Nach 6 Jahren Astrofotografie mit der ungekühlten CCTV-Kamera Watec 120N, die maximal 10 Sekunden lang belichtete Einzelbilder machen konnte, hatte ich das Gefühl, an die Grenzen dessen gestoßen zu sein, was mit dieser Kamera möglich ist. Außerdem besaß ich inzwischen mit TVGuider einen Autoguider, der eine CCTV-Kamera als Guidingkamera erforderte, und war somit in der Lage, auch mehrere Minuten lang belichtete Einzelbilder aufzunehmen. Da ich auch weiterhin monochrome Aufnahmen, gegebenenfalls durch einen Filter, machen wollte, suchte ich nach einer Kombination aus monochromer Kamera und passendem Filterrad.

Als Randbedingungen kamen hinzu:
- kein allzu großer CCD-Chip, da der Reducer meines Celestron 9,25 nur einen relativ kleinen Bereich voll ausleuchtet, was ich noch aus den Tagen der Fotografie mit Kleinbildfilm wußte
- CCD-Chip mit höherer Empfindlichkeit als der Chip in der Watec
- CCD-Chip mit möglichst gleichmäßig hoher Empfindlichkeit über das visuelle Spektrum und bis ins Infrarote
- CCD-Chip mit kleineren Pixel als der Chip in der Watec
- Kamera ohne bewegliche Teile (wie z.B. Shutter)
- Kamera mit thermoelektrischer Kühlung, aber ohne Wasserkühlung
- leichte Kamera mit geringem Stromverbrauch
- Qualitätsprodukt zum moderaten Preis
- Filterrad mit 1,25" Filtern
- Filterrad über USB-Schnittstelle ansteuerbar

Schon recht bald kristallisierte sich der Sony CCD-Sensor ICX-285AL als derjenige heraus, der meine Wünsche am besten abbilden konnte. Nun galt es, eine Kamera mit diesem Chip und ein dazu passendes Filterrad zu finden, die auch die restlichen Wünsche erfüllten. Die Kamera fand ich in der Atik 314L und dem Atik USB-EFW Filterrad. Die Kamera kommt in einem flachen runden Aluminiumgehäuse von 110mm Durchmesser und weist teleskopseitig einen T2-Anschluß und auf der Rückseite einen Ventilator, eine USB-Schnittstelle, den 12V-Stromanschluß und einen ST4-kompatiblen Anschluß für einen Autoguider auf. Sie wiegt nur 400g und benötigt einen Strom von max. 0,8A bei 12V Spannung.

Der CCD-Chip hat über jedem Pixel eine kleine Mikrolinse, die alles Licht, das auf dieses Pixel fällt, auf der lichtempfindlichen Fläche, die bauartbedingt kleiner als die Pixelgröße ist, konzentriert. Das Auslesen des gesamten Bilds dauert weniger als 2 Sekunden. Das Bild ist bereits ohne Kühlung sehr rauscharm, wird aber mit Kühlung noch deutlich rauschärmer. Die Peltier-Kühlung schafft es, den CCD-Chip auf 25°C unter die Umgebungstemperatur herabzukühlen. Das ist bei den Sony Chips völlig ausreichend und läßt sich stromsparend mit einer einstufigen Kühlung erreichen. Würde man bei der Aufnahme dithern, d.h. ständig einen Versatz von wenigen Pixeln von Bild zu Bild in unterschiedlichen Richtungen haben, dann könnte man beim Stacken die Hot Pixel eliminieren und bräuchte nicht einmal ein Dark. Die Kühlung ist ungeregelt, d.h. sie kühlt immer mit maximaler Leistung. Die erreichte Temperatur hängt von der Umgebungstemperatur ab. Fällt sie im Laufe der Nacht, wird der Kamera-Chip entsprechend kälter. Ich habe aber keine großen Unterschiede zwischen Darks gesehen, deren Aufnahmetemperatur sich um 5°C Unterschied. In der Praxis habe ich vor jeder Aufnahme die Lufttemperatur neben dem Teleskop auf einem Thermometer abgelesen und notiert. Die Temperatur wurde im Verlauf der Nacht mindestens stündlich gemessen und die Werte notiert. Das Gleiche habe ich bei der Aufnahme der Darks gemacht. Als geeignete Darks stellten sich alle Darks heraus, deren Aufnahmetemperatur um nicht mehr als 5°C von der Aufnahmetemperatur der Fotos abwich. Meine Darkbibliothek hatte aber in der Regel eine Schrittweite von 3°C.

Mit der Kamera wird die Software ArtemisCapture zur Steuerung der Kamera und der Aufnahme von Fotos geliefert. Diese Aufgaben erfüllt die Software in vollem Umfang. Für die einzelnen Aufgabengebiete wie Kühlung, Aufnahmedauer und Binning, Abspeichern der Daten, Darstellung der Daten usw. lassen sich kleine Fenster permanent einblenden. Die Anzahl der Funktionen ist übersichtlich, und der Bildschirm mit den geöffneten Fenstern für die einzelnen Aufgabengebiete ist es ebenfalls. Das jeweils zuletzt von der Kamera transferierte Bild wird angezeigt, wobei sich der Kontrast der Darstellung automatisch dem Kontrastumfang der Aufnahme anpaßt. Das funktioniert recht gut, wenn alle Objekte im Bildfeld schwach und nur wenige helle Sterne vorhanden sind, läßt aber nicht schwache Nebel in einem offenen Sternhaufen aus hellen Sternen erkennen. Man kann allerdings den Kontrast auch manuell einstellen, um alle Informationen, die das Bild enthält, sichtbar zu machen.

Beim Starten von Kamera und Software geht die Kamera automatisch in den Kühlmodus und kühlt den Chip herunter. Zum Wiederaufheizen muß der Knopf "Heat-up" angeklickt werden. Laut Rui Tripa wird dann einfach der Strom abgeschaltet und der CCD-Chip erwärmt sich unkotrolliert. Wegen seiner geringen Größe besteht keine Gefahr von zu großen thermischen Spannungen und daraus resultierenden Rissen. Ebenfalls wegen der geringen Größe benötigt die Chipkammer hinter dem teleskopseitigen Deckglas kein Entfeuchtungsmittel. Mir ist der Chip noch nicht ein einziges Mal befroren. Die ungenaue Kenntnis der aktuellen Chiptemperatur stellt in der Praxis kein Problem dar. Es genügt, sich sowohl bei den Darks als auch bei den Lights die Umgebungstemperatur zu notiern und ein Dark, daß bei etwa dieser Temperatur entstanden ist, zu subtrahieren. Eine Toleranz von +/-3°C ist dabei unerheblich.

Um zu fokussieren kann mit dem Mauszeiger ein beliebig großes Feld markiert werden, das in der Folge ausschließlich ausgelesen wird. Der Zeitbedarf für das Auslesen reduziert sich gemäß des Anteils der Fläche des Ausschnitts an der Gesamtfläche. Auch wenn mehrere Physikalische Pixel zu einem logischen Pixel zusammengefaßt werden (Binning), verkürzt sich die Übertragungsrate und reduziert sich die auflösung. Bis zu 8x8 Pixel können zu einem logischen Pixel zusammengefaßt werden. Dabei steigt bei flächigen Objekten im gleichem Maße auch ihre Helligkeit an, und sie werden beim Einstellen des Bildausschnitts schon erkennbar. Man kann die Anzahl der Pixel, die in X- und Y-Richtung zusammengefaßt werden sollen, frei wählen. Ich sehe aber keinen Sinn darin, die Pixel z.B. 2x4 statt quadratisch 2x2 oder 4x4 zu binnen. Man hätte dann in X- und Y-Richtung gebinnt eine unterschiedliche Auflösung.



Technische Daten:

Chip-Typ: SONY ExView ICX-285AL monochrom (EX-Typ)
Auflösung: 1392 x 1040
Pixelgröße: physikalisch 6,45 x 6,45 µm (Chipgröße: 9 x 6,7 mm)
Quanteneffizienz: max. 65% bei 450nm, hohe Empfindlichkeit im Roten und Infraroten
AD-Wandler: 16bit
Belichtungszeiten: 0,001s - unendlich
Downloadzeit: < 2s bei voller Auflösung und USB2.0, kleinere Ausschnitte und bei Binning entsprechend schneller
Kühlung: thermoelektrisch, ungeregelt bis 25°C unter Umgebungstemperatur
Binning: unabhängig in X- und Y-Richtung