Caméra CCD Moravian G1-1400C avec capteur CCD couleur Sony ICX285 AQ
Les caméras CCD de la série G1 sont basées sur les détecteurs CCD ICX de Sony. Les caméras sont alimentées par USB, elles se connectent donc au PC avec un seul câble. Le port standard "Autoguider" permet à la caméra de contrôler directement le mouvement du télescope. Le corps des caméras G1 est légèrement plus grand que celui de la série G0, car elles contiennent un ventilateur de refroidissement, qui réduit considérablement le courant d'obscurité du CCD. Les caméras G1 sont également équipées d'un adaptateur de filetage CS standard, ce qui les rend compatibles avec divers objectifs de vidéosurveillance, microscopes et autres dispositifs.
Les caméras G1 sont très compactes, légères et faciles à utiliser. Il suffit à l'utilisateur de l'insérer dans le porte-oculaire du télescope, de brancher le câble USB sur l'ordinateur et le tour est joué.
La sensibilité est une caractéristique importante de toute caméra de guidage. Elle doit fournir des images d'étoile(s) guide(s) avec un rapport S/N suffisant dans un temps assez court pour garantir un guidage parfait. La nécessité d'accumuler de la lumière pendant plusieurs dizaines de secondes, voire plusieurs minutes, est souvent inacceptable pour un guidage de haute qualité. C'est pourquoi les caméras G1 utilisent des CCD Sony ICX à haute sensibilité, avec une efficacité quantique de plus de 50% et un faible bruit de lecture.
Les caméras G1 prennent en charge la numérisation 16 bits, ce qui améliore considérablement la plage dynamique.
Une forte protection contre l'épanouissement permet de garder les étoiles les plus brillantes rondes, sans spicules de saturation.
Les caméras G1 offrent également une lecture très rapide : la vitesse de balayage des pixels atteint 8 MPx/s en mode de lecture rapide.
La série de caméras CCD G1 contient une électronique similaire à celle de la G0, les mêmes détecteurs CCD et offre des fonctionnalités similaires. La différence réside principalement dans la construction mécanique et le refroidissement : les caméras G1 sont légèrement plus grandes et plus lourdes, mais maintiennent le détecteur CCD à une température plus basse grâce au ventilateur intégré, qui réduit de plus de deux fois le courant d'obscurité du détecteur. Ils proposent également un adaptateur à filetage CS ainsi que d'autres alternatives d'adaptateurs pour les objectifs photographiques (baïonnettes Canon EOS et Nikon, filets
T, etc.).
Les caméras G1 ne nécessitent aucune alimentation externe, elles sont entièrement alimentées par l'ordinateur via le câble USB. Comme la puissance fournie par la ligne USB est assez limitée, ces caméras n'utilisent pas de refroidisseur Peltier, très gourmand en énergie.
Les caméras G1 sont des appareils alimentés par USB (un seul câble est nécessaire pour fonctionner).
L'absence de refroidisseur Peltier ne permet pas d'obtenir une température de fonctionnement du CCD inférieure à la température ambiante, mais le ventilateur intégré dans les caméras G1 permet de maintenir une température du CCD très proche.
Bien que les montures de télescopes astronomiques modernes permettent la connexion à un PC, les caméras G1 intègrent un connecteur standard à 6 broches pour l'entrée autoguidage. Par conséquent, l'ordinateur peut guider la monture par l'intermédiaire de la caméra, même dans le cas où il n'y a pas de liaison entre la monture du télescope et le PC (le corps de la caméra G1 est équipé d'un connecteur Autoguider standard)
Remarque : le courant du port autoguide ne doit pas dépasser 150 mA. Si la monture ne traite pas le port autoguide comme une "entrée logique" uniquement, mais commute les moteurs de guidage directement par ces signaux, une "boîte à relais" doit être insérée entre la caméra et la monture. La boîte à relais assure la commutation des courants requis par la monture.
Le logiciel de contrôle SIPS (Scientific Image Processing System) prend en charge le guidage par le port de la caméra ainsi que par la liaison PC avec le télescope.
Le port Autoguider du corps de la caméra G1 suit le brochage standard des caméras de guidage ST-4, car les caméras CCD de la série G1 sont conçues pour le guidage et l'imagerie CCD, qu'elle soit astronomique ou microscopique. Les caméras G1 peuvent être utilisées avec n'importe quel télescope ou objectif photographique compatible avec la monture C/CS.
Le logiciel de contrôle SIPS traite toute caméra CCD comme un dispositif d'imagerie ou de guidage. L'utilisateur choisit la caméra qui sera utilisée pour l'imagerie et celle qui sera utilisée pour le guidage.
Alors que le CCD monochrome capture toutes les longueurs d'onde entrantes (auxquelles le détecteur est sensible), le détecteur CCD couleur comporte des filtres rouge, vert et bleu appliqués à des pixels individuels, disposés dans un masque dit de Bayer. Le CCD monochrome est nettement plus sensible, mais des expositions multiples à travers des filtres de couleur sont nécessaires si l'on veut capturer des images en couleur. En revanche, le détecteur de couleur limite la lumière entrante à travers les filtres de couleur, mais permet de reconstruire l'image couleur à partir d'une seule exposition, même si la résolution couleur est inférieure à celle de la matrice de pixels du CCD.
Bien que les CCD dits "full-frame" (FF) atteignent la plus haute sensibilité, ils ne peuvent être utilisés qu'avec un obturateur mécanique ; en revanche, les CCD dits "à transfert interlinéaire" (IT) sont équipés d'un obturateur électronique, qui permet des expositions très courtes. C'est pourquoi les caméras G1 utilisent des détecteurs IT. En outre, les détecteurs IT diffèrent en termes de lecture de l'image : alors que les puces à lecture progressive peuvent lire tous les pixels de l'image en une seule fois, les CCD à lecture entrelacée divisent l'image en deux demi-images ne contenant que des lignes paires ou impaires et lisent le texte indépendamment.
Les caméras de guidage G1 sont conçues pour fonctionner en coopération avec un ordinateur (PC). Les algorithmes de guidage sont exécutés par le PC, et non par la caméra elle-même. Pour faire fonctionner la caméra, il faut un PC avec un système d'exploitation Windows 32 ou 64 bits et au moins un port USB libre.
Note : Les pilotes Linux sont également disponibles. Contactez-nous si vous êtes intéressé par les pilotes Linux.
Spécifications techniques
Puce CCD
Les caméras G1 utilisent des détecteurs CCD Sony ICX sensibles et à faible bruit, avec une efficacité quantique (QE) estimée à plus de 50 %. Le courant d'obscurité et le bruit de lecture de ces CCD sont très faibles. Le modèle G1-1400 utilise la puce Sony ICX285AQ SXGA (1280 × 1024 pixels) avec lecture progressive et masque de Bayer RGBG pour la reproduction des couleurs.
- Résolution : 1392 (H) × 1040 (V) pixels
- Taille du pixel : 6,45 μm (H) × 6,45 μm (V)
- Zone d'image : 9,0 mm (H) × 6,7 mm (V)
- Temps de décharge : ~ 0,18 s
Electronique de la caméra
Le convertisseur A/N 16 bits à double échantillonnage corrélé garantit une plage dynamique élevée, qui dépasse en fait la capacité du puits à électrons de chaque pixel CCD. L'interface USB rapide garantit un temps de téléchargement des images en fractions de seconde.
La longueur maximale du câble USB est de 5m. Cette longueur peut être étendue, par exemple, à 10 m en utilisant un hub USB ou un câble d'extension USB. Une extension jusqu'à 100 m peut être réalisée avec des prolongateurs.
- Résolution : ADC 16 bits
- Méthode d'échantillonnage : double échantillonnage corrélé.
- Modes de lecture : rapide (8 Mpx / s) // lent, avec un très faible bruit électronique (2,5 Mpx / s)
- Lecture des sous-trames : Oui
- Interface de l'ordinateur : USB 2.0 à haut débit, rétrocompatible avec l'USB 1.1 à haut débit
Remarque : le logiciel de contrôle SIPS permet de redimensionner en modifiant le binning par logiciel si l'on souhaite obtenir des images de plus faible résolution.
Refroidissement des puces
Les caméras CCD de la série G1 n'utilisent pas de refroidissement actif avec des modules TEC Peltier, le CCD ne peut donc pas être refroidi en dessous de la température ambiante.
En fonctionnement, les circuits électroniques (y compris la puce CCD) produisent beaucoup de chaleur, ce qui élève la température interne de la caméra de plusieurs degrés au-dessus de la température ambiante. Comme le bruit thermique du CCD double généralement tous les 5 à 7°C, le bruit thermique peut être deux fois ou plus élevé après un certain temps de fonctionnement de la caméra. Les caméras CCD de la série G1 contiennent un petit ventilateur qui évacue efficacement la chaleur du corps de la caméra et maintient la température du CCD aussi proche que possible de la température ambiante. Le ventilateur peut être contrôlé à partir du logiciel.
Les appareils photo G1 comprennent également un capteur de température intégré, qui mesure la température actuelle du CCD. Cette fonction vous permet de surveiller la température du CCD et de vous assurer que l'image sombre utilisée a été prise à une température identique ou similaire à celle des photos scientifiques qui ont eu une exposition à la lumière.
Alimentation électrique
Les caméras G1 sont alimentées par le câble USB. Aucune alimentation externe n'est nécessaire.
La limite de courant pour un seul dispositif USB est de 500 mA à une alimentation de 5 V. Le courant requis par les caméras G1 varie en fonction du mode de fonctionnement de la caméra. Le tableau suivant résume la consommation électrique de la caméra sans jamais atteindre la limite de 500 mA, telle que définie dans la spécification USB.
- Mode inactif, avec ventilateur éteint 185 mA
- Mode inactif, avec ventilateur en marche 260 mA
- Mode de numérisation d'images, avec ventilateur éteint 285 mA.
- Mode de numérisation d'images, avec ventilateur sur 360 mA.
Remarque : certains câbles USB comportent des lignes électriques très fines avec une résistance relativement élevée. Si le périphérique USB consomme plusieurs centaines de milliampères, la chute de tension sur le câble USB peut être d'environ un volt. Bien que l'appareil photo G1 doive fonctionner, certaines fonctions peuvent être affectées. Veillez toujours à ce que le câble USB utilisé soit aussi court que possible et comporte des lignes électriques à faible résistance.
Spécifications mécaniques
Le boîtier compact et robuste de la caméra ne mesure que 83 × 76 × 26 mm. Le corps est usiné par CNC en aluminium de haute qualité et anodisé en noir.
Le corps est équipé de filets CS ou C pour la fixation de divers objectifs photographiques CS ou C. L'adaptateur de filetage C vers 1,25" peut être vissé sur le corps pour connecter l'appareil photo à n'importe quelle focalisation télescopique acceptant des oculaires standard de 1,25".
Les caméras G1 utilisent des CCD à transfert interligne et ne contiennent pas d'obturateur mécanique. Il est nécessaire de couvrir le télescope manuellement pour prendre une image sombre ou un biais (offset).
- Obturateur mécanique interne : Non
- Temps d'exposition le plus court : 0,125 s
- Temps d'exposition plus long : limité uniquement par la saturation de la puce
- Dimensions du corps : 83 mm × 76 mm × 26 mm
- Distance focale arrière : 12,5 mm (filetage CS standard) / 17,5 mm (filetage C standard)
- Poids du boîtier de la caméra : 0,2 kg
Remarque : les dimensions de la caméra ne comprennent pas l'adaptateur pour filetage CS. La profondeur de cet adaptateur est de 6,4 mm, de sorte que la profondeur de la caméra, y compris l'adaptateur pour filetage CS, est de 32,4 mm.
Orientation
Bien que les caméras CCD de la série G1 soient capables d'imager une variété d'objets en astronomie, en microscopie ou dans d'autres applications d'imagerie à faible luminosité, elles sont principalement destinées à guider les montures de télescope utilisant des caméras G2, G3 ou G4 comme caméra principale à des fins scientifiques.
La caméra G1 peut fonctionner comme un "corps de guidage à distance" pour toute caméra CCD, y compris la série Gx. Le fait qu'elle ne soit pas reliée au corps de la caméra Gx par un câble propriétaire, mais directement au port USB du PC, apporte de nombreux avantages :
- La caméra de guidage peut guider n'importe quelle caméra astronomique ou appareil photo reflex numérique, et pas seulement le type de caméra principale pour lequel elle est conçue.
- Il n'y a pas de connecteurs/câbles propriétaires pour connecter la caméra principale au boîtier distant. Au lieu de cela, un câble USB standard est utilisé.
- Il n'y a pratiquement aucune limite à la distance entre la caméra de guidage et la caméra d'imagerie scientifique, de sorte que la caméra de guidage peut être placée sur n'importe quel télescope de guidage ou sur un guide hors axe.
- Même si la caméra de guidage partage le même télescope que la caméra principale - en utilisant un guide hors axe - la lumière alimentant la caméra de guidage est déviée avant de passer à travers les filtres, de sorte qu'il y a suffisamment de lumière pour guider même lorsque la caméra d'imagerie principale prend l'exposition à travers certains filtres très "sombres", comme l'UV, le bleu ou l'Hα.
- D'autre part, le hub USB est capable de créer une solution intégrée pour deux caméras Gx et G1 qui fonctionnaient auparavant séparément.
Logiciel de guidage SIPS :
La caméra de guidage G1 se branche directement sur le port USB ou le concentrateur USB du PC, sans nécessiter de "boîtier CPU" ou de dispositif similaire. Les algorithmes de guidage sont exécutés sur le PC lui-même et, comme l'unité centrale utilisée par un PC est plusieurs ordres de grandeur plus puissante que n'importe quelle unité centrale embarquée pouvant être utilisée dans n'importe quelle caméra CCD, les algorithmes de guidage peuvent être beaucoup plus sophistiqués. Ces algorithmes sont mis en œuvre dans le logiciel de contrôle de la caméra SIPS.
Deux algorithmes sont utilisés dans SIPS pour le guidage :
- Guidage sur une seule étoile. Le PC calcule le centroïde de l'étoile la plus brillante dans l'image acquise par la caméra du guide. La position du centroïde est calculée avec une précision de quelques fractions de pixel, de sorte que le guidage peut être très précis même lorsque le guide est fixé à un télescope à courte focale.
- Guidage de la réduction astrométrique. Le PC effectue essentiellement la même opération que dans le cas de la mise en correspondance de sous-pixels d'expositions multiples ou de la réduction astrométrique. Le nombre de triangles est créé à partir des étoiles les plus brillantes et mis en correspondance avec les triangles du cadre de référence. La mise en correspondance des triangles nécessite au moins trois étoiles dans l'image de guidage et convient donc aux télescopes de guidage à courte distance focale ou aux champs d'étoiles riches. Le décalage de l'image est calculé à partir de la position de plusieurs étoiles et est moins sensible aux erreurs aléatoires dues à une mauvaise vision, à l'efflorescence des spicules, etc.
Le support de guidage SIPS permet l'incorporation du port Autoguider de la caméra G1 qui est de facto standard et compatible avec divers supports de télescope. SIPS peut également guider via la liaison propre au télescope (par exemple, via le port Autoguider de la caméra G1) Meade LX-200 ou Celestron Nexstar), un câble d'autoguidage peut donc ne pas être nécessaire, mais un dispositif de guidage spécialisé tel que le guide-caméra G1 peut généralement contrôler la monture avec une bien meilleure précision que la résolution temporelle relativement limitée d'une application tournant sur le PC.
Caméra CCD Moravian G1-1400C avec capteur CCD couleur Sony ICX285 AQ
