Cámara CMOS QHY modelo QHY600PH-M monocroma

Con la ventaja de su bajo ruido de lectura y alta velocidad de lectura, la tecnología CMOS ha revolucionado la imagen astronómica. Una cámara de imagen astronómica monocroma, retroiluminada y de alta sensibilidad es la elección ideal para los astrofotógrafos. La serie QHY600 utiliza SONY IMX455, un sensor BSI de fotograma completo (formato de 35 mm) con píxeles de 3,76um y A/D nativo de 16 bits.  Este sensor está disponible tanto en versión monocroma como en color.  La Serie QHY600 pone fin a los días de las cámaras CMOS sin refrigeración de 16 bits y acaba con los días de las cámaras CMOS monocromas sin refrigeración de fotograma completo (y más grandes).

• Corriente oscura extremadamente baja (0,002e/p/s@-20C) gracias a la tecnología CMOS Exmor BSI de SONY.
• Cero brillo del amplificador.
• Sólo un electrón de ruido de lectura a alta ganancia y máxima resolución y velocidad de lectura de 4FPS.  Un electrón de ruido de lectura significa que la cámara puede alcanzar una SNR>3 con sólo 4 a 6 fotones. Se trata de un rendimiento perfecto cuando las condiciones están limitadas por los fotones, es decir, exposiciones cortas, imágenes de banda estrecha, etc., lo que hace que este sensor de gran área sea ideal para estudios del cielo, astronomía de dominio temporal, imágenes de fluorescencia, secuenciación de ADN y microscopía.

Para proporcionar una transferencia de datos ininterrumpida y fluida de todo el sensor de 60 MP a alta velocidad, la serie QHY600 (excepto QHY600M-PH L) dispone de un búfer de imagen DDR3 de 2 GB. El número de píxeles de la última generación de sensores CMOS es muy elevado, lo que se traduce en mayores requisitos de memoria para el almacenamiento temporal y permanente. Cuando se utilizan algunos ordenadores que no disponen de procesadores rápidos o tienen una compatibilidad deficiente con USB 3.0, el ordenador no puede transferir bien los datos de alta velocidad y los datos se pierden a menudo. La DDR puede almacenar en búfer muchos datos de imagen y enviarlos al ordenador. Aunque la transmisión USB 3.0 se suspenda con frecuencia, garantizará que los datos no se pierdan. 

Por ejemplo, el sensor QHY600 produce unos 120 MB de datos por fotograma.  Además, el ancho de banda de los datos ha aumentado de los 16 bits originales a los 32 bits actuales.  La transferencia de archivos de tamaño tan grande requiere necesariamente que la cámara disponga de memoria suficiente. Este gran búfer de imágenes satisface las necesidades de adquisición y transmisión de imágenes a alta velocidad de la nueva generación de CMOS, haciendo que la toma de múltiples fotogramas sea más fluida y menos tartamuda, reduciendo aún más la presión sobre la CPU del ordenador. 

A/D nativo de 16 bits: El nuevo sensor de Sony tiene A/D nativo de 16 bits en el chip. La salida es de 16 bits reales con 65536 niveles. En comparación con los A/D de 12 y 14 bits, un A/D de 16 bits ofrece una mayor resolución de muestreo y la ganancia del sistema será inferior a 1e-/ADU sin ruido de error de muestreo y con un ruido de lectura muy bajo.

BSI: Una de las ventajas de la estructura CMOS retroiluminada es la mejora de la capacidad del pozo lleno. En el sensor retroiluminado, la luz entra en la superficie fotosensible por el reverso. En este caso, la estructura de cableado incrustada del sensor se encuentra por debajo de la capa fotosensible. Como resultado, más fotones inciden sobre la capa fotosensible y más electrones se generan y capturan en el pozo del píxel. Esta relación entre la producción de fotones y la de electrones se denomina eficiencia cuántica. Cuanto mayor es la eficiencia cuántica, más eficaz es el sensor a la hora de convertir fotones en electrones y, por tanto, más sensible es el sensor para capturar una imagen de algo tenue.

Datos RAW VERDADEROS: En la implementación DSLR hay una salida de imagen RAW, pero normalmente no es completamente RAW.  Algunas evidencias de reducción de ruido y eliminación de píxeles calientes son visibles en una inspección cercana.  Esto puede tener un efecto negativo en la imagen para la astronomía, como el efecto «devorador de estrellas».  Sin embargo, las cámaras QHY ofrecen una SALIDA DE IMAGEN RAW VERDADERA y producen una imagen compuesta únicamente por la señal original, manteniendo así la máxima flexibilidad para los programas de procesamiento de imágenes astronómicas posteriores a la adquisición y otras aplicaciones de imágenes científicas.

Zero Amplify Glow: Esta también es una cámara con brillo amplificador cero.

Refrigeración y control antirocío: Además de la refrigeración TE de doble etapa, QHYCCD implementa tecnología propia en el hardware para controlar el ruido de la corriente oscura. La ventana óptica lleva incorporado un calentador de rocío y la cámara está protegida contra la condensación de humedad interna. Una placa calefactora eléctrica para la ventana de la cámara puede evitar la formación de rocío.

Tecnología de sellado: Basándose en casi 20 años de experiencia en el diseño de cámaras refrigeradas, la cámara refrigerada QHY ha implementado las soluciones de control de sellado. El propio sensor se mantiene seco con nuestro diseño de encaje de tubo de gel de silicona para el control de la humedad dentro de la cámara del sensor. Por cierto, no hay fugas de aceite.

Funciones avanzadas

Múltiples modos de lectura

Los modos de lectura múltiple son especiales para las cámaras QHY de 16 bits (QHY600/268/461/411).  Los diferentes modos de lectura tienen diferentes tiempos de controlador, etc., y dan como resultado un rendimiento diferente. Ver detalles en «Modos de Lectura Múltiple y Curvas».

Función de supresión del ruido térmico por cambio aleatorio

Es posible que algunos tipos de ruido térmico puedan cambiar con el tiempo en algunas cámaras CMOS retroiluminadas. Este ruido térmico tiene la característica de la posición fija del ruido térmico típico, pero el valor no está relacionado con el tiempo de exposición.  En su lugar, cada fotograma parece tener sus propias características.  Las QHY600/268/461/411 utilizan una innovadora tecnología de supresión que puede reducir significativamente el nivel aparente de dicho ruido.

Protección UVLO

UVLO（Under Voltage Locking) es proteger el dispositivo electrónico de daños causados por tensiones anormalmente bajas.

Nuestra experiencia cotidiana nos dice que la tensión de funcionamiento real de un dispositivo eléctrico no debe superar significativamente la tensión nominal, de lo contrario se dañará. En el caso de equipos de precisión como las cámaras, el trabajo a largo plazo con una tensión de entrada demasiado baja también puede ser perjudicial para la vida útil de la cámara, e incluso puede hacer que algunos dispositivos, como el gestor de alimentación, se quemen debido a la sobrecarga a largo plazo. En el controlador todo-en-uno y SDK después de la versión estable 2021.10.23, la cámara dará una advertencia cuando el voltaje de entrada de la cámara esté por debajo de 11V.

Optimizando el Tráfico USB para Minimizar el Banding Horizontal

Es un comportamiento común para un sensor CMOS contener algunas bandas horizontales. Normalmente, el banding horizontal aleatorio se puede eliminar con el apilamiento de múltiples fotogramas, por lo que no afecta a la imagen final. Sin embargo, las bandas horizontales periódicas no se eliminan con el apilamiento, por lo que pueden aparecer en la imagen final. Ajustando el tráfico USB en modo Fotograma Único o Fotograma Vivo, se puede ajustar la frecuencia del controlador del sensor CMOS y se puede optimizar el banding horizontal que aparece en la imagen. Esta optimización es muy eficaz para eliminar el banding periódico en algunas condiciones.

Un típico Ruido Horizontal Periódico bajo ciertos valores de USB_TRAFFIC.

Después de ajustar el tráfico USB para evitar el ruido horizontal periódico.

Reiniciar la cámara apagándola y encendiéndola

La cámara está diseñada para utilizar los +12V para reiniciarla sin desconectar y volver a conectar la interfaz USB. Esto significa que puede reiniciar la cámara simplemente apagando los +12V y encendiéndola de nuevo. Esta función es muy útil para controlar la cámara a distancia en un observatorio. Puedes utilizar una fuente de alimentación controlada a distancia para reiniciar la cámara. No es necesario tener en cuenta cómo volver a conectar el USB en caso de control remoto.

Imágenes de usuario

Contrastada y colorida zona de M78 Fotógrafo: Patrick Dufour Telescopios u objetivos de imagen: AG Optical 12,5″ iHW Cámaras de imagen: QHYCCD QHY600 Monturas: iOptron CEM120 EC2 Integración: 33,3 horas

Horse Head Nebula in H-alpha wavelength. Author: Wu Zhen Imaging camera: QHYCCD QHY600 with RASA11Horse Head Nebula in H-alpha wavelength. Author: Wu Zhen Imaging camera: QHYCCD QHY600 with RASA11

Características técnicas

Test de linealidad

Hicimos una prueba para el QHY600 bajo el modo de ultra alta fullwell. Los resultados son bastante buenos al mostrar un buen rango de respuesta lineal hasta 73ke-. Los resultados se pueden encontrar aquí:

https://www.qhyccd.com/qhy600-linearity-test/

Los resultados de la prueba lineal del QHY600 muestran una buena linealidad hasta 73000e-.  Esto es en los modos de lectura # 0 y # 2. Ganancia = 0. Ganancia = 0. En el gráfico de ajuste lineal borramos los datos por encima de 73000e- y obtuvimos R ^ 2 = 0,9998.

En tiempos de exposición muy cortos por debajo de 20ms el valor es bastante pequeño y puede ser parpadeo inducido por la tableta.

Dimensiones mecánicas

Disposición del área de imagen

El QHY600 puede emitir toda el área activa del sensor, incluidos los píxeles ópticamente negros y el área de sobreexploración. El tamaño total de la imagen, incluida la zona ópticamente negra, es de 9600 x 6422 píxeles. El área ópticamente negra se encuentra a la izquierda de la imagen y el área de sobreexploración se encuentra en la parte inferior de la imagen.

La diferencia entre el área ópticamente negra y el área de sobreexploración es que el área ópticamente negra incluye la corriente oscura durante una exposición larga, mientras que el área de sobreexploración no incluye la corriente oscura durante una exposición. Ni el área ópticamente negra ni el área de sobreexploración responden a la luz, por lo que se consideran el área «no efectiva» del sensor.

En la parte inferior del área de sobreexploración puede encontrar algunas series verticales de puntos en un solo fotograma que pueden convertirse en líneas verticales tras el apilado. Una de las razones de esto es que los resultados de calibración FPN representados en el área de sobreexploración no se pueden encontrar en el área de imagen efectiva.

La siguiente imagen es la esquina inferior izquierda de una imagen oscura de 300 segundos. Puede ver estos puntos en el área de overscan. El área de nivel ópticamente negro y el área de sobreexploración se utilizan normalmente para la calibración precisa de una imagen y para la calibración de una imagen sin utilizar un marco de polarización o un marco oscuro, o para algunas aplicaciones científicas.  Dado que las áreas ópticamente negra y de sobreexploración no forman parte del área efectiva de la imagen, QHYCCD no garantiza la calidad de la señal en estas áreas.  Si no utiliza estas áreas, puede seleccionar la opción «Ignorar área de sobreexploración» en el controlador ASCOM o seleccionar un ROI de área efectiva en SharpCAP.

Múltiples modos de lectura y curvas

Modo de lectura #0 (Modo fotográfico)

Modo de lectura nº 1 (modo de alta ganancia)

Modo de lectura nº 2 (modo Super Fullwell)

Modo de lectura nº 3 (modo Extend Fullwell-2CMS)

Los modos de lectura múltiple son especiales para las cámaras QHY de 16 bits (QHY600/268/461/411).  Los distintos modos de lectura dan lugar a un rendimiento diferente. Estos modos de lectura están actualmente soportados en ASCOM, SharpCap y N.I.N.A.

Modo DSO fotográfico (Modo #0)

Este modo es adecuado para la mayoría de las situaciones de imagen DSO. Dado que hay una caída del ruido entre la ganancia 25 y la ganancia 26 (ganancia unitaria), lo recomendamos como ajuste de ganancia por defecto; sin embargo, la ganancia0 también es suficientemente buena para un sensor de 16 bits.

Modo de Ganancia Alta (Modo #1)

 Este modo es algo así como el doble de iso nativo de algunas de las nuevas cámaras digitales, cuyo rango dinámico puede reducirse en gran medida al variar el valor iso, como iso800, iso3200, etc. El modo de alta ganancia proporciona esta mejora para las cámaras QHYCCD de 16 bits. Le recomendamos que elija este modo cuando tenga que capturar a alta ganancia, por ejemplo, un objeto oscuro. Tenga en cuenta que el punto de conmutación de HGC/LGC de QHY600/268/461 es 56. Esto significa que debe ajustar Ganancia 56 para sacarle el máximo partido.

Modo de pozo lleno ampliado (Modo nº 2)

Con un tamaño de píxel de 3,76um, estos sensores ya tienen una impresionante capacidad de pozo lleno de 51ke. Sin embargo, QHYCCD ha implementado un enfoque único para lograr una capacidad de pozo lleno superior a 51ke, a través de innovadores ajustes de modo de lectura controlables por el usuario. En el modo de pozo lleno ampliado, el QHY600 puede alcanzar un valor de carga de pozo lleno extremadamente grande de casi 80ke- y el QHY268 puede alcanzar casi 75ke-. Una mayor capacidad de full-well proporciona un mayor rango dinámico y es menos probable que se saturen las grandes variaciones en la magnitud del brillo. 

Modos 2CMS

Modo de pozo lleno ampliado-2CMS (Modo#3)

Modo DSO fotográfico-2CMS (Modo#4)

Modo de alta ganancia-2CMS (Mode#5)

Basándose en los tres modos básicos anteriores, el modo 2CMS puede reducir en gran medida el ruido de lectura mediante el muestreo secundario, manteniendo el mismo valor de pozo lleno y la misma ganancia del sistema. Preferimos los modos 2CMS a los modos básicos en astrofotografía. Por cierto, los valores de ganancia recomendados son los mismos que los de los modos básicos.

Accesorios (Contenido de la caja)