MONO Astrofotografie – was lange währt

Mein Entscheidungsprozess für die nun anstehende Änderung an meinem Astrofotografie-Equipment war langwierig und wohlüberlegt.

Auf dieser Seite fasse ich die grundsätzlichen und grundlegenden Gedanken, die zu meiner Entscheidung geführt haben zusammen und verweise auf die jeweiligen Einzelseiten meiner Astrofotografie Komponenten für die ich mich sehr bewusst entschieden habe.

Hier die Komponenten – mit Links sobald ich den Beitrag geschrieben habe:

• MONO Astrofotografie – was lange währt – Rahmenartikel
• ToupTek SkyEye62AM Hardware
• Baader UFC Filterschubladen-System
• Gerd Neumann CTU XT M54
• ToupTek SkyEye62AM Software
• Pegasus Astro Indigo OAG
• Baader LRGB CMOS Filter 50.4mm

Teleskope

Ich verwende zwei Teleskope. An beiden möchte ich mein neues Mono-Equipment verwenden.
Zu den jeweiligen Spezifika werde ich hier ebenfalls die Details zum optischen Aufbau dokumentieren.

• Baader APO 95/580 CaF2 Travel Companion
• Vixen VC200L – mein Vehrenberg VISAC

Ich verwende den Baader APO mit dem Baader CaF2 M68 Field Flattener. Dieser arbeitet mit einem Backfokus von 76,11mm.
Das Vixen VC200L verwende ich bevorzugt mit der nativen Brennweite von 1800mm. In diesem Fall muss ich keinen fest definierten Backfokus einhalten.

Daher werde ich mich zunächst auf die Adaption der Mono-Ausstattung mit dem Baader Apo konzentrieren und mich erst im zweiten Schritt dann um das VC200L kümmern.

Wahl der Kamera

Gekühlte Astrokamera oder DSLM

Seit ein paar Jahren, also seit meinem Einstieg in die Amateur-Astrofotografie, nutze ich eine DSLM-Kamera. Zunächst die CANON EOS M100, später dann die CANON EOS R. Beide in der astromodifizierten Version.

Spätestens nach meinem Umstieg auf den Baader Apo wuchs dann schnell der Wunsch danach, mit der Kamera der Qualität der Optik zu folgen und auf eine gekühlte Astrokamera zu wechseln.

Die Ergebnisse der Astrofotografie leben von einem maximal guten Signal zu Rausch Verhältnis. Nur so sind Details und Feinheiten der astronomischen Strukturen wirklich gut in Szene zu setzen und herauszuarbeiten.
Demnach muss die Sensor-Temperatur runter. Bei einer handelsüblichen DSLR/DSLM heizt sich der Sensor in seinem Gehäuse gerne sehr deutlich über Umgebungstemperatur auf. Eine gekühlte Kamera hingegen kann das ganze Jahr über mit einer Sensor-Temperatur unter dem Gefrierpunkt betrieben werden.

Meine Entscheidung: Gekühlte Astrokamera!

Mono- oder Farbkamera

Eine Fragestellung die mich lange beschäftigt hat und die auch in der Astrofoto-Community teils sehr emotional – aber dennoch meistens sachlich – diskutiert wird.

Letzen Endes muss das jeder für sich selbst entscheiden und gucken wie er mit seiner Entscheidung klar kommt. Im Zweifel muss diese dann korrigiert werden.

Meine Entscheidung: Mono!

Gut, ich habe mir die Entscheidung auch herleiten müssen. Im folgenden ein paar Fragestellungen bzw. Aussagen über die ich regelmäßig gestolpert bin und jeweils für mich zu beantworten versucht habe:

Aussage:
Mono dauert länger als Farbaufnahmen mit einer OSC Kamera.
Mein Gedanke dazu:
Ja, zu der Erkenntnis kann man kommen. Ich differenziere meine Antwort gerne in drei Szenarien.

I) Aufnahme von Sternhaufen ohne nennenswerte Nebelstrukturen:
Hier reicht oft ein einzelner Abend mit einer OSC aus. Teilweise lohnen sich auch mal nur 1-2 Stunden um einen hübschen offenen Sternhaufen zu fotografieren. – Die Aufnahme mit der OSC Kamera ist da sicher die entspannteste. Mit etwas mehr Arbeitsaufwand bekomme ich den Sternhaufen aber auch mit der Mono Kamera fotografiert.
Die mathematischen Details verrät das Verhältnis der Farbfilter auf der Bayer-Matrix. Nicht unüblich ist die Matrix RGGB. Heißt, dass 1/4 aller Pixel nur Rot, 1/4 aller Pixel nur Blau und 1/2 aller Pixel nur Grünes Licht aufzeichnen. Wenn ich eine 2h Aufnahmesitzung zugrunde lege und die Aufnahmezeit auf die komplette Sensorgröße umrechne, dann komme ich je Farbkanal auf unterschiedliche Mengen an Photonen. Für Rot und Blau sammele ich genau so viele Photonen wie in jeweils 30 Minuten auf einem Mono Sensor und für Grün soviel wie in einer Stunde.
Bei einem Mono Sensor kann ich die Zeit je Wellenlängenbereich frei verteilen. Bspw. jeweils 40 Minuten pro Farbe und bin dann auch fertig.

II) Aufnahme von Nebelstrukturen oder Galaxien:
Hier sieht meine Praxis heutzutage so aus, dass ich ohnehin mehrere Nächte lang fotografiere. 3, 4, 5 oder sogar mehr Nächte sind keine Seltenheit. Das war auch bei meiner DSLM der Fall. Nehme ich eine Aufnahmesession bestehend aus 4 Nächten gleicher Dauer einer OSC Kamera an, dann habe ich – umgerechnet wie im Szenario I – 2 Nächte lang Grün, 1 Nacht lang Blau und 1 Nacht lang Rot fotografiert.
Bei einer Mono Kamera habe ich die volle Kontrolle darüber wie ich die Zeit aufteile. Eine variante wäre, eine Nacht lang die 3 Farbkanäle aufzunehmen. Also 1/3 der ersten Nacht für Rot, 1/3 für Blau und 1/3 für Grün.
Die restlichen 3 Nächte können dann mit Luminanz-Filter belichtet werden. Und wenn mir dann die Belichtungszeit nicht reicht, dann wird einfach weiter Luminanz (ALLES) belichtet – und nicht wie bei OSC 1/2 Grün, 1/4 Blau und 1/4 Rot.

III) Schmalband:
Mit einer OSC Kamera ist man hier – um bei der gängigsten Variante zu bleiben – auf Duo-Narrowband-Filter beschränkt. Solange ich ein Objekt fotografiere in dem beide Wellenlängenbereiche vorhanden sind, erscheint mir diese Variante als attraktiv – habe ich auch in Teilen genau so gemacht. Dabei aber immer in einem mir vorgegebenen Verhältnis (in Analogie zu Szenario I) – nur 1/4 aller HA-Photonen die meine Sensorfläche treffen würden kommen dort auch an. Die OIII Photonen nutzen in dann glücklicherweise die restlichen 3/4 Sensorfläche.
Was aber, wenn ich einem Sternhaufen nur das ihn umgebende HA oder die in einer Galaxie enthaltenen HA-Bereiche sichtbar machen will. Dann möchte ich nicht nur 1/4 meiner Sensorfläche nutzen, sondern die komplette Fläche!
Die Möglichkeiten neben HA und OIII auch SII aufnehmen zu können, liegen auf der Hand.

Die Flexibilität, die Belichtungszeit für jeden der Wellenlängenbereiche L, R, G, B, HA, OIII, SII individuell bestimmen zu können, ist für mich der entscheidende Grund auf eine Mono-Kamera zu wechseln, ohne damit der Nutzung von OSC-Kameras auf ewig abschwören zu wollen. Solange die Sensoren zueinander passen, kann man die Vorteile beider Methoden auch gewinnbringend kombinieren.

Vollformat oder Crop-Sensor

Die Frage nach der Größe des Sensors war für mich sehr schnell beantwortet. Ich nutze zwei Teleskope die eindeutig mit Vollformat klar kommen. Da gab es eigentlich keine ernsthaften Zweifel, dass es wieder Vollformat werden muss – das hatte ich ja mit meiner bisherigen Kamera erfolgreich getestet.

Meine Entscheidung: Vollformat Sensor!

Wahl des Sensors

Nun ja, so viele Mono Vollformat Sensoren gibt es gar nicht. Im Grunde beschränkt sich die Wahl auf den SONY IMX 455 Sensor. Diesen Sensor gibt es in OSC- und als Mono-Kameras.
Auf der Suche nach Vollformat Sensoren stolpert man noch über den SONY IMX 410. Leider wird dieser Sensor bisher ausschließlich in Farbkameras verbaut.

Ich hatte allerdings länger für die Entscheidung gebraucht als man nun vermuten könnte. Die Entscheidung ob Mono oder OSC verlief mehr oder weniger parallel zur Betrachtung der Sensoren.

Wirklich ausschlaggebend war die Pixelgröße. Während der IMX 455 Pixel der Größe 3,76 µm besitzt, hat der IMX 410 deutlich größere Pixel mit einer Kantenlänge von 5,94 µm.

Die 3,76 µm passen deutlich besser zu meinem Baader Apo mit 590mm Brennweite. Mit den größeren Pixeln wäre ich deutlich im Undersampling – sicher toll fürs Signal zu Rausch-Verhältnis – ich habe mich fürs Well-Sampling entschieden. An meinem VISAC mit 1800mm gehe ich entweder ins Oversampling oder ins 2×2 Binning.

Meine Entscheidung: IMX 455 Mono Sensor!

Wahl des Herstellers und der Astrokamera

Nachdem dies nun alles fest stand, ging es um die sehr konkrete Wahl des Herstellers.

Eines war für mich soweit klar: Es sollte kein Produkt mit fremdem Lable werden. – Es war mir wichtig, dass ich die Kamera direkt vom Hersteller der Kamera erstehen kann.

Ich bin nicht aus Gründen der Kompatibilität an das System eines speziellem Herstellers gebunden und daher frei in der Wahl der Kamera.

Ich benutzte derzeit INDI/EKOS auf einem Raspberry Pi 5 – daher ist eine INDI Unterstützung sehr wichtig.
Eine künftige Nutzung von NINA möchte ich nicht ausschließen, daher habe ich auch darauf geachtet. Im Grunde passt das aber wohl für die meisten Hersteller.

Kosten sind natürlich immer eine Frage. Warum mehr Geld für die selbe Leistung zahlen? Ich bin 100% sicher, dass die Kamera der Wahl alle meine Erwartungen erfüllen wird.

Meine Entscheidung: Die ToupTek SkyEye 62AM

Details dazu dann im passenden Blog-Artikel.

Wahl der Filter-Einheit

Filterrad oder Filterschublade

Nun möchte die auserwählte ToupTek SkyeEye 62AM Mono Vollformat Kamera möglichst ohne Schattenwurf mit der Wellenlänge der Wahl bestrahlt werden.

Also Filterrad oder Schublade?
Der Preis spielt dabei ehrlich gesagt eine eher untergeordnete Rolle. Wirklich gute Filterschubladen-Systeme komme inkl. der am Ende benötigten 7 Filterschubladen preislich durchaus in den Bereich der gängigen Filterräder.

Was ist mir wichtig? Qualität! – Die gibt es sicher sowohl bei Filterrädern als auch bei den Premium Schubladensystemen.

Schnell war ich gedanklich bei einem Filterrad – Vollautomatisiert und die Verwendung ist sicher ähnlich komfortabel wie die einer OSC – dachte ich mir. Würde ich primär im eigenen Garten fotografieren wollen, dann wäre die Wahl vermutlich auf ein Filterrad gefallen.

Mir ist aber auch der Punkt Mobilität sehr wichtig. Ich verwende meinen Baader Apo 95 CaF2 580 mit einem OAG. In platzsparenden Systemen ragen die Bauteile von OAG und Filterrad sinnvollerweise in unterschiedliche Richtungen. Die Wahl meiner Transportkiste für den Apo hatte lange gedauert, sie ist groß und bietet überhaupt keinen Platz für ein Filterrad.
Hinzu kommt zumindest die Theoretische zusätzliche Fehlerquelle die man halt verbaut hat.

Meine Entscheidung: Filterschublade statt Filterrad!

Und das ganze Wechseln der Filter? Nun ja, irgendwie ist die Astrofotografie ja schon noch ein Hands-on-Hobby. Ab und zu mal einen Filter zu wechseln wird mich nicht überfordern.
Dazu kommt, dass ich Schmalband und R, G, B gerne vom eigenen Garten aus fotografieren kann. Die Luminanz-Daten werde ich aber vornehmlich unter dunklem Himmel sammeln – und da mag ich die Vorstellung wirklich SLIM unterwegs zu sein. Nicht umsonst habe ich mir den Baader Travel Companion als meinen Apo ausgewählt!

Wahl des Herstellers und des Filter-Systems

Die Wahl der möglichen Hersteller reduziert sich schnell, sobald ich ein paar Kriterien anlege:

• hohe Qualität
• modulares System
• Aufnahme von Vollformat tauglichen Filtern
• flexible Anschlussmöglichkeiten
• schlanker Backfokus

Ehrlich gesagt war ich nach diesen Kriterien schon fertig und die Auswahl war allerspätestens mit der Fähigkeit 50mm Filter aufnehmen zu können dann auch gefallen.

Meine Entscheidung: Das Baader UFC System!

Details dazu dann im passenden Blogbeitrag.

Wahl der Filter

Für den Anfang starte ich mit Filtern für Luminanz, R, G und B. Schmalband-Filter – HA, OIII und SII – werde ich mir zulegen, sobald das System sauber justiert ist und stabil läuft. – So kann ich die Kosten zeitlich etwas strecken.

Wahl des Herstellers und der Filter

LRGB Filter – diese werden von einer Reihe von Herstellen angeboten. Auch die dazu passenden Schmalband-Filter.
Aber auch hier wird die Wahl sehr schnell einfach sobald die passenden Kriterien angelegt werden:

• erfahrener Hersteller
• „Ultra“-Variante der Schmalband-Filter mit noch engerer Öffnung
• Verfügbar in 50,4mm

Ich bin mir gar nicht sicher, ob da noch ein anderer Hersteller mit Baader Planetarium mithalten kann.

Größe der Filter

Was die konkrete Filtergröße angeht, habe ich mich für die runden 50,4mm großen Filter entschieden. Die 2″ Filter sind etwas kleiner und könnten beim Vollformat vielleicht ärgerlicherweise – je nach Arbeitsabstand – unnötigerweise etwas abschatten. Das würde mich dann doch zu sehr ärgern. Die quadratischen 50mm Filter, welche Baader im Angebot hat, würden auch toll mit dem Baader UFC System funktionieren. Zum einen sind diese Filter eher für Sensoren > Vollformat gedacht, aber egal! Größer = besser! Hier hat dann eher die Vernunft und Weitblick gesiegt. Die runden 50,4mm Filter finden in allen gängigen Filterrädern platz. Sollte ich meine Meinung aus dem vorherigen Kapitel irgendwann einmal ändern oder einfach ein Filterrad ausprobieren wollen, dann kann ich die Filter weiter verwenden.

Weitere Gründe

Und noch ein ganz banaler Grund spricht für mich für die Baader Filter.

Filter verlängern den Backfokus des optischen Systems um 1/3 der Filterdicke. Die Filter vieler Hersteller sind 2mm dick; wohingegen die Filter von Baader Planetarium 3mm dick sind.
Mir ist noch kein Feinjustage-Ring von 2/3mm unter gekommen. 1mm Ringe jedoch schon.

Meine Entscheidung: Baader Planetarium CMOS optimierte LRGB Filter – 50,4mm

Details dazu später … wenn ich genügend Photonen durch diese Filter habe sammeln können.

Neigeflansch

Ein Neigeflansch soll her – getreu dem Motto: Probleme beheben die ich noch gar nicht habe.

Wozu eine Verkippungskorrektur?

Eine Verkippung – und wenn sie auch noch so klein sein mag – existiert vermutlich in jedem optischen System. Mal kommen sie zum tragen – Mal nicht. Dafür Ausschlaggebend sind sicherlich Faktoren wie Anspruch an das eigene Teleskop, Größe des Sensors, Größe der Pixel und sicher auch einfach die Liebe zum Detail bei der Ausübung des Hobbies Astrofotografie.

Punkt 1: Mit meinem Baader Travel Companion möchte ich das maximal mögliche Ergebnis erzielen.
Punkt 2: Spätestens beim Vollformat Sensor mit kleinen Pixeln wird sicher irgendwo eine kleine Verkippung sichtbar werden.

Von daher habe ich einen Neigeflansch von Anfang an in mein System mit eingeplant – nichts ist ärgerlicher als eine solch zentrale Baueinheit später in das optische System hinein basteln zu müssen. Geht auch – muss aber nicht sein.

Wahl des Herstellers und Neigeflansch

Durch Berichte zufriedener Kunden bin ich schon vor geraumer Zeit auf die Spezialprodukte von Gerd Neumann aufmerksam geworden. Insbesondere seine Neigeflansch oder Tilt-Units hatten es mir angetan.

Als es mit der Realisierung meines Mono-Upgrades tatsächlich ernst wurde hat Gerd Neumann sich viel Zeit für die telefonische und schriftliche Beratung genommen und mich bei der Wahl des für mich passenden Neigeflansches unterstützt und von dessen Qualität überzeugt.

Meine Entscheidung: Gerd Neumann CTU XT M54

Konkret ist es die M54 Variante in der 11,3mm dünnen Variante geworden. Wieso, warum um wie mir die Justage geglückt (sein wird) werde ich im dazu passenden Blog Artikel teilen.