Caméra MORAVIAN C4-16000 avec refroidissement amélioré
Les capteurs des caméras CMOS scientifiques refroidies C4-16000 offrent la même géométrie que les CCD des célèbres caméras G4-16000 : taille de capteur de 37 × 37 mm, pixels de 9 μm et résolution de 16 MPx (4k × 4k). En outre, la conception mécanique des caméras C4 hérite de celle des caméras G4 Mark II, ce qui rend la gamme de caméras C4 entièrement compatible avec une large gamme d'adaptateurs de télescope, d'adaptateurs de rail hors axe, de roues à filtres, d'adaptateurs Ethernet de caméra, de caméras de guidage, etc.
La conception mécanique de la série C4 de caméras astronomiques CMOS est héritée des caméras CCD G4 Mark II, ce qui rend la ligne de caméras C4 entièrement compatible avec une large gamme d'adaptateurs de télescope, d'adaptateurs de rail hors axe, de roues à filtres, d'adaptateurs de caméra Ethernet, de caméras de guidage, etc.
La prise en charge étendue des logiciels et des pilotes permet d'utiliser la caméra C4 sans qu'il soit nécessaire d'investir dans des logiciels tiers, grâce au logiciel gratuit SIPS inclus. Toutefois, les pilotes ASCOM (pour Windows) et INDI (pour Linux) ainsi que les bibliothèques de pilotes Linux fournis avec la caméra permettent d'intégrer la caméra C4 à une grande variété de programmes de contrôle de caméra.
Les caméras C4 sont conçues pour fonctionner en coopération avec un ordinateur personnel (PC). Contrairement aux appareils photo numériques, qui fonctionnent indépendamment du PC, les caméras scientifiques refroidies nécessitent généralement un PC pour le contrôle des opérations, le téléchargement, le traitement et le stockage des images, etc. Pour faire fonctionner la caméra, il faut un ordinateur qui
Être compatible avec un PC standard et fonctionner avec un système d'exploitation Windows moderne 32 bits ou 64 bits.
Qu'il s'agisse d'un ordinateur à base de x86 ou d'ARM exécutant le système d'exploitation Linux 32 bits ou 64 bits.
Les caméras C4 sont conçues pour être connectées à l'ordinateur hôte via un port USB 3.0 très rapide. Bien que les caméras C4 soient toujours compatibles avec l'ancienne interface USB 2.0 (plus lente), le temps de téléchargement des images est nettement plus long.
Il est également possible d'utiliser le dispositif Moravian Adaptateur Ethernet pour caméra. Ce dispositif peut connecter jusqu'à quatre caméras Cx (et Gx à base de CCD) de tout type (non seulement C4, mais aussi C1, C2 et C3) et offre une interface Ethernet 1 Gbps et 10/100 Mbps pour une connexion directe au PC hôte. Comme le PC utilise ensuite le protocole TCP/IP pour communiquer avec les caméras, il est possible d'insérer un adaptateur WiFi ou un autre périphérique réseau dans le chemin de communication.
La vitesse de téléchargement est naturellement beaucoup plus lente lorsque la caméra est connectée via un adaptateur Ethernet, en particulier par rapport à la connexion directe USB 3.
Les caméras C4 nécessitent une alimentation externe pour fonctionner. Il n'est pas possible de faire fonctionner la caméra à partir des lignes d'alimentation fournies par le câble USB, ce qui est courant pour les caméras simples. Les caméras C4 intègrent le refroidissement du capteur CMOS, de l'obturateur et éventuellement de la roue filtrante à haute efficacité, de sorte que leurs besoins en énergie dépassent largement les capacités d'alimentation de la ligne USB. D'autre part, l'alimentation séparée élimine les problèmes de chute de tension sur les longs câbles USB ou de retrait des batteries d'ordinateurs portables, etc.
Notez également que la caméra doit être connectée à un système optique (par exemple un télescope) pour capturer des images. La caméra est conçue pour de longues expositions, qui sont nécessaires pour acquérir la lumière d'objets peu lumineux. Si vous envisagez d'utiliser la caméra avec le télescope, assurez-vous que l'ensemble de la configuration télescope/monture est capable de suivre l'objet cible en douceur pendant les longues expositions.
Vue d'ensemble de la caméra C4
La tête de caméra C4 est conçue pour être facilement utilisée avec une gamme d'accessoires afin de répondre à une variété de besoins d'observation.
Contrairement aux modèles de caméras C2 et C3, plus petits, qui offrent la possibilité d'intégrer la roue à filtres dans le boîtier de la caméra, les grands capteurs des caméras C4 nécessitent des filtres carrés de 50×50 mm, qui sont trop grands pour être insérés dans la roue à filtres interne. Par conséquent, l'utilisation de la roue à filtres externe est la seule option pour les caméras C4.
Deux tailles de roues filtrantes externes sont disponibles :
Roue de support "M" pour 5 filtres carrés 50 × 50 mm non montés.
Grande roue en "L" pour 7 filtres carrés 50 × 50 mm non montés.
Capteur CMOS et électronique de la caméra
Les caméras C4 sont équipées de détecteurs CMOS Gpixel GSENSE4040 d'une résolution de 4096 × 4096 pixels. La taille des pixels est de 9 × 9 μm, ce qui donne une zone sensible à la lumière de près de 37 × 37 mm.
Le capteur GSENSE4040 est uniquement équipé de convertisseurs analogiques-numériques (ADC) de 12 bits. Cependant, le capteur contient deux jeux de CAN, chacun capable de numériser l'image avec un gain différent - un jeu de CAN utilise le canal à faible gain, tandis que le second utilise le canal à gain élevé. Les deux sorties 12 bits de chaque jeu de CAN peuvent être combinées pour produire une seule image avec une véritable plage dynamique de 16 bits (cette image combinée est souvent appelée HDR 16 bits pour High Dynamic Range).
Appareil photo électronique
La fonction principale de l'électronique de la caméra CMOS, outre l'initialisation du capteur et quelques fonctions auxiliaires, est de transférer les données du détecteur CMOS au PC hôte pour le stockage et le traitement. Par conséquent, contrairement aux caméras CCD, la conception des caméras CMOS ne peut pas influencer certaines caractéristiques importantes de la caméra, telles que la plage dynamique (profondeur de bits des pixels numérisés).
Linéarité du capteur
Les capteurs utilisés dans les caméras C4 présentent une très bonne linéarité en réponse à la lumière. Cela signifie que la caméra peut être utilisée pour des projets de recherche avancés, tels que la photométrie d'étoiles variables et d'exoplanètes en transit, etc.
Vitesse de téléchargement
La caméra C4 est équipée d'une mémoire RAM intégrée, capable de contenir plusieurs images en pleine résolution. Par conséquent, le téléchargement de l'image sur l'ordinateur hôte n'influence pas le processus de numérisation de l'image, puisque le téléchargement ne fait que transférer les images déjà numérisées de la mémoire de la caméra.
Le temps nécessaire pour télécharger une seule image dépend du mode de lecture et de l'utilisation de l'USB3 rapide ou de l'USB2 plus lent :
Facteurs de conversion et bruit de lecture
Les caméras C4 n'offrent pas aux utilisateurs la possibilité de régler le gain, à l'exception des deux canaux fixes de gain faible et élevé. L'image HDR 16 bits couvre toute la gamme dynamique du capteur et la manipulation du gain n'apporterait pas d'avantages supplémentaires.
Contrôle de l'exposition
Les caméras C4 sont capables de réaliser des expositions très courtes, le temps d'exposition le plus court étant d'environ 21 μs. Cependant, le capteur utilise ce que l'on appelle un "obturateur roulant". Cela signifie que l'exposition ne démarre pas sur l'ensemble du capteur en une seule fois, mais que l'exposition des lignes suivantes démarre avec un retard de 21 μs et que l'ensemble du capteur est éclairé 8,6 ms après le début de l'exposition. De même, la fin de l'exposition et la numérisation des pixels se fait ligne par ligne avec le même délai entre les lignes.
Il n'y a pas de limite pratique à la durée maximale d'exposition, mais en réalité, les expositions plus longues sont limitées par la saturation du capteur, soit par la lumière entrante, soit par le courant d'obscurité (voir le chapitre suivant sur le refroidissement du capteur).
Binning matériel
Le capteur GSENSE4040 utilisé met en œuvre le mode d'échantillonnage 2 × 2 dans le matériel, en plus de l'échantillonnage normal 1 × 1.
Cependant, la version rétro-éclairée de ce capteur GSENSE4040BSI n'implémente aucun mode de regroupement au niveau matériel. En outre, le pilote de la caméra et les applications utilisateur offrent une variété beaucoup plus grande de modes de binning jusqu'à 3 × 3 et 4 × 4 pixels, ainsi que toutes les combinaisons de modes de binning asymétriques 1 × 2, 1 × 3, 2 × 4, etc. Ainsi, le pilote de la caméra effectue toutes les combinaisons de binning par logiciel et ne dépend pas des capacités limitées de binning du matériel du capteur.
L'inconvénient du binning logiciel est le même temps de téléchargement que les images binées en pleine résolution 1 × 1. Pour une utilisation typique en astronomie, la petite fraction de seconde de temps de téléchargement est sans importance, mais pour les applications très sensibles au temps de téléchargement, le pilote offre l'utilisation du binning matériel 2 × 2. Ce mode peut être activé et désactivé via le paramètre du fichier de configuration 'cXusb.ini', situé dans le même répertoire que le fichier DLL du pilote 'cXusb.dll' lui-même.
Spécifications mécaniques
La tête de caméra compacte et robuste ne mesure que 154 × 154 × 65 mm (environ 6 × 6 × 2,6 pouces) pour le modèle avec refroidissement standard. Le refroidissement amélioré augmente la profondeur de la caméra de 11 mm.
La tête est usinée CNC en aluminium de haute qualité et anodisée en noir. La tête elle-même contient un connecteur USB-B (dispositif) et une prise d'alimentation 12 V CC ; aucune autre pièce (boîtier CPU, interface USB, etc.) n'est nécessaire, à l'exception d'une "brique" d'alimentation. Un autre connecteur permet de contrôler la roue filtrante externe optionnelle. L'obturateur mécanique intégré permet la lecture d'images sans stries ainsi que l'exposition automatique à la trame sombre, ce qui est nécessaire pour les installations robotiques sans surveillance.
- Obturateur mécanique interne Oui, obturateur à lamelles
- Temps d'exposition le plus court 21 μs (obturateur électronique)
- Temps d'exposition plus long Limité uniquement par la saturation de la puce
- Dimensions de la tête 154 mm × 154 mm × 65 mm (refroidissement standard)
- 154 mm × 154 mm × 76 mm (refroidissement amélioré)
- Longueur focale arrière 33,5 mm (base adaptatrice réglable)
- Poids de la tête avec refroidissement standard 1,6 kg (sans roue filtrante)
- 2,5 kg (avec roue filtrante externe "M")
- 2,8 kg (avec roue filtrante externe "L")
- Poids de la tête de refroidissement améliorée 1,8 kg (sans roue filtrante)
Obturateur mécanique
Les caméras C4 sont équipées d'un obturateur mécanique, une caractéristique très importante qui permet des observations sans surveillance (entièrement robotisées ou uniquement avec des réglages à distance). Sans l'obturateur mécanique, il n'est pas possible d'acquérir automatiquement les images sombres, nécessaires à l'étalonnage correct de l'image, etc.
L'obturateur mécanique des caméras C4 est conçu pour être aussi fiable que possible. Le nombre de cycles d'ouverture/fermeture est pratiquement illimité, car il n'y a pas de surfaces qui frottent les unes contre les autres. Le prix à payer pour une grande fiabilité est un mouvement lent de l'obturateur. Heureusement, l'obturateur mécanique n'est pas nécessaire pour le contrôle de l'exposition, mais seulement pour prendre des images sombres et éventuellement biaisées - tous les capteurs CMOS utilisés sont équipés d'un obturateur électronique.
Le micrologiciel de la caméra optimise le fonctionnement de l'obturateur pour éviter les mouvements inutiles. Si une série d'images lumineuses est prise immédiatement l'une après l'autre, l'obturateur reste ouvert afin de ne pas introduire un délai assez important du cycle de fermeture/ouverture entre chaque paire d'images lumineuses suivantes. Si l'image suivante doit être sombre ou biaisée, l'obturateur se ferme avant l'exposition de l'image sombre et vice versa - l'obturateur reste fermé si une série d'images sombres est acquise et ne s'ouvre qu'avant l'image lumineuse suivante. Si aucune exposition n'est effectuée pendant environ 1 seconde alors que l'obturateur est ouvert (c'est-à-dire après l'exposition d'une image claire), le microprogramme de la caméra ferme l'obturateur pour protéger le capteur de la lumière entrante.
Spécifications techniques:
Capteur CMOS : Gsense 4040 CMT
Dimensions du capteur : 37x37mm
Taille des pixels : 9 μm
Résolution : 4160 x 4196 pixels (16MP)
Interface : USB 3.0
Caméra MORAVIAN C4-16000 avec refroidissement amélioré
