Dichroitische Spiegel für gleichzeitige RGB Aufnahmen mit Mono-Kameras?

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Jannik

Jannik

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Ich habe mir überlegt, ob es möglich ist, mithilfe von dichroitischer Spiegel RGB-Bilder mit Mono-Kameras aufzunehmen.
Die Spiegel lassen Licht abhängig von dessen Wellenlänge reflektieren oder passieren, wodurch man geziehlt das erwünschte Licht in eine Richtung umlenken kann.
Wenn jetzt der erste dieser Spiegel (Nr.1) im 45° Winkel zur optischen Achse eingebaut wird und der Grenzwert zwischen Reflexion und Transmission bei ca. 510 nm liegt, könnte man das blaue Licht vom Rest trennen, da es reflektiert wird und somit auf Kamera 1 fällt. Dieser Prozess kann dannach noch mit einem weiteren Spiegel (Nr.2) mit dem Grenzwert von ca. 600 nm wiederholt werden, somit wird das Licht erneut gespalten, diesmal wird grünes Licht auf den Sensor von Kamera 2 umgelenkt und rotes Licht trifft ungehindert auf den Sensor der Kamera 3.
Bild.png

Dadurch wäre es möglich in der gleichen Zeit dreimal so viele Frames aufzunehmen.
Durch das Einsetzen von Filtern direkt vor den Kameras könnten somit auch HOO aufnahmen möglich sein(Nur ein Spiegel und zwei Kameras nötig). Für SHO liegen SII und Ha wahrscheinlich zu nah zusammen.
Natürlich ist die praktische Umsetzung komplexer, da Backfocus und der Fokus jeder einzelen Kamera ersteinmal erreicht werden müssen und auch der Preis sehr hoch ist, dennoch finde ich, dass so etwas sehr interessant sein könnte.
Kann mir jemand sagen, ob so etwas überhaupt umsetzbar ist, bzw. wie sich dichroitische Spiegel unter einem Winkel von 45° verhalten?
MfG Jannik
 
Hallo Jannik,
das ist eine sehr interessante Idee und eine tolle Illistration, die Du da gemacht hast.
Ich habe eine alte Sony-Filmkamera, dieso aufgebaut ist, nur RGB und kein Halpha oder ähnlich. Es gab früher auch Filmprojektoren, die so die 3 Farbbilder kombiniert haben.
Auch in der Mikroskopie werden solche Ansätze seit langem genutzt, Stichwort "Multifluoreszenz".

Dichroitische Filter gibts auch für 45°, d.h. der eine Strahl geht durch und der andere wird rechtwinklig reflektiert.
Gerade für Planetenfotografen wäre das wohl eine hervorragende Lösung, da das ja zeitkritisch ist und die Pixel möglichst klein sein sollten.
Aber auch für Deep-Sky würde sich die Belichtungszeit dritteln und das ohne Auflösungsverlust.
Anders als mit Filtern, seien es angeschraubte oder auf die Pixel per Fotolithografie direkt aufgebrachte, geht dabei ja kaum Licht verloren.
Willst Du so etwas bauen? Das fände ich super!
Vielleicht kann man 3 rel. preiswerte, leichte und kompakte QHY III 678 monochrom dafür einsetzen.
3 gekülte Kameras wären nicht nur ziemlich teuer sondern auch ziemlich schwer.

Viele Grüße, Claus
 
Die Fokussierung wird ein Albtraum
Aber sonst hab ich mir die Frage auch schon gestellt.
Ein Dichroitischer Herschelkeil wäre auch geil. H alpha und Weißlicht am selben Gerät parallel...

LG
Olli
 
Hallo Claus Olli und Peter,
das Geld für so ein Projekt habe ich zur Zeit nicht, bin noch Student und habe dabei eher an wissenschaftliche zwecke gedacht (Bei Teuren Teleskopen die Zeit auf 1/3 zu reduzieren wäre natürlich ein Traum für Astrophysiker, aber natürlich auch für den Amateur-Astrophotograph. Falls ich sowas jemals bauen sollte wird das noch ein paar Jahre dauern. Zum Thema Fokus würde ich für ein Amateurgerät bei Planetenfotografie einen Crayford-/ Rack and Pinion-Auszug vor dem Coma Korrektor und zwei Helical Focuser an den Kameras 1 und 2 verbauen, die dritte wird als erstes mit dem Hauptfokus eingestellt, dannch 1 und 2, das halte ich nicht für das große Problem, zumindest mit kleinen Planentenkameras mit 1/2" Sensor oder kleiner. Eher bräuchte man einen Komakorrektor mit 100 mm Backfocus, um die beiden dichrioschen Spiegel zu verbauen.
 
Hallo Jannik,
einen Komakorrektor brauchst Du bei so kleinen Chips wohl nicht. Vielleicht nicht gleich ein Teleskop mit f/3 nehmen sondern vielleicht f/5, bis f/12 oder ähnlich. Ein Cassegrain oder Nasmyth bei den Profis scheinen mir da wegen des Gewichts und des Backfokusses geeignet zu sein.

Ja die Justierung ist nicht so schwierig, wie es scheint. Man kann ja jeden Farbkanal separat justieren indem man die Spiegel verkippt.

Was studierst Du?

Viele Grüße, Claus
 
Zitat von P_E_T_E_R:
Ja, sowas gibt es, z.B. als Longpass Spiegel:

Longpass Dichroic Mirrors/Beamsplitters

Zur Trennung von RGB könntest du davon zwei mit verchiedenen Cut-on Wellenlängen hintereinanderstellen.

Oder du nimmst zwei Shortpass Spiegel mit verschiedenen Cut-off Wellenlängen:

Shortpass Dichroic Mirrors/Beamsplitters

Oder auch eine Kombination aus beiden Typen, je nachdem wie du die Aufspaltung konfigurieren möchtest.

Gruß, Peter
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An Thorlabs habe ich auch als erstes Gedacht, die haben auch ganze Systeme für Multifluoreszenz im Sichtbaren Licht die adaptiert werden könnten.
 
Ein high-end dichroischer Strahlteiler zur Trennung von "optischen" und nahinfraroten Wellenlängen oberhalb von 940 nm wird übrigens von
Euclid eingesetzt.
 
Zitat von fuetti:
Hallo Jannik,
einen Komakorrektor brauchst Du bei so kleinen Chips wohl nicht. Vielleicht nicht gleich ein Teleskop mit f/3 nehmen sondern vielleicht f/5, bis f/12 oder ähnlich. Ein Cassegrain oder Nasmyth bei den Profis scheinen mir da wegen des Gewichts und des Backfokusses geeignet zu sein.

Ja die Justierung ist nicht so schwierig, wie es scheint. Man kann ja jeden Farbkanal separat justieren indem man die Spiegel verkippt.

Was studierst Du?

Viele Grüße, Claus
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Gut Möglich, dass es für kleine Sensoren auch ohne Koma Korrektor geht. Nasmyth und Cassegrain wäre natürlich vorteilhaft, vorallem da diese tendentiell auch bei größeren Systemen verbaut sind und der Imagetrain dann nicht so überproportional teuer ist (Überschlagen für 2 Beamsplitter, 2 dichriosche Spiegel, 3x IMX 678 Mono und diverse Adapter würde ich so um die 2000 bis 3000 Euro schätzen).
Ich studiere Maschinenbau (Kostruktion und Entwicklung) im 4. Semester.
 
Neben der Wellenlängenselektion müßte man auch mal prüfen, ob man Polarisationseffekte hat.

CS,

Günther
 
Hallo Günther,
mit Polarisation von Licht kenne ich mich nicht gut aus, wodurch könnte das verursacht werden, bzw. welche Auswirkungen hat es?
 
Hallo zusammen. Kommt es hier auf das Prinzip einer simultanen Aufnahme mit 3 Chips im jeweiligen RGB-Kanal an oder auf das Aufteilen des polychromatischen Lichts über dichroitische Filter?
Zumindest gibt es im Industriebereich durchaus Kameras mit 3-Chip-Technik, auch von Minolta hat es in den 90ern schon Ansätze dazu gegeben. Aktuell wird die 3-Chip-Technik wohl bevorzugt in der professionellen Videotechnik eingesetzt, z.B. von Sony oder Canon gibt/gab es Modelle für bis zu 4K Auflösung. Vielleicht sind ja diese Infos für das weitere Vorhaben von Interesse. Suchworte für Google: 3 Chip Kamera oder 3 CCD camera
Viele Grüße
Kay
 
Das raison d'être der industriellen 3-chip-Technik ist primär die Steigerung der Bildqualität durch Eliminierung der durch die Bayer Filter verursachten Einschränkungen. Bei astronomischen Anwendungen, wo es sich bei Deep-Space Aufnahmen häufig um Gesamtbelichtungszeiten von vielen Stunden handelt, kommt außerdem noch die drastische Zeitersparnis ins Spiel, wenn man RGB nicht seriell, sondern simultan abwickeln kann. Im Unterschied zu industriellen 3-chip-Kameras sollten die Astrokameras dann aber gekühlt werden.

Peter
 
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