1. Introducción
A finales del año 2020 la compañía japonesa Sony finalmente lanzó al mercado un nuevo sensor retroiluminado monocromo CMOS en formato APS-C, denominado IMX571 BSI. Dotado de ADCs de 16 bits, hermano menor del IMX455 BSI pero compartiendo la misma tecnología.
Por sus características, es un sensor muy interesante:
- Diagonal de 28mm, con 26Mp, un tamaño justo que no va a forzar excesivamente las ópticas.
- Píxels de 3.76u, siguiendo la tónica de los nuevos CMOS, son pequeños, por lo que requerirán distancias focales no demasiado grandes, quizás por debajo de 1 metro, para cielos comunes.
- Eficiencia cuántica elevada, aunque Sony no la revela, se le ha estimado en el entorno del 90%.
- Por supuesto, una característica estrella, ADCs de 16 bits. ¿Realmente su rango dinámico los hace necesarios? Lo veremos.
- Precio muy contenido, pudiéndose encontrar cámaras basadas en él, en el entorno de los 2000€.
Tras varios retrasos en la producción, las primeras unidades del IMX571 llegaron a los fabricantes a principios del año 2021 y ya existen varios modelos disponibles en el mercado, principalmente:
Las diferencias entre ellas son menores, y la elección siempre será muy personal. En mi caso, el modelo de QHY lo veo más versátil, implementando diversos modos de lectura y funcionalidades que pueden ayudar, como sensor de humedad y 1Gb de memoria interno. Vamos a analizar su comportamiento.
2. Toma de contacto
La cámara tiene el clásico aspecto circular de los modelos de QHYCCD, la instalación de drivers en sistemas Windows ha mejorado mucho respecto a épocas anteriores, ofreciendo el fabricante un único ejecutable que incluye todo, es cómodo y rápido, sin problemas aquí.
Si deseas usarla sobre Linux, bien con un PC o con tu Raspberry Pi, buenas noticias, funciona perfectamente usando la última versión de su SDK e INDI (1.8.8), también he verificado que el código de gestión de los modos de lectura (que añadí en su día para soportar los de la QHY42Pro), gestiona los de esta cámara sin problemas.
Modos de lectura
Como en la mayoría de cámaras basadas en sensores CMOS de ultima generación, una de las primeras cosas que hemos de tabajar será lo relativo a sus diferentes modos de lectura, que, a día de hoy, son 4.
Veamos detenidamente el comportamiento de la cámara en cada uno de ellos.
Photo DSO
Este es el modo que, en comportamiento, podríamos decir más se aproxima al de nuestras añoradas CCDs. Es espectacular ver cómo con unos píxels tan pequeños se consigue un full-well de más de 86ke-, eso sí, para tener tal capacidad, el ruido de lectura es un poco alto, en torno a 8e-.
No obstante, hagamos una pequeña comparación con sensores CCD populares, en su mismo rango de precio y tamaño:
| Sensor | Full-well (e-) | Read noise (e-) | Rango (f-stops) |
|---|---|---|---|
| Kodak KAF-16200 | 40000 | 9 | 12.11 |
| Kodak KAF-8300 | 25500 | 10 | 11.42 |
En ganancia 0 vemos que el ruido de lectura es de 8.19e-, aún menor que en los KAF-16200 y KAF-8300, doblando y triplicando su full-well, brutal.
High Gain Mode
Este modo de lectura va un poco más allá, personalmente me encanta. A ganacia 0 ofrece sólo 3.6e- de ruido de lectura y una full-well aún muy considerable (51ke-).
Pero quizás lo más espectacular es el salto que se da desde que se le fija una ganancia de exactamente 56, entramos en zona mágica... pasamos a tener un ruido ridículo de 1.6e- y aún una capacidad nada despreciable de 20ke- con un enorme rango dinámico de 13,56 stops. Ideal para objetos débiles que requieran tomas cortas (NEOs por ejemplo) o astrofotografía de banda estrecha.
Extended Full-well y 2-CMS Extended Full-well
El resto de modos buscan ampliar un poco más la capacidad de almacenamiento de electrones, con el 2-CMS (correlated multiple sampling), se realiza una lectura de la señal en múltiples pasadas, tras ello se promedia, lo que permite bajar el ruido de lectura. La tabla que muestro a continuación se corresponde con el modo 2-CMS:
Linealidad
Y ya por último, vamos ver qué tal se comporta su linealidad; el modo seleccionado es el HGM, justo con una ganancia de 56:
Sin llegar el nivel de linealidad de libro que ofrece la QHY42Pro (con desviación estándard de 40 ADUs), esta cámara es lineal en prácticamente todo el rango, ofreciendo una desviación estándard de unos 100 ADUs, lo que la hace perfectamente usable en fotometría.
3. Bajo el cielo
Y ahora que tenemos perfectamente caracterizada nuestra cámara, conocemos su linealidad, modos de lectura y los efectos de las diferentes ganancias... ¿la ponemos en el telescopio? Bueno, para esto vamos a esperar un poquito, que el cielo está muy revuelto y no deja muchos claros para trabajar.
4. Derribando mitos
Para terminar este artículo introductorio, quiero mostrar un master dark (muy estirado), para tomas de 180 segundos, a sólo -10ºC:
Es sorprendente ver lo limpia que es la imagen. Los CMOS siempre han sido más sucios (como muestra, deja en este aspecto a la QHY42Pro a la altura del betún), en este caso estamos incluso por encima del nivel de las mejores CCDs.
- El ruido térmico es bajísimo, casi inapreciable.
- No aparecen las bandas horizontales, muy presentes en la mayoría de CMOS, denominadas FPN.
- ¿Y el típico Amp-glow de los CMOS?. No existe, no tiene, se acabó...
Vamos a esperar su primera luz, pero, sobre el papel, esta nueva cámara promete interesantes experiencias...