Охлаждённая Nikon D5500a делает потрясающие фотографии космоса.

Технологии@Science_Newworld.

Итальянский производитель оборудования для астрофотографии Primalucelab выпустил интересную модификацию камеры Nikon D5500a специально для астрофотографии. Модификация адаптирована для длинной выдержки и использует созданную под заказ систему охлаждения для сенсора ПЗС. Самые серьёзные астрофотографы всегда охлаждали сенсоры, ну а теперь фантастическая по красоте астрофотография стала проще и доступнее.

Камера великолепно снимает звёзды, туманности, луну и планеты солнечной системы. Вместе с рефрактором её вполне можно использовать без компьютера.

Охлаждение сенсора выполняют два элемента пельтье - термоэлектрические преобразователи, принцип действия которых базируется на эффекте пельтье - возникновении разности температур при протекании электрического тока. Разница температур возникает из-за поглощения тепла при прохождении электрического тока в месте контакта двух разнородных полупроводников с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников.
В элементах пельтье для Nikon D5500a Cooled используются полупроводники, которые под напряжением создают разность температур до 27\xB0C (49\xB0F. то есть сенсор ПЗС будет на 27 градусов холоднее окружающего воздуха. Минимальная температура сенсора -27\xB0C.

Охлаждение сенсора имеет критически важное значение при съёмке с большой выдержкой, потому что на холодном сенсоре гораздо слабее заметен фоновый шум, который создаётся непосредственно электронами на аналоговой микросхеме ПЗС, состоящей из светочувствительных фотодиодов.
Важно ещё и то, что система охлаждения поддерживает постоянную заданную температуру матрицы на протяжении всей фотосъёмки, так что мастер - кадры темнового шума (темновые кадры) необязательно записывать после каждого снимка объекта. Их можно записать в любое время.
Вот как выглядит темновой кадр на 6400 ISO с включенной системой охлаждения (слева) при температуре сенсора -2\xB0C, а также с выключенной системой охлаждения (справа) при температуре сенсора 20\xB0C. как говорится, разница налицо.

Специализированная модель Nikon D5500a Cooled также оснащена специальной системой, которая предотвращает образование водяного конденсата на поверхности охлаждённого сенсора. Система Anti - Dewing нагревает только передний фильтр над сенсором, но не сам ПЗС. Наличие относительно тёплой поверхности на пути воздуха не позволяет сконденсироваться влаге.
На внешнем тачскрине с диагональю 3, 2" отображается текущая температура сенсора, целевая температура и время, через которое она будет достигнута. Здесь же показывается относительная мощность системы охлаждения (от 1 до 5), скорость вращения кулера (без вибрации - вероятно, на магнитных подшипниках) и интенсивность работы системы Anti - Dewing на переднем фильтре.

Кнопки управления на задней части блока охлаждения позволяют устанавливать параметры его работы и выбирать мощность охлаждения.
Для астрофотографии в камере сделаны некоторые другие усовершенствования. Например, фильтр отсечения инфракрасного диапазона из камеры изъят. Этот фильтр вставляют в обычные фотоаппараты, чтобы они не искажали баланс белого при обычном дневном освещении. Натуральный баланс белого нам ни к чему, а вот инфракрасный диапазон - как раз очень необходим.
Вместо фильтра отсечения ик установлен фильтр, который пропускает волны с большей длиной волны, чем видимый красный цвет (0, 64-0, 77 мкм), то есть в ик - диапазоне. Фильтр специально сделан так, чтобы заснять свет за спектральной линией H - альфа (656, 28 нм), которая соответствует переходу электрона водорода с третьего на второй энергетический уровень. Эта спектральная линия важна для астрономов, потому что переход электрона в водороде с третьего на второй уровень происходит повсеместно во вселенной. В том числе в этом спектре светятся многие эмиссионные туманности - красивые облака ионизированного газа.

На следующем графике показано, какой диапазон записывает D5550 с оригинальным фильтром, а какой записывает моддерская версия для астрофотосъёмки. На графике отмечена и спектральная линия H - альфа.

Вероятно, трюк со специальной записью света за спектральной линией H - альфа позаимствовали у другой камеры для астрофотосъёмки D810a - первой специализированной полноформатной камеры Nikon для астрономов. Ту модель японская фирма выпустила самостоятельно за $3799, а вот более дешёвую Nikon D5500a ($2420) итальянские моддеры доработали самостоятельно. По многим функциям она ничем не уступает фабричной D810a. Правда, размер сенсора у неё слегка поменьше: 23, 5x15, 6 мм вместо полнокадровых 36x24 мм. Она тоже умеет делать кадры с максимальной выдержкой 900 секунд (15 минут) и производить интервальную съёмку, записывая последовательности кадров с разными выдержками. Максимальное количество кадров в последовательной съёмке - 50. Например, можно запрограммировать камеру снять 20 кадров с выдержкой 300 с, а потом 10 кадров с выдержкой 900 с.
В том случае, если требуется, Nikon D5500a может снимать всю ночь в автономном режиме. Утром проснётесь и проверите - не пролетала ли в кадре ракета Spacex. На случай долгой автономной работы и камера, и система охлаждения могут запитываться от одного источника питания 12V 3A, то есть от стандартного сетевого адаптера, как у ноутбуков.
Для фотографирования далёких звёзд для камеры доступны разные рефракторы. Например, Airy Ed100. Источник: Geektimes. ru.