Eine etwas andere CCD-Kamera

(Teil 2)

In der letzten Ausgabe habe ich den Kamerakopf und den Chip der Starlight Xpress näher beschrieben. In diesem zweiten Teil möchte ich Ihnen das "andere" dieser CCD-Kamera vorstellen.

Der Framestore

Der Framestore bildet das eigentliche Herz der Starlight Xpress, da sich an ihm sämtliche Bedienelemente, ein 512kB großer Bildspeicher, eine Schnittstelle sowohl zum PC als auch zu einem externen Monitor, sowie die Spannungsversorgung der Kamera befinden. Letztere kann dabei entweder über das in den Framestore integrierte 110/230V-Netzteil oder durch eine externe 12V-Spannungsquelle (z.B. Autobatterie) erfolgen.
Fast alle für die Aufnahme notwendigen Einstellungen werden über kleine, jedoch auch noch mit Handschuhen gut bedienbare, Kippschalter auf der Frontseite des Framestore vorgenommen. Die Schalter sind hierbei sehr übersichtlich in drei Gruppen angeordnet. Ganz links befindet sich der Ein/Aus-Schalter, der Eingang für die externe 12V-Spannungsversorgung und die Kühlung. Da diese Einstellungen in der Regel nur einmal ganz zu Anfang einer Beobachtungsnacht gemacht werden müssen, besteht keine Gefahr, dass man später im Dunklen aus Versehen die Einstellungen verstellt. Die Abgrenzung zu den restlichen Bedien-elementen bildet ein großes Display, das die Chiptemperatur anzeigt, sowie der Anschlußstecker für das von der Kamera kommende Datenkabel.
Die nächsten fünf Schalter dienen der Ansteuerung des in den Framestore integrierten Bildspeichers. Sie alle hier in ihrer Funktion zu beschreiben, ginge an dieser Stelle zu weit, so daß ich hier nur auf die beiden, meines Erachtens in der Praxis wichtigsten, Funktionen eingehen will.

Aufgrund seiner Größe von 512kB ist der Bildspeicher in der Lage, ein maximal 512 x 512 Pixel großes Bild in einer Auflösung von 16Bit zu handhaben. Der A/D-Wandler arbeitet mit einer Dynamik von 12Bit, das Bild selbst wird aber zum Abspeichern und Darstellen direkt auf 16Bit gestreckt, so daß ein Bild den halben Bildspeicher benötigt. Da der Framestore bei seiner Konzipierung schon für die spätere Unterstützung einer entprechend großen Kamera ausgelegt wurde, besteht mittels eines zusätzlichen Schalters die Möglichkeit, jeweils ein Bild in den oberen und in den unteren Speicherbereich zu schreiben. Somit ist man in der Lage, zwischen diesen beiden Bildern hin- und herzuschalten, was z.B. die Suche nach Kleinplaneten erleichtert.
Die beiden rechten Schalter dienen der eigentlichen Belichtung. Sehr praktisch ist hierbei die Möglichkeit, zwischen einer Einzel- und einer Serienbelichtung zu wählen, was besonders für die Scharfstellung der Aufnahme vorteilhaft ist!
Etwas gewöhnungsbedürftig ist, daß die Belichtungszeit nicht, wie bei allen anderen mir bekannten Kameras, stufenlos variiert werden kann! Statt dessen hat man lediglich die Möglichkeit eine "Basisbelichtungszeit" von knapp 0,02s jeweils zu verdoppeln, was mittels eines 10-stufigen Schalter geschieht. Ein zusätzlicher Kippschalter erlaubt außerdem eine weitergehende Verdoppelung dieser 10 festen Zeiten, so daß rein rechnerisch eine maximale Belichtungszeit von 2h 54m 56s möglich wird.

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   0            0,02  s                       21 s
   1            0,018 s                       42 s
   2            0,06  s                   1 m 22 s
   3            0,125 s                   2 m 44 s
   4            0,25  s                   5 m 28 s
   5            0,5   s                  10 m 56 s
   6            1,3   s                  21 m 52 s
   7            2,5   s                  43 m 44 s
   8            5     s              1 h 27 m 28 s
   9           10     s              2 h 54 m 56 s

Neben der eigentlichen Belichtung kann man auch noch eine Vorverstärkung des vom Chip kommenden Signals einstellen. Dies geschieht über einen großen 5-stufigen Drehschalter. Es ändert sich jedoch nichts am eigentlichen Signal/Rausch-Verhältnis des Bildes! Lediglich für die Darstellung des Bildes auf dem externen Videomonitor ist diese Funktion interessant, da man auf diese Weise eine Streckung der Grauwerte erreichen kann ohne das Bild in den Computer einladen zu müssen. Anwendung findet dies z.B. beim Positionieren des Objekte auf dem Chip - die eigentliche Aufnahme sollte immer ohne Vorverstärkung erfolgen!
Ausgelöst wird die Aufnahme schließlich über ein ca. 5m langes Kabel an dessen Ende sich ein Drucktaster befindet. Auf der einen Seite ist dies sehr bequem, wenn man zum Fokussieren am Teleskop steht und dann ohne großes herumlaufen die nächste Testaufnahme machen kann. Auf der anderen Seite hat die Aufnahme so keinen Zeitbezug, da der Framestore über keine eingebaute Uhr verfügt! Somit muß man für alle zeitlich relevanten Belichtungen (z.B. bei der Photo- oder Astrometrie) immer eine zusätzliche (Funk-) Uhr verwenden. Durch die manuelle Auslösung ist es leider auch nicht möglich automatische Serienaufnahmen durchführen zu lassen!

Nach erfolgter Belichtung wird das Bild ausgelesen, im Speicher des Framestore abgelegt und auf dem Videomonitor dargestellt. Dieser Vorgang dauert ca. 1,5 Sekunden. Hat man das Bild als gut befunden, kann man es mit Hilfe der im Lieferumfang enthaltenen ISA-Karte in ca. 3 Sekunden in den PC einlesen und dann zur weiteren Verwendung abspeichern.
Als die Kamera auf den Markt kam, waren diese Übertragungszeiten konkurrenzlos, verglichen mit Kameras, die, wie damals meist noch üblich, über die serielle Schnittstelle bzw. den Druckerport ausgelesen wurden! Aufgrund der damals niedrigen PC-Geschwindigkeiten (486er) dauerte es z.B. vom Auslesen bis zur ersten Darstellung eines ST-6-Bildes (mit sogar 1/3 weniger Pixel) auf dem Computer-Monitor fast 15 Sekunden! Heute in der Zeit von 300MHz-Prozessoren und den wesentlich schneller gewordenen Parallelports spielt dieses Argument jedoch keine Rolle mehr.

Die Software

Zum Lieferumfang der Kamera gehören zwei Programme, die neben dem reinen Abspeichern der Bilder auch ein wenig einfache Bildbearbeitung ermöglichen.
Die Software "PIXPUSH" läuft hierbei unter MS-DOS ab Version 4.0, wobei mindestens 366kB freier Arbeitsspeicher benötigt werden. Solange auf dem PC neben dem reinen Auslesen des Framestores keine aufwendige Bildbearbeitung betrieben werden soll, bietet ein 286er-Prozessor eine völlig ausreichende Geschwindigkeit.
Das Programm "PIXWIN" benötigt MS-WINDOWS 3.x als Betriebssystem. Da wir in unserer Sternwarte neben der Bildaufnahme den PC auch noch zum Darstellen von Aufsuchkarten benutzen, verwenden wir wegen der Möglichkeit des Parallelbetriebs von mehreren Programmen nur die WINDOWS-Software. Sie bietet neben Auslese- und Speicherfunktionen einige Bildbearbeitungsfunktionen. Aufgrund der geringen Geschwindigkeit des von uns benutzten 486/33-PCs nutzen wir das Programm jedoch nur zur reinen Bildaufnahme.
Abgespeichert werden die Bilder im FITS-Format, da so ein einfaches Einlesen in andere Bildbearbeitungsprogramme möglich wird. Zusätzlich ist ein Abspeichern in dem kameraeigenen PIC-Format oder im TIFF-Format möglich (wobei das TIFF-Format die Farbtiefe der Bilder von 12Bit auf 8Bit reduziert).

Fazit

Die Starlight Xpress ist, verglichen mit moderneren Kameras mit einem ähnlich großen Chip, nicht mehr auf der Höhe der Zeit! Sie hat nicht nur ihren Geschwindigkeits- sondern auch ihren damaligen Preisvorteil verloren.
Da sie nicht über den PC gesteuert wird, ist die Starlight Xpress sicherlich nicht die erste Wahl, wenn es um wissenschaftliche Anwendungen in der Astronomie geht. Hier sind Kameras mit Serienbelichtungen und automatischer Zeitabspeicherung klar im Vorteil. Die Stärke dieser Kamera liegt vielmehr da, wo es nur auf die Erstellung von "ästhetischen Bildern" ankommt.
Auf dem Gebrauchtmarkt wird die Starlight Xpress wohl auch in den nächsten Jahren noch immer wieder vertreten sein, so dass sie hier evtl. eine Alternative zu Selbstbaukameras oder Fertiggeräten im "Einstiegsbereich" bis max. DM 2.500,- darstellt. Verglichen mit vielen anderen Kamera-Modellen bietet sie hier sowohl von der Fläche, als auch von der Pixelzahl her den besseren Chip!

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