Lustrzanka Nikon D5500a Cooled z sensorem chłodzonym modułem Peltiera

Aparaty cyfrowe w wersjach przeznaczonych dla astrofotografii to produkty już nam znane. Choć pojawiają się rzadko jako specjalne wersje zwykłych aparatów, które pozbawiono filtra IR. W ten sposób powstał Nikon D810a czy Canon EOS 60Da. Umożliwienie nieskrępowanej rejestracji światła podczerwonego, które normalnie jest niekorzystne dla zdjęć, zapewnia jednak tylko część sukcesu.
Dlatego warto przyjrzeć się lustrzance Nikon D5500a Cooled, który zmodyfikowała włoska firma PrimaluceLab.

Garbaty Nikon dla astrofotografa

Tym co od razu rzuca się w oczy jest wielki garb na tylnej ściance, przytwierdzony dokładnie w miejscu gdzie zwykle powinien znajdować się ekran LCD. Jest to chłodnica, która wykorzystuje podwójny moduł Peltiera by obniżyć temperaturę pracy sensora nawet o 27 stopni w porównaniu do temperatury otoczenia.

Ekran LCD jest na stałe odchylony i służy podglądowi obrazu. To nic zaskakującego, wszak w takiej konfiguracji nie da się zajrzeć w wizjer optyczny. Który zresztą przy astrofotografii nie na wiele się zda.

Dlaczego trzeba chłodzić?

Po co tak mocno obniżać temperaturę sensora? Okazuje się, że w astrofotografii, szczególnie posiłkującej się cyfrowymi sensorami, szumy maja bardzo destruktywny wpływ na rejestrowane obrazy. Dotyczy to szczególnie obiektów bardzo słabych, które tylko nieznacznie wybijają się ponad szum nieba (nie mylić tego z szumami w sensorze).

Przy zwykłej fotografii dodatkowe zakłócenia wprowadzane przez sensory aparatów cyfrowych nie maja jakiegokolwiek znaczenia. Przy astrofotografii wręcz przeciwnie. Obniżenie temperatury sensora zmniejsza jego szumy termiczne (tak zwany prąd ciemny), które dokładają się do rejestrowanego sygnału.

Efekty chłodzenia w Nikon D5500a Cooled

Można powiedzieć, że schładzanie sensora w Nikonie D5500a jest pewną wersją sprzętowego odszumiania obrazu. Techniki, które znajdziemy w oprogramowaniu do obróbki zdjęć działają statystycznie i w istocie zmieniają realny sygnał.

Ponownie, przy tradycyjnej fotografii takie programowe odszumianie nie jest wielkim problemem. Ale przy astrofotografii, nawet takiej nastawionej jedynie na estetyczne wrażenia, zminimalizowanie szumów sensora jest istotne.

Pokazuje to powyższy obraz. Po lewej zdjęcie wykonane na ISO 6400 „z założonym dekielkiem” i włączonym chłodzeniem (sensor ma -2 stopnie C). Po prawej te same parametry, ale z wyłączonym chłodzeniem (sensor ma 20 stopni C). By zapobiec zbieraniu się wilgoci przy tak niskiej temperaturze, zastosowano układ delikatnie podgrzewający filtr umieszczony przed matrycą. Sam filtr został specjalnie zmodyfikowany by uczulić konstrukcję na szerszy zakres fal, w tym ważna dla astrofotografii linię emisyjną H-alfa.

Zasilanie całego systemu chłodzącego wymaga źródła zasilania zapewniającego 12V przy 3A. Dodatkowo specjalny adapter pozwoli zasilić sam aparat z jednego źródła bez obaw o rozładowanie się standardowego akumulatora.

Za komfort pracy z tak niskoszumną matrycą trzeba zapłacić 2190 euro, prawie 4-krotnie więcej niż za zwykła wersję Nikona D5500, która swoją drogą jest bardzo dobrą cyfrówką.

A jeśli moduł Peltiera nie wystarczy

Chłodnica zastosowana w Nikonie D5500a przypomina chłodnice stosowane w niewielkich teleskopach. Jednak w przypadku dużych profesjonalnych instalacji astronomicznych potrzebne jest jeszcze skuteczniejsze chłodzenie by sensor miał -100 stopni C albo i mniej. Najczęściej zapewnia je chłodzenie ciekłym azotem (tym co chłodzi są jego opary) albo nawet ciekłym helem.

Na zdjęciach dużych teleskopów można dojrzeć pojemniki na ciekły azot podłączone do instrumentów badawczych, albo inne konstrukcje doprowadzające czynnik chłodzący w okolice sensora. Dziś w czasach gdy mozaiki sensorów CCD (o dużych rozmiarach) nie są rzadkością to tym bardziej skomplikowana operacja.

Źródło: PrimaluceLab