Moravské přístroje, a. s., zdroj: https://www.gxccd.com/art?id=538&lang=405, vytištěno: 19.05.2024 12:25:06
Hlavní stránka▹Přehled produktů▹Astronomické kamery▹Články | 26.11.2020 |
---|
CCD kamery G3 nabízí všechny důležité vlastnosti astronomických kamer, jako je vysoká citlivost, nízký šum, efektivní a regulované chlazení, robustní konstrukce, bohaté příslušenství a programová podpora a především velká plocha senzoru za relativně nízkou cenu. Kamery G3 Mark II zdědily všechny tyto základní vlastnosti, navíc ale přinášení některá významná vylepšení, například mnohem rychlejší stahování snímků a seřiditelné adaptéry pro dalekohled nebo objektiv. |
Chlazené kamery G3 Mark II jsou navrhovány pro aplikace snímání v podmínkách s extrémně nízkou úrovní osvětlení v astronomii, mikroskopii a podobných oblastech, vyžadující velmi vysokou citlivost a velmi nízký šum a temný proud Návrh této série vzchází y předchozí řady G3 Mark I, ale přináší důležité nové vlastnosti. Kamery G3 obsahují precizní elektroniku, poskytující uniformní snímky a extrémně nízký čtecí šum, limitovaný pouze samotným CCD detektorem. Modulární mechanická konstrukce dovoluje kombinace několika variant kamer s bohatou sadou příslušenství, zahrnující adaptéry dalekohledů, mimoosé pointační adaptéry, interní a externí filtrová kola, Ethernet adaptéry, pointační kamery atd. Dodávaný programový systém SIPS dovoluje používat kamery G3 bez nutnosti investovat do programových balíků třetích stran. Na druhé straně bohatá programová podpora a řada ovladačů (např. ASCOM pr Windows, INDI pro Linux atd.), dodávaných s kamerou, dovoluje integrovat kamery G3 z řadou dalších programů pro řízení pozorování i celých hvězdáren. Systém kamer G3 Mark IIHlava kamery G3 je navržena aby ji bylo možné snadno zkombinovat s řadou příslušenství, splňující nejrůznější požadavky při pozorování. Kamera samotná je vyráběna v několika variantách.
Kamera G3 s interním filtrovým kolem obsahuje 5 pozic pro filtry bez objímek D50 mm nebo filtry ve standardních 2” závitových objímkách.
Hlava kamery je navržena tak, aby buď mohla obsahovat interní filtrové kolo nebo aby mohla ovládat externí filtrové kolo, ale ne obě současně. U varianty s interním filtrovým kolem nemůže být externí filtrové kolo použito.
Poznamenejme, že externí filtrová kola S a M mají velice podobné rozměry a pojmou stejný počet stejně velkých filtrů. Liší se pouze velikostí seřiditelných adaptérů. Hlava kamery a řada doplňků vytvářejí systém přizpůsobitelný velké řadě různých aplikací.
Kamery G2 potřebují alespoň jeden volný USB 2.0 ke komunikaci s ovládacím PC. Alternativně je možné použít rozhraní Gx Camera Ethernet Adapter. Tento adaptér dokáže připojit až 4 kamery série Gx (tedy nejen G3, ale i G2 a velkoformátové G4 stejně jako pointační G0 a G1) nabízí 1 Gbps a 10/100 Mbps rozhraní Ethernet pro přímé spojení s řídicím počítačem. Protože počítač pak s kamerami komunikuje protokolem TCP/IP, je možné do cesty vložit např. WiFi most nebo jiné síťové zařízení. Modely kamer G3 Mark IIKamery G3 jsou k dispozici v těchto variantách:
CCD detektory
Model G3-1000Model G3-1000 používá 1 MPx CCD OnSemi KAF-1001E.
Model G3-6300Model G3-6300 používá 6 MPx CCD OnSemi KAF-6303E.
Model G3-16200Model G3-16200 používá 16 MPx CCD OnSemi KAF-16200 formátu APS-H.
Model G3-11000Model G3-11000 používá 11 MPx CCD OnSemi KAI-11002 formátu fotografického full frame 24 × 36 mm.
Elektronika kamery16 bitový A/D převodník s korelovaným dvojitým vzorkováním zajišťuje vysoký dynamický rozsah a čtecí šum limitovaný pouze samotným CCD čipem. Rychlé USB rozhraní dokáže přečíst snímek během několika sekund. Maximální délka USB kabelu je 5 m. Tato délka může být rozšířena až na 10 až 15 m použitím USB rozbočovače (USB hub) nebo aktivního USB kabelu. V jednom USB spojení může být použito až 5 rozbočovačů nebo aktivních prodlužek. Připojení na prakticky neomezenou vzdálenost zajistí zařízení Gx Camera Ethernet Adapter, které dovoluje připojení až 4 kamer Gx přes rozhraní 1 Gbps Ethernet a protokol TCP/IP. Protože protokol TCP/IP může být směrován, vzdálenost mezi kamerou a ovládacím PC tak je prakticky neomezená.
Model G3-1000
Model G3-6300
Model G3-16200
Model G3-11000
Chlazení a napájecí zdrojRegulované termoelektrické chlazení je schopné ochladit CCD čip o 45 až 50 °C pod okolní teplotu, v závislosti na typu kamery. Horká strana Peltiérova článku je chlazena ventilátory. Teplota CCD je regulována s přesností +/-0,1 °C. Vysoký rozdíl teplot a přesná regulace zajišťují velmi nízký temný proud pro dlouhé expoziční časy a současně dovoluje správkou kalibraci snímků.
Hlava kamery obsahuje dva teplotní senzory — první měří přímo teplotu pouzdra CCD čipu, druhý měří teplotu uvnitř hlavu kamery. Efektivita chlazení závisí na okolních podmínkách a také na napájejí kamery. Pokud napájecí napětí klesne pod 12 V, maximální rozdíl teplot se také sníží.
Maximální ochlazení CCD čipu lze dosáhnout při 100% výkonu chlazení. Ale teplota senzoru v takovém případě nemůže být regulována, elektronika nemá prostor k udržení teploty CCD pokud se okolní teplota zvýší. Typický rozdíl teplot může být dosažen s chlazením pracujícím na asi 85%, což ponechává dostatek prostoru pro regulaci. Konstrukce kamery dovoluje použít pouze vzduchové chlazení nebo pouze kapalinové chlazení. Kombinované chlazení (vzduchové s možností připojení chladicí kapaliny) není k dispozici, neboť takové chlazení nepracuje dostatečně efektivně ani v jednom z obou případů. Napájecí zdrojNapájení 12 V DC dovoluje kameře pracovat z jakéhokoliv (i nestabilizovaného) zdroje včetně baterií, síťových adaptérů apod. S kamerou je dodáván univerzální 100–240 V AC/50–60 Hz, adaptér o výkonu 60 W.
Napájecí konektor na hlavě kamer má plus pól na středovém kolíku. Ačkoliv všechny moderní zdroje používají tuto konfiguraci, vždy se přesvědčte, že použité napájení má správnou polaritu. Spotřeba je měřena na vstupu (AC strana) dodávaného napájecího zdroje. Spotřeba kamery ze stejnosměrného 12 V napájení je tedy menší než je zde uváděno. Kamera obsahuje vlastní zdroje, takže může být napájena z nestabilizovaného zdroje 12 V DC. Vstupní napětí může být mezi 10 a 14 V. Nicméně některé parametry (např. efektivita chlazení) se zhoršují jakmile napájecí napětí poklesne pod 12 V. G2 kamera měří napájecí napětí a poskytuje údaje ovládacímu software. Vstupní napětí je zobrazováno v záložce Chlazení nástroje Hlavní kamera programu SIPS. Tato vlastnost je užitečná zejména pokud je kamera napájena bateriemi. Mechanické specifikaceKompaktní a robustní hlava kamery se standardním chlazením měří 154 × 154 × 65 mm. Kamery se zvýšeným chlazením jsou o 11 mm hlubší. Plášť je vyroben z masivního duralu CNC obráběním a černě eloxován. Hlava samotná obsahuje USB-B konektor, a 12 V DC napájecí konektor, žádné další části (separátní krabice s CPU, USB adaptér apod.), vyjma síťového adaptéru, nejsou zapotřebí. Kamera bez interního filtrového kola navíc obsahuje 8-pinový konektor RJ-45 pro externí filtrové kolo. Integrovaná mechanická závěrka dovoluje vyčítání bez rozmazání dopadajícím světlem stejně jako automatické pořizování temných snímků, nezbytné pro automatické robotizované dalekohledy.
Vzdálenost ohniskové roviny je měřena od základny, na kterou jsou montovány nastavitelné adaptéry dalekohledů. Jednotlivé adaptéry pak zachovávají vzdálenost ohniskové roviny vyžadovanou daným standardem (např. Canon EOS bajonet má vzdálenost ohniskové roviny 44 mm). Uvedená vzdálenost ohniskové roviny již počítá s tloušťkou skla permanentně umístěného v dráze světla (např. optické okno kryjící chladnou komoru CCD). Kamera s interním filtrovým kolemKamera se zvýšeným chlazenímKamera s externím filtrovým kolem SExterní filtrová kola velikosti M a L mají větší průměr (viz. Externí filtrová kola), vzdálenosti čelní roviny od senzoru jsou ale u všech externích kol identické. Kamera s externím filtrovým kolem a zvýšeným chlazenímVolitelné příslušenstvíKe kamerám G3 Mark II je nabízena celá řada příslušenství rozšiřujícího funkce kamery a pomáhajícího zabudovat kameru do celé pozorovací sestavy. Externí filtrová kolaPokud není v hlavě kamery zabudováno filtrové kolo, veškerá elektronika i firmware, určený k jeho ovládání, zůstává nevyužit. Tyto komponent mohou být jen s drobnými úpravami použity k ovládání externího filtrového kola. Přední plášť kamery může být v tomto případě nižší, místo pro interní filtrové kolo je pak nadbytečné. Adaptéry dalekohledůKe kamerám G3 Mark II je nabízena řada adaptérů pro dalekohledy nebo fotografické objektivy. Uživatel může zvolit jakýkoliv jiný adaptér podle potřeby a další adaptéry mohou být také objednány separátně.
Všechny adaptéry dalekohledů a objektivů kamer G3 Mark II mohou být velmi mírně nakláněny. Tato vlastnost byla zavedena, aby umožnila kompenzaci možných nepřesností v seřízení kolmosti senzoru na optickou osu dalekohledu. Adaptéry dalekohledů kamer Mark II jsou přichyceny pomocí tří tažných šroubů. Protože je sklon adaptérů nastavitelný, další tři tlačné šrouby (červíky) jsou zapotřebí k zafixování nastavené polohy adaptéru po povolení tažných šroubů během seřizování. Off-Axis Guider adapterKamery G3 Mark II mohou být volitelně vybaveny Off-Axis Guider adaptérem. Tento adaptér obsahuje rovinné zrcátko, skloněné o 45° k optické ose. Toto zrcátko odráží část přicházejícího světla do portu pro pointační kameru. Zrcátko je umístěno dostatečně daleko od optické osy, aby neclonilo hlavnímu senzoru kamery. Optická soustava tedy musí být schopna vytvořit dostatečně velké zorné pole, aby i na odrazné zrcátko dopadalo dostatek světla. G3-OAG je vybaven vnitřním závitem M68 × 1 pro uchycení k dalekohledu. Vzdálenost ohniskové roviny je 61,5 mm. G3-OAG je vyráběn pro základny velikosti L, je tedy kompatibilní pouze s externími filtrovými koly velikosti M a L. G2-OAG (se závitem M48 × 0,75 nebo M42 × 0,75) pro základny velikosti S může být namontován na externí filtrové kolo velikosti S, odrazné zrcátko je tak blízko optické osy, že částečně cloní senzory používané v kamerách G3 a G2-OAG tedy nemůže být použit. Pokud je OAG uchycen ke kameře s interním filtrovým kolem, musí být použita nízká základna seřiditelných adaptérů. Pokud má být OAG použit s kamerou bez filtrového kola, musí být namontován na vysoké základně adaptérů stejně jako jakýkoliv jiný adaptér. Výsledná vzdálenost ohniskové roviny zůstává stejná. Port pro pointační kameru je kompatibilní s kamerami G0 a G1. U kamer G1 je nezbytné nahradit standardní adaptér CS/1,25” zkrácenou, 10 mm dlouhou variantou. Protože kamery G1 vyhovují standardu CS-mount, (BFD 12,5 mm), jakákoliv kamera odpovídající tomuto standardu s 10 mm dlouhým 1,25” adaptérem by měla správně pracovat a G3-OAG. Uchycení kamery přímo na montážKamery G3 Mark II jsou vybaveny dvěma standardními stativovými závity v horní části hlavy kamery. Volitelně je možné k těmto závitům uchytit lichoběžníkovou lištu (tzv. rybinu) o rozměru 1,75 palce (standard Vixen). Pomocí této lišty lze přímo tělo kamery, např. s připojeným fotografickým objektivem, uchytit přímo k řadě astronomických montáží navrhovaných pro tento standard. Kontejner pohlcovače vlhkosti vyměnitelný bez nástrojůKamery G3 Mark II jdou dodávány s kontejnerem pro silikagel, pohlcující vlhkost v chladné komoře CCD, dovolujícím vyšroubování a vysušení silikagelu ponechaného v kontejneru v troubě (viz návod na použití kamery). Z těchto důvodů není na kontejneru žádné těsnění, které by se mohlo při vyšší teplotě poškodit. Těsnění je umístěno na chladné komoře CCD komory. Nové kontejnery mají tenký o-kroužek u okraje kontejneru se závitem. Tento o-kroužek nehraje roli při utěsnění chladné komory CCD čipu, je určen pouze k zamezení pronikání prachu do přední části hlavy kamery, kde je optické okno chladné komory CCD, závěrka a případně filtrové kolo. Materiál tohoto o-kroužku vydrží teplotu při vysoušení silikagelu, je ale možné jej jednoduše stáhnout a po vysušení opět navléci. Standardně je s kamerou dodáván kontejner, který nepřesahuje profil hlavy kamery. Je vybaven štěrbinou pro nástroj (nebo např. minci), dovolující povolení a opětovné utažení kontejneru. Kontejnery pro kamery s posíleným chlazením jsou prodlouženy vzhledem k větší hloubce těchto variant kamer. Samostatně je možné objednat náhradní kontejner, který usnadní výměnu vysoušeče. Je možné vysušit náhradní kontejner a jej jen vyměnit v kameře. K náhradním kontejnerům je dodávána i utěsněná zátka. Náhradní kontejner je dodáván i ve variantě dovolující povolené a utažení bez použití nástroje. Tento kontejner je ale delší a přesahuje profil kamery. Pokud není volné místo za kamerou kritické, tento kontejner může výměnu vysoušeče ještě usnadnit. Barevné varianty kamerHlava kamery je k dispozici v několika barevných variantách střední stěny. Aktuální nabídka je k dispozici na WWW stránkách výrobce. Gx Camera Ethernet AdapterZařízení Gx Camera Ethernet Adapter dovoluje připojení až 4 kamer Gx libovolného typu na jedné straně a 1 Gbps Ethernet rozhraní na druhé straně. Tento adaptér tak dokáže zpřístupnit připojení kamery Gx s použitím směrovatelného protokolu TCP/IP na prakticky neomezenou vzdálenost. Zařízení Gx Camera Ethernet Adapter je detailně popsáno zde. Podpora softwareProgram SIPS (Scientific Image Processing System), dodávaný spolu s kamerou, dovoluje kompletní ovládání kamer (expozice, chlazení, výběr filtrů atd.). Také podporuje automatické sekvence snímání přes různé filtry, s rozdílným binningem apod. S plnou podporou ASCOM standardu může SIPS ovládat celou hvězdárnu. Konkrétně montáže dalekohledů, ale také další zařízení (motorová ostření, kopule nebo odsuvné střechy, GPS přijímače apod.). SIPS zahrnuje nástroje pro automatickou pointaci, včetně tzv. dithering (řízené vzájemné posuny mezi jednotlivými snímky). Jsou podporovány oba způsoby ovládání montáže — přes rozhraní autoguider port (kabel s 6 vodiči) a také Pulse-Guide API programové rozhraní ovladače montáže. Pro velmi kvalitní montáže, schopné sledoval pole bez nutnosti pointace po dobu jedné expozice, podporuje SIPS mezi-snímkovou pointaci pouze na základě porovnávání snímků z hlavní zobrazovací kamery. Schopnosti programu SIPS nekončí u ovládání kamery a hvězdárny. SIPS obsahuje řadu nástrojů pro kalibraci snímků, práci s 16 a 32 bitovými FITS soubory, zpracování celých množin snímků (např. medián množiny apod.), transformace snímků, export snímků do běžných formátů atd. Protože prví S ve zkratce SIPS znamená Scientific (vědecký), program podporuje astronomickou redukci snímků a také fotometrické zpracování celých řad. Program SIPS je zdarma ke stažení z tohoto www serveru. Všechny funkce jsou podrobně popsány v uživatelské příručce, nainstalované s každou kopií programu. K dispozici jsou také ovladače standardu ASCOM a také ovladače programové systémy třetích stran (např. TheSkyX, MaxIm DL, AstroArt, atd.). Navštivte stránku download tohoto www serveru se seznamem všech ovladačů. K dispozici jsou také INDI ovladače pro 32 bitový i 64 bitový Linux pracující na procesorech x86 a ARM. S kamerou jsou dodávány také ovladače pro program TheSkyX pracující pod systémem macOS. Automatická pointaceProgramový systém SIPS dovoluje automatickou pointaci montáže dalekohledu s použitím samostatné pointační kamery. Správně a spolehlivě pracující automatická pointace využívající výhod výpočetního výkonu počítačů PC (např. výpočet centroidu pointační hvězdy z mnoha pixelů dovolující dosažení sub-pixelové přesnosti) není úplně triviální úkol. Tomu odpovídá i množství parametrů, které je nutno programu zadat (nebo nechat automaticky určit). Nástroj Guider pak dovoluje automatickou pointaci zapínat a vypínat, kalibrovat parametry pointace a přepočítávat je po změně deklinace dalekohledu bez nutnosti nové kalibrace. Nová kalibrace také odpadá po přeložení německé montáže. Okno také zobrazuje časové průběhy zjištěných odchylek pointační hvězdy v obou osách od referenční polohy. Délka vlastního průběhu i rozsah grafů jsou volně nastavitelné, takže jejich zobrazení lze přizpůsobit nepřesnostem a délce periodické chyby dané montáže. Také je zobrazován kompletní záznam o kalibraci, zjištěných odchylkách, provedených korekcích apod. Záznam lze kdykoliv uložit do textového souboru. Alternativou klasické pointace je mezisnímková pointace, navržená pro moderní montáže, které jsou natolik přesné, že udrží chod se sub-pixelovou přesností po dobu jediné expozice a viditelné nepravidelnosti se objeví až za dobu přesahující několik expozic. Mezisnímková pointace pak provádí jemné opravy polohy montáže mezi jednotlivými expozicemi, což zamezuje cestování snímaných objektů po ploše detektoru během doby pozorování. Tato metoda pointace používá hlavní kameru, nevyužívá další pointační kameru a přirozeně nepotřebuje ani OAG nebo samostatný pointační dalekohled. Pokročilá rekonstrukce barev z barevných kamerBarevné CCD snímače mají červené, zelené a modré filtry (Bayerova maska) aplikovány přímo na jednotlivé pixely. Každý pixel registruje světlo pouze určité barvy (červené, zelené nebo modré). Barevný snímek ale obsahuje informaci o všech barvách v každém pixelu. Je tedy nezbytné dopočítat ostatní barvy z hodnot okolních pixelů.. Existuje řada způsobů jako dopočítat chybějící barvy jednotlivých pixelů — od jednoduchého rozšíření barev do okolních pixelů (tato metoda vede k obrázkům s viditelnými barevnými chybami) přes přesnější metody bilineární nebo bikubické interpolace okolních pixelů až po sofistikované víceprůchodové metody. Bilineární interpolace poskytuje výrazně lepší výsledky než prosté rozšíření chybějících barev do okolních pixelů a přitom je dostatečně rychlá. Pokud je ale rozlišení optiky blízké velikosti jednotlivých pixelů, u jemných detailů vznikají barevné artefakty, jak ukazuje obrázek dole vlevo. Víceprůchodová metoda je výrazně pomalejší ve srovnání s jednoprůchodovou bilineární interpolací, její výsledky jsou ale zejména v detailech výrazně lepší. Tato metoda dovoluje využít rozlišení barevných kamer skutečně na maximum. SIPS nabízí volbu metody interpolace Bayerovy masky v nástrojích Image Transform i New Image Transform. Pro rychlé náhledy nebo v případě, že nejmenší zobrazený detail svými rozměry hodně převyšuje velikost jednoho pixelu (ať již vlivem optiky či atmosféry), je rychlá bilineární interpolace dostačující. Pro nejlepší výsledky je ale vhodné použít víceprůchodovou metodu. Dodávky a balení
Galerie snímkůUkázky snímků pořízených kamerami řady G3.
Snímky jsou publikovány se svolením jednotlivých autorů. |