Mögliche Fehler bei der Aufnahme von CCD-Bildern und Ihre Vermeidung

Im folgenden gebe ich einige Beispiele für eventuell auftretende Bildfehler in der CCD-Technik und einige Tipps zur Vermeidung dieser Fehler.

Blooming Cosmic Ray´s Defokussierung Schlecht abbildende Optik Seeing Defokussierung, Abbildungsfehler und schlechte Nachführung Störungen durch Fremdobjekte Streulicht Nachführfehler Unsichere Befestigung der Kamera am Okularauszug Vereisung der Chipoberfläche

Blooming Blooming ist eigentlich kein Bildfehler, sondern liegt in der Chip - Technologie begründet. Entscheidet man sich für den kauf einer Kamera mit einem Anti-Blooming Gate, so entstehen die Bloomingstreifen nicht, aber die Empfindlichkeit des Chips ist um ca. 30% reduziert.

Zum einen kann man Bloomingstreifen automatisch durch entsprechende Software, aber auch manuell durch eine anschließende Bildverarbeitung, eleminieren. Das Bildbeispiel zeigt den Ausschnitt einer ST-10XME Aufnahme einer Bok - Globule. Die Bloomingstreifen wurden hier über eine Software herausgerechnet.

Cosmic Ray´s Cosmic Rays sind Bilddefekte, die durch das Auftreffen hochenergetischer Strahlung im CCD einen Teil ihrer Ladung durch Ionisation abgeben, welche beim Auslesen des Bildes natürlich auch in Helligkeitswerte umgesetzt wird. Bei hochempfindlichen Kameras wie der SBIG ST-10XME muß man mit einigen solcher Cosmic Rays pro Minute Belichtungszeit rechnen.

Vermeiden kann man sie nicht, sie müssen später in der Bildverarbeitung manuell entfernt werden, wenn sie stören. Cosmic Rays sind sowohl auf Hell- als auch auf Dunkelbildern sichtbar. Arbeitet man mit mehreren Einzelbildern (Stacking, Sandwichtechnik) des gleichen Beobachtungsobjektes gibt es auch Software, die die Cosmic´s als Artefakte erkennen (da sie natürlich nie an gleicher Stelle der verschiedenen Bilder auftreten) und sie automatisch herausrechnen (z.B. CCDNight) Auch Radioaktivität (z.B. die kosmische Höhenstrahlung) erzeugt solche Effekte. Eine interessante Arbeit (als pdf-file) von Johannes Lüth zu Cosmic´s in der CCD Technik finden Sie unter dieser URL.

Defokussierung der Kamera Defokussierte CCD-Bilder sind daran zu erkennen, dass Sterne "matschig" aussehen und das Nebelstrukturen flau und konturlos wirken. Abhilfe schafft hier nur eine saubere Fokussierung, die jedoch Zeit kostet. Ich persönlich gehe so vor: wenn ich meine einen guten Fokus gefunden zu haben, nehme ich meist ein Bild mit einer Belichtungszeit von 1 oder 2 Minuten auf.

An einem solchen Bild kann man - mit einiger Erfahrung - sofort entscheiden, ob die Fokussierung in Ordnung ist oder gegebenfalls nachfokussiert werden muß.

Schlecht abbildende Aufnahmeoptik Eine schlecht abbildende Aufnahmeoptik zeigt ähnliche Bilddeffekte wie eine defokussierte Kamera. Dazu kommen dann noch deutlich deformierte Bilder von hellen Sternen. Abhilfe schafft hier nur gegebenfalls die Optik neu zu justieren. Liegt die schlechte Abbildung nicht an einer dejustierten Optik (z.B. alle Arten von Spiegelteleskopen) kann man nur die Aufnahmeoptik auswechseln.

Zum Optikteste gibt es von SBIG eine kleine Hilfssoftware. Näheres finden Sie auf der Seite Softwareempfehlungen.

Das lokale Seeing während der Aufnahme Auf das Seeing hat man selbstverständlich keinen Einfluss. CCD-Bilder, aufgenommen bei schlechtem Seeing zeigen ebenfalls "matschige" und "aufbeblähte" Sternbilder. Bilder, aufgenommen bei schlechtem Seeing kann auch die Bildverarbeitung nicht scharf rechnen. Hier ein Bildbeispiel anhand einer Mondaufnahmen

Schlechte Optik, Nachführfehler, Defokussierung und "mieses" Seeing Das Bild zeigt drei der am häufigsten auftretenden Fehler in einem Beispiel. Die Nachführung ist schlecht (eventuelle durch das lokale Seeing), die Optik zeigt völlig unsymetrische Sternbilder mit Strahlen und das Bild ist zudem defokussiert. Auch das Seeing, bzw. die Höhe des Objektes über dem Horizont, ließ "zu wünschenübrig"

Störungen durch Fremdobjekte Störungen durch Fremdobjekte können mehrere Ursachen haben. Zwei Bildbeispiele sollen dies belegen. Im ersten zeigt sich ein waagerechter Streifen, der von einem hellen Stern ausgeht. Hier lag wahrscheinlich ein Staubkörnchen genau auf dem Bildfenster, wo das Licht des relativ hellen Sterns gestreut wurde.

Jedenfalls trat der Effekt nicht mehr auf, nachdem ich das Bildfeld für eine zweite Aufnahme um einige Bogensekunden verschoben hatte. Störungen durch Fremdobjekte können auch durch künstliche Flugkörper (Satelliten, Flugzeuge etc.) ausgelöst werden. Gerade bei Aufnahmen in den frühen Morgenstunden nehmen diese Störungen deutlich zu. Vermeiden lassen Sie sich nicht, man kann Sie nur in der späteren Bildverarbeitung manuell entfernen. Standardbildverbeitungsprogramme - wie z.B. der Adobe Photoshop - bieten hier viele Möglichkeiten zu automatischen Entfernung solcher Artefakte. Das zweite Bildbeispiel zeigt eine Aufnahme von Messier 33, "verunstaltet" durch zwei sich kreuzende Satellitenspuren. Sie wurden im Beispiel mit Photoshop entfernt.

Streulicht Streulicht entseht zumeist durch schlecht "gebaffelte" Instrumente anhand von künstlichen Beleuchtungsquellen wie Straßenlaternen. Manchmal aber auch durch extrem helle Sterne, die genau auf der Kante des CCD-Chips stehen. Abhilfe hier im ersten Fall eine Taukappe als Streulichtblende einzusetzen, im zweiten Fall, dass Aufnahmefeld leicht zu verschieben.

Auch der Bildschirm des Steuerpc´s kann deutlich Streulicht erzeugen (speziell in Kuppeln). Abhilfe: Rote Folie oder eine rote Plexiglasscheibe vor den Bildschirm setzen oder während der Belichtung die Helligkeit reduzieren oder bei Laptops´s den Bildschirm zuklappen.

Nachführfehler Nachführfehler entstehen entweder durch "schlampige" manuelle Nachführung über ein Leitfernrohr oder bei schlecht eingenordeten Montierungen durch zu lange Belichtungszeiten. Beim Selfguidemodus der SBIG Kameras können Nachführfehler durch eine schlechte Kalibrierung oder durch zuviel Spiel in den Getrieben der Montierung entstehen.

Ein etwas kurioses Beispiel zeigt die Abbildung. Sie entstand im Selfguidemodus einer ST-8E. Hier herrschten zum Start der Aufnahme relativ schlechte Seeingbedingungen, die sich während der Belichtung deutlich verbesserte. Der gewählte Leitstern für den Selfguidmodus war offensichtlich ein enger Doppelstern, zu Beginn von der Software als Einzelstern interpretiert. Als sich die Seeingbedingungen verbesserten sprang die Software zwischen den beiden Komponenten des Sterns hin und her, so dass im Prinzip eine Doppelbelichtung entstand.

Unsichere Befestigung der Kamera am Okularauszug Die Befestigung der Kamera am Okularauszug sollte so fest und sicher wie möglich sein. Ein ruckartiges- oder "schleichendes" Verdrehen der Kamera am Okularauszug macht sich durch die Entstehung von Doppelbildern kenntlich. Am sichersten ist eine 2" Verbindung über einen Klemmring und zwei - um 120 Grad versetzte - Klemmschrauben (siehe Baaders T2-System).

Vereisung Wie auf dieser Website schon oft erwähnt, werden die CCD-Chips möglichst tief unter die Umgebungstemperatur gekühlt, um das Dunkelstromrauschen zu minimieren. Dabei müssen die Chips gegen die Umgebungsluft abgeschottet werden, weil sich sonst sofort Luftfeuchtigkeit auf der Chipoberfläche niederschlägt. Das zu Verhindern gehen die Kamerahersteller unterschiedliche Wege.

SBIG hat zum Beispiel keine Abschottung, sondern setzt auf eine Patrone mit Trockenmittel, welches die Feuchtgkeit aufnimmt. Apogge dagegen setzt den Chip in eine abgeschottete Kammer mit Edelgas. Bei SBIG muß das Trockenmittel ca. einmal pro Jahr "gebacken" werden, wird bei Apogee die Abdichtung undicht, muß die Kamera eingeschickt werden, um die Dichtigkeit wieder herzustellen. Eine Vereisung oder ein leichtes "Beschlagen" der Chipoberfläche kann verschieden aussehen. Einige Bildbeispiele sollen dies verdeutlichen.

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