení? Nikdy více focení RGB bez LPS filtru (CLS filtru) ani na Šumavě (svoji negativní roli hrálo zajisté i široké zorné pole). Každopádně jsem si splnil jeden z mých vytčených cílů, kombinaci úzkopásmového snímku s širokopásmovým. Díky kamarádovi, Láďovi Kamarádovi jsem si tento snímek jako první vůbec nechal zvěčnit v rozměru šíře asi 100 centimetrů a plánuji si jej pověsit na zeď.

EdgeHD 11'' + Optec Lepus + Atik 314L, Borg 77EDII + MII G3-11000

Konec září a začátek října byl v ČR ve znamení jasné oblohy po období dvou týdnů – astrofotografický maraton. Ano, byl jsem v tu dobu zrovna na dovolené, v Řecku, na ostrově Kréta. Sice jsem si půjčil auto a vezl s sebou spoustu harampádí, ale nic kloudného jsem nevyfotil (kromě jednoho snímku). Na vině byla menší nehoda hned první noc (druhou, fakticky), kdy jsem jel na výjezd po neznámé, prašné cestě do kopce a docela rychle (poučen z Chile, že po nerovné cestě je lepší jet mírně rychleji, než mírně pomaleji) a jaksi přehlédl obrovskou díru plnou kamení. No dopadlo to dobře, tzn. že jsem z místa byl schopen odjet (čekal jsem minimálně zlomenou nápravu). Mohl jsem také spadnout do rokle o kus vedle. Prvních pár dnů jsem tedy neměl žádnou chuť do astrofotografie. Když už jsem vyjel, tak všude bylo rušno (od zvířat a jejich bobků po lidi a auta jezdící i po té nejzapadlejší polní cestě v jakoukoli nočně-ranní hodinu). Navíc SQM-L zenit cca 21,00 (v 300 m.n.m.) a 21,20 (v 500 m.n.m.) na chuti něco podnikat nepřidalo. No a druhý týden pobytu bylo pro změnu polojasno a jedinou jasnou noc jsem nemohl z důvodů plánovaného celodenního výletu druhý den brzy ráno. Fiasko zakončilo extempore na letišti při odletu (Air Berlin). „Pizďucha“ u Check-In přepážky označila 1100 gramů nadváhu jako 2 kg a 30 EUR navíc, pročež jsem se neudržel a udělal si nepříjemnost – chtěla pak vážit i příruční zavazadlo (které jsem měl pochopitelně plné astrokrámů a značně přes váhový limit). Nezbylo než zaplatit raději původní výpalné. Přitom stačilo mít na sobě těžké boty a v kufru sandály a ne naopak! Já vůl. Poučení, kromě jiného – nikdy nejezdit na dovolenou v období kolem novu a nikdy se nepokoušet spojit „rodinnou“ dovolenou s astronomií. Čiré bláznovství.

AstroTrac TT320X, Carl Zeiss 50mm, QHY10 OSC CCD

Konec října a začátek listopadu, tedy další „kolem-nov“ jsem podnikl několik náhodných výjezdů s tím, že ačkoli předpověď počasí není zdaleka 100% (sotva 80%), tak to risknu a třeba to vyjde. A to i přes letos již několik varování, že jsem asi smolař. Nicméně jsem se rozhodl, že odteď jsem optimista a „bude jasno“. A taky (nakonec) bylo. Testoval jsem kameru QHY10 (prozatím zkušenosti otřesné, nejhorší výrobek kvality naprosto zoufalé a funkce kompletně náhodné). Jako objekt jsem si, blbec, vybral temné mlhoviny v souhvězdí Žirafa, neboť se mi zrovna krásně vešly do zorného pole testované fotografické soustavy. Ale ani 20 hodin expozičního času (4 hodiny dat jsem kvůli špatné kompozici a špatnému zaostření vyhodil) nestačilo na prokreslení té nicoty, kterou temná mlhovina představuje. Musel jsem snímek hodně odšumovat a zmenšit na polovinu. Potěšující fakt je, že jsem na celém velkém Internetu nenalezl jiný snímek této části oblohy (ostatní kolegové takovéto nesmysly prostě nefotí).

Rubriky: Výjezdy (jednonoční) | Napsat komentář

Visit of Teleskop Service

Publikováno 13/12/2011 | Autor: pavelpech

These days people tend to shop online and I am not any different. One of the reasons is that there are only few shops selling astronomical equipment. Teleskop Service (Teleskop-Express) is one of my favorite supplier and because I needed a real, technically equipped and knowledgeable service (briefly: a help of a technician) I decided to pay a visit at TS in Solalinden because it’s only 3 hours drive from my home.

It was easy to find a way to Solalinden (from direction Putzbrunn, from highway exit Haar, after Munchen-Ost on A99 heading from north). It was not easy to find the right building in the very small village as I overlooked the TS sign at the entrance (they should make it more apparent) and spent some time driving around in a circle.

The main reason to come to TS was to replace the focuser I had on my Individual 152/900 OTA (6” achromatic refracting telescope) for a better one for double price and because I do not have the tools needed to make sure it is precisely centered, square to the optical plane and collimated I needed help from a technician. Fortunately, TS does have the tools and knowledgeable staff to help. As we had to wait for the telescope to thermally stabilize I have fully used the services of my dear friend Michael Paur from Teleskop-Service to collect all the other items I planned to purchase and to show me the other products I was interested in. I do like the astronomical “hardware” very much. Good that these physical stores of astronomical equipment are far from my home place. Otherwise I’d have to visit them more frequently, just to look at the nice gear.

Intra, Extra, In-focus Stars, Ronchi Pattern Test

To sum my short two hours visit up I have to say I am happy to get the service I wanted. My little 6” achromatic refractor has got a new focuser (is it normal to have a focuser of the same price as the main lens or am I just a crazy fool?). The technician was nice and showed me the Ronchi patterns along with focused star shapes in different colors (red, green and blue). The company was nice, well equipped, clean (!) and full of friendly people. I have a big confidence in them.

Finally, some images of the astronomical equipment on display at TS.

Individual 152/900 with new FTF focuser from Starlights Instruments, LLC

Teleskop Service Offices

Visiting a place full of telescopes and other stuff is a real experience. That’s the reason to share mine with you because I am excited.

References

Teleskop-Service Ransburg GmbH
Starlights Instruments, LLC

Rubriky: Articles in ENGLISH, Technika, recenze, Všeobecné (počasí) | Napsat komentář

Set-Point TEC Cooling Tests of QHY CCD camera

Publikováno 10/12/2011 | Autor: pavelpech

There were many reasons to purchase a color CCD camera after having more than four monochromatic cameras dedicated for astrophotography. Some of them were: shooting comets, shooting constellations, shooting broadband color images (reflection or dark nebulae) under limited weather conditions (with mono CCD I many times ended with having just red and green data, but missing blue or having lot more green data then red or vice versa or simply missing some color channel). Also, I wanted to avoid some DSLR issues (that even those nice, cooled DSLRs from e.g. centralds.net have, like various banding in images due to fast readout, eternal bayonet flexure etc.) and being used to CCDs (producing FITs files) and considering that QHY is in business already for many years (so I thought the QC would be a bit better than “standard Chinese product quality”) I gave it a try and purchased an OSC CCD, QHY10.

As I still believe, I get the time to sit down and write a comprehensive user report on QHY10, I stick, for now, with just first impression and test that I performed with new QHY camera and that surprised me so much (I couldn’t believe it’s typical behavior of QHY cameras as I have never ever seen something so unbelievable before and already thought that my camera is faulty).

It is, time it takes for the camera to settle on set-point cooling temperature. Normally, all cameras I have owned before (Atik, Moravian Instruments) or cameras of my friends (SBIG, FLI) work the way that you set the cooling temperature, turn cooling ON and within some fixed/linear amount of time (sometimes you can also set the delta drop per minute in degrees of Celsius – Moravian cameras) the camera reaches the desired temperature without any overshoots and with 0.1 degrees precision.

It surprised me that this is different with QHY and normal, expected behavior! Not only that the power/regulating unit DC-201 uses thick, hard to bend in freezing temperatures, pretty short, non standard cables that flex in the unit even when 2.1mm DC socket (as recommended in the user’s manual) is used. It happened to me couple of times that the cooling stopped to work for no reason (during initially working session) or that my laptop froze on drivers. So there are still many drawbacks that definitively put me off on recommending QHY cameras to anyone. I will list more facts and solutions/workarounds when I gain more experience with my new camera. I am sure that not many users are so picky like I am and I guess that many QHY camera users are new-comers, beginners who purchase QHY as their first cooled CCD camera and therefore do not complain about such details like I do.

Let’s go to the cooling results. One of my wish was to use QHY10 for shooting constellations with wide field lens when I go on vacation (once per year) to some light-pollution free location. This means I need as small and lightweight travel imaging package as possible which also means I am power limited. As the camera has SONY CCD sensor (my favorite brand) I know I am OK when the chip temperature is just slightly below zero degrees (based on my previous large experience on testing/measuring various CCD cameras), say minus 5 degrees of Celsius in order to save the battery pack power as much as I can.

Following charts show the change of the temperature (red line) and TEC cooling power (blue line) over time after turning cooling ON, based that the camera initial temperature is ambient. The first chart was taken in MaxIm DL with QHY ASCOM driver, the second and third (to make sure the data I have measured could be trusted) were taken in EZCAP with native QHY driver.

QHY10 Cooling Test MaxIm DL, ASCOM driver

QHY10 Cooling Test EZCAP, native driver

The major surprise is that if you want to cool down to -5°C the camera reaches less than -10°C in about 4-5 minutes, then after another 4-5 minutes it overshoots again to about -3°C and after another 4-5 minutes it finally settles on the desired set-point temperature. This is pretty ugly, but it is just the way it is. It’s fact. So you need to keep this in mind and turn cooling ON at least 10 minutes before you want to start your imaging session. I know I am picky, but I simply want quality for the money we all spend on this expensive hobby.

Last chart shows maximum TEC cooling and power usage. It perfectly confirms what manufacturer claims – it uses about 13 Watts when TEC power is on 50%. The maximal temperature drop from ambient was about 40°C in my laboratory (stable) environment (using 4Amp 12V regulated power supply).

QHY10 Maximum TEC Cooling Test

References
QHY CCD Astronomy
Cooled DSLR

Rubriky: Articles in ENGLISH, Pokusy, Technika, recenze | Napsat komentář

Borg 77EDII Astrograph – an user “review”

Publikováno 08/09/2011 | Autor: pavelpech

Finally! I found something that “works” for me. And what a surprise – it is my old, beloved, little Borg 77EDII that I purchased in 2008 as my first ever refracting telescope for astronomical photography. At that time I haven’t ever thought the astrograph adverb – claiming it to be “well suited for full-frame (36mm) digital photography” important to me as my first imaging CCD camera was of a tiny chip (1/4”) and had only 0.4 megapixels . Since then I bought my second (1.4 megapixel), third (11 megapixel) and fourth (10 megapixel) CCD camera with 11mm (2/3”), 43mm (full-frame) and 28mm (APS size) diagonal of the CCD chip surface. Now it became important (actually I wouldn’t buy the full-frame CCD knowing my telescope is unable to make any use of it).

I have found out that using Borg 77EDII with Hutech Super Reducer (0.66x) making it as fast as F/4.3 resulting in 330mm of focal length works quite well with the full-frame CCD detectors and therefore – it works for me

There is one (at least) very important condition. You must have purchased a focuser upgrade to the best ever FTF (Feather Touch Focuser) made by Starlight Instruments and offered by Borg (Hutech) as a purchase option. At the time of my purchase I ordered focuser upgrade, but from the standard helical focuser, part #7835 having two securing thumbscrews to #7837 having three securing thumbscrews only which turned out to be insufficient for larger and much heavier CCD camera at later time. Nowadays there’s only an UFTF-M57 offer on focuser upgrade on the website which is for a very reasonable price.

Next important requirement is to maintain correct backfocus – distance between the last optical element (back end) of the focal reducer and imaging camera CCD chip surface. The distance depends on both the reducer backfocus specification (most commonly 55mm or 75mm with refractors or reflectors up to twice as long with Cassegrains) and the CCD camera chip distance from the camera head (front part with threads for attachment to the telescope) that depends on every particular model and differs from manufacturer to manufacturer. Borg offers some standard camera adapters to use for attachment of various CCD cameras to the F4 Super Reducer like STL adapter for SBIG STL thread equipped cameras. The Borg F4 Astrograph line, namely the 0.66x Super Reducer comes with front-end and rear-end spacers that allows its use with various front lenses – 77EDII, 101EDII or 125 which makes it quite modular. Check the first table on the Borg F4 Astrograph website.

Unfortunately there’s still a bug in that table. The problem is only with 77EDII where the rear spacer is 4mm thick, not 2mm as stated on the website.

To sum up the imaging train of my little 77EDII with F4 Super Reducer that ends with M49.8 threads I put the 4mm rear spacer then STL adapter and then I mount my CCD camera that is a Moravian Instruments G3-11000 CCD with PSB-1100 adapter which makes it essentially equivalent to any SBIG STL camera. The G3-11000 eats 29mm of backfocus, the PSB-1100 adapter some 11mm which results in 40 millimeters. I am using integrated filter wheel with a set of 50mm unmounted Astrodon filters that are 3mm thick which makes the effective backfocus (optical light path) 1mm shorter (39mm instead of 40mm). Another one millimeter takes the front optical window of the CCD camera which results in total of about 38.3mm of effective backfocus. All together it makes it a perfect match for the F4 Super Reducer.

With my other CCD camera, Atik 314L+ I use following setup (along with the 4mm thick rear spacer): #7920 M49.8 to M57 AD, #7522 M57 to M36.4 /M42p0.75 T-thread Adapter, 1mm thick T2 spacer – now I am on 13mm of total optical and physical length, SXFW that has 29mm of backfocus, another 1mm T2 spacer and yet another easily removable 1mm thick T2 spacer and finally a CCD camera Atik 314L+ that has 12mm backfocus. Summing it up I get 56mm physical which is equal to 55mm optical length because I use 3mm thick Astrodon filters mounted in the filter wheel that shortens the light path by 1/3 of the filter thickness (and 1/3 * 3mm = 1mm which explains the yet another easily removable spacer in the path).

Let’s have a look at some plots and charts now.

Borg 77EDII Field Curvature - CCDInspector

Borg 77EDII 3D Field Curvature - CCDInspector

Borg 77EDII Full-Frame Flat Field - Ha

Borg 77EDII Full-Frame Flat Field - OIII

I hope the graphs are self-explanatory. The vignetting is around 20-30% within 95% of the whole inner field of view and 30-40% maximum at the very edge (last 100 pixels in the corners).

[edit: I have found out, why I get so much vignetting in the posted samples - this time, I forgot 48mm size filter (2") mounted in the filter holder which means I reduced clear aperture of 57mm to 48mm far away from the CCD chip. In the past I didn't use any filter and can recall I got only some vignetting like 20-25%. Therefore the posted samples are the worst-case examples. Still, the flat field calibration works well and it is fundamental with such a large CCD detector.]

I would also like to show my latest image done with this setup – Borg 77EDII @ F/4.3, 330mm f.l., MII G3-11000 CCD with Astrodon 5nm Ha/OIII filters, Losmandy G-11 mount guided with miniBorg 50Achro and Atik 16ic, Czech Republic.

Full size at 100% resolution can be seen here (Ha) and here (Ha/OIII).

As I have been using this telescope for two years with a smaller CCD camera, Atik 314L+, I would show one of my best narrow band images done with this setup:

The performance of the Super Reducer mounted on 77EDII used with full-frame CCD camera shows that it is capable to achieve as small spots of the stars as 12um at the very edge of the large 36x24mm field in Hydrogen Alpha light (FWHM 1.3) and around 14.5um in Oxygen III light (FWHM 1.6) when precisely focused. On a smaller field of 11mm diagonal CCD chip I get about 7um spot in Hydrogen Alpha and Sulfur II light (FWHM around 1.1) and 8.4um spot in Oxygen III (FWHM around 1.2-1.3).

Concerning RGB imaging I am still a newbie as I am missing perfect sky without light pollution to take RGB images. Anyway, I have to admit, that there is noticeable chromatic aberration even though this Astrograph is 6 elements Petzval design where two of the elements are from ED glasses. The reason why it is so is obvious. At F-speed of F/4.3 the telescope can be said is a bit fast. At such a F-speed it is much harder (and much more expensive) to make high quality, top apochromatic lenses and that’s why a simple ED doublet from e.g. Sky-Watcher seems to have lower CA then Borg 77EDII. The Sky-Watcher 80/600 with 0.8x reducer is slow F/6 telescope versus F/4.3. This can’t be ever compared not mentioning that people show their images in 50% or 33% resolution and because color sensors (Bayer matrix) plays its role (loss of resolution and detail).

Anyway, I could show some older RGB images with full-frame CCD camera (without FTF focuser upgrade so the star shapes at the corners are not top notch):

Fortunately, there are at least two ways how to overcome the CA when imaging with a CCD camera. The first one, more obvious and working for monochromatic CCD, is to refocus every color separately (or refocus between Red/Ha/SII that has more or less the same focus position and L/G/B/OIII that noticeably differs). Following image shows the CA problem and a need of refocusing using a Bahtinov mask. It is one of my old tests where both the Green and Blue are by a hair unfocused (extra-intra focus) and the Red and Ha shows the shift between these two main focus positions.

Borg 77EDII Focus Test with Bahtinov mask

Last, but most important mean, how to fix the CA for today’s very demanding CCD cameras with small pixels (where everything matters and shows up quickly) is using an UV-cut filter. The problem with my top quality filters from Astrodon is that the maximum transmittance of the Blue (and Luminance) filters starts at very short wavelengths while also the sensitivity (QE, quantum efficiency) of today’s CCD detectors is relatively high in short, blue wavelengths and this causes a problem how to focus. You may get large blue halos around stars and there’s no remedy to reach a sharp focus. The solution is to use UV-cut filter. I have good experience with IDAS LPS-P2 and Baader UV/IR cut filter (420-680nm) – item # 2459210A. These are essential for any RGB imaging (one of them). The spot sizes with small CCD vary from 8.4um for Red to 10.3um for Blue. On a very edge of a full-frame CCD camera I get 27um to 33um for the worst, Blue channel and 18um to 22um in the best, Red channel. Green is in between.

To sum it up the Borg 77EDII is lightweight, compact, versatile imaging telescope that with FTF focuser easily holds even a heavy CCD camera and allows very wide shots of celestial objects. It allows for 48mm or 52mm filter attachment as the F4 SR has specific filter holder. Also there’s a rotating ring that is a must have to call the system astrograph. Unfortunately I find the locking of the rotating ring the weakest part in order to achieve same spot size stars on both sides of the very large field of view of full-frame CCD camera (maintain the chip square to the focal plane).

The only downside for going with Borg is that you end up with purchasing another and another parts to check out all the possible configurations and options this versatile system allows (and you spend a lot of money on it! ).

Another “working” (for 36x24mm field) configuration of Borg Astrograph I know of is Borg 101EDII with 0.85x Reducer DGL. I also own a new 71FL lens but I am missing a working reducer for it. Maybe the new 0.7x Triplet Super Reducer will do the job. I hope at least!

References
AstroHutech – BORG
Astrodon Filters
Moravian Instruments CCD cameras
Atik CCD cameras
Joining the Borg – S&T Review by Alan Dyer

Rubriky: Articles in ENGLISH, Technika, recenze | 4 komentáře

QHY10 – Binning, Gain, Offset, Noise, Light Response etc.

Atik 314L+ CCD camera short-handed review

Současné CCD kamery pro fotografování DSO, stručný přehled

26.1.2012 – ČT/PÁ – Šumava

14.1.2011 – SO/NE – Bezvěrov

Zápisník – Listopadový „kolemnov“ 2011

Zápisník – Květen, srpen, září a říjen 2011

Visit of Teleskop Service

Set-Point TEC Cooling Tests of QHY CCD camera

Borg 77EDII Astrograph – an user “review”

Nejnovější příspěvky

Nejnovější komentáře

Archiv

Rubriky

Galerie