Moravian instruments
Vyhledávání
Hlavní menu
Hlavní stránka
Kontakt
Distributoři
Produkty
Galerie
Reference
Pozorování
Ceník
Download
Kamery
CCD & CMOS kamery
Software
Software


Hlavní stránkaProduktyCCD & CMOS kamery

CMOS kamery série C2
 Série chlazených kamer C2 s CMOS senzory s globální závěrkou byla vyvinuta pro snímání extrémně slabých zdrojů v astronomii, mikroskopii a podobných oblastech. Mechanická konstrukce této série vychází z předchozí série CCD kamer G2 Mark II, díky čemuž jsou kamery C2 plně kompatibilní s širokou škálou adaptérů pro dalekohledy a objektivy, off-axis guider adaptérů, interních i externích filtrových kol, Ethernet adaptérů, pointačních kamer apod.

Kamery C2 jsou navrženy pro spolupráci s řídicím počítačem (PC). Na rozdíl od např. digitálních fotoaparátů, které pracují nezávisle na počítači, vědecké kamery obvykle vyžadují počítač pro řízení práce, stahování, zpracování a ukládání snímků atd. K ovládání kamery je zapotřebí počítač, který:

  1. Je kompatibilní se standardem PC a provozuje moderní 32 nebo 64 bitový operační systém Windows.

  2. Je kompatibilní se standardem PC a provozuje 32 nebo 64 bitový operační systém Linux.

    Poznámka:

    K dispozici jsou ovladače pro 32 bitové i 64 bitové systémy Linux, ale program pro ovládání kamer a zpracování snímků SIPS, dodávaný spolu s kamerami, vyžaduje operační systém Windows.

  3. Podporovány jsou také počítače Apple Macintosh s procesory x64.

    Poznámka:

    Na počítačích Mac jsou v současné době podporovány jen některé aplikace.

Kamery C2 používají ke spojení s řídicím PC rozhraní USB 3.0, pracujícím na rychlosti 5 Gbps. Jsou ale také kompatibilní s rozhraním a kabely USB 2.0.

Alternativně je možné použít rozhraní Moravian Camera Ethernet Adapter. Tento adaptér dokáže připojit až 4 kamery série Cx (s CMOS snímači) nebo Gx (s CCD snímači) a 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.

Tip:

USB standard nedovoluje použití USB kabelů delších než asi 5 metrů a USB 3.0 kabely jsou ještě kratší, aby bylo možné dosáhnout velmi vysoké přenosové rychlosti. Na druhé straně komunikační protokol TCP/IP, použitý ke spojení s kamerou přes síť Ethernet, je směrovatelný, tedy vzdálenost mezi kamerou a řídicím počítačem může být prakticky neomezená.

Kamery C2 potřebují k práci 12 V DC zdroj energie. Síťový adaptér poskytující vhodné napájení je dodáván s každou kamerou.

Poznamenejme, že kamera musí být připojena k nějakému optickému systému (např. k dalekohledu), aby mohla vracet snímky. Kamera dokáže exponovat dlouhou dobu, nezbytnou k zachycení velmi slabých objektů. Pokud má být kamera používána s dalekohledem, musí být celá sestava dalekohledu a montáže schopná plynule sledovat objekt po obloze během dlouhých expozic.

Systém kamer C2

Kamera C2 může být snadno kombinována s řadou prvků celého systému. Různé konfigurace vyhovují rozdílným požadavkům podle aplikace, dalekohledu, filtrů, pointaci atd. Kamera je vyráběna ve dvou variantách:

  • Kamera s interním filtrovým kolem.

  • Kamera s řídicím portem pro externí filtrové kolo. Tento model dovoluje připojení několika variant externích filtrových kol, lišících se počtem a velikostí filtrů.

Kamera C2 bez filtrového kola (vlevo), s interním filtrovým kolem (uprostřed) a s připojeným externím filtrovým kolem (vpravo)

Kamera C2 bez filtrového kola (vlevo), s interním filtrovým kolem (uprostřed) a s připojeným externím filtrovým kolem (vpravo)

Model kamery C2 s interním filtrovým kolem může obsahovat dva typy kol:

  • Filtrové kolo s 5 pozicemi pro filtry D31 mm bez objímky nebo pro filtry v 1,25” závitových objímkách.

  • Filtrové kolo s 6 pozicemi pro filtry D27 mm (nebo 1 palec) bez objímky.

Kamera C2 s interním filtrovým kolem (vlevo) a s externím filtrovým kolem (vpravo)

Kamera C2 s interním filtrovým kolem (vlevo) a s externím filtrovým kolem (vpravo)

Pro kamery C2 určené pro připojení externího filtrového kola jsou k dispozici dva typy těchto kol, každé z nich schopné pojmout několik různých velikostí filtrů:

  • Extra malé „XS“ kolo pro 8 filtrů D31 mm bez objímky nebo v 1,25” závitových objímkách.

  • Extra malé „XS“ kolo pro 7 filtrů D36 mm bez objímky.

  • Malé „S“ kolo pro 12 filtrů D31 mm bez objímky nebo v 1,25” závitových objímkách.

  • Malé „S“ kolo pro 10 filtrů D36 mm bez objímky.

  • Malé „S“ kolo pro 7 filtrů D50 mm nebo 2" bez objímky nebo v 2” závitových objímkách.

Upozornění:

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.

Komponenty systému kamer C2 zahrnují:

  1. Hlava kamery C2 s interním filtrovým kolem (5 nebo 6 pozic)

  2. Hlava kamery C2, dovolující použití externího filtrového kola

  3. Externí filtrové kolo velikosti „XS“ (7 nebo 8 pozic)

  4. Externí filtrové kolo velikosti „S“ (10 nebo 12 pozic)

  5. Pointační kamera C1

    Poznámka:

    Kamery C1 jsou zcela nezávislá zařízení s vlastním USB rozhraním pro připojení k řídicímu PC. Mohou být použity buď s mimoosým pointačním adaptérem C2 OAG nebo na samostatném pointačním dalekohledu.

    Kamery C1 mohou sdílet stejnou jednotku Moravian Camera Ethernet Adapter s až 3 dalšími kamerami série Cx a tak mohou být zpřístupněny přes TPCP/IP síť.

  6. OAG adaptér se závitem M48 × 0.75

  7. OAG adaptér se závitem M42 × 0.75 (T2)

  8. Vysoká základna adaptérů dalekohledu, kompenzující vzdálenost k senzoru pokud je kamera použita zcela bez filtrového kola.

  9. 1.75” lichoběžníková lišta „rybina“ pro kamery G2

  10. Gx Camera Ethernet Adapter (x86 CPU)

  11. Gx Camera Ethernet Adapter (ARM CPU)

    Poznámka:

    Moravian Camera Ethernet Adapter dovoluje připojení až 4 kamer Cx libovolného typu na jedné straně a 1 Gbps Ethernet rozhraní na druhé straně. Tento adaptér umožňuje připojení kamer Cx směrovatelným protokolem TCP/IP na prakticky neomezenou vzdálenost.

  12. Interní filtrové kolo s 5 pozicemi pro 1,25”/D31 mm filtry

  13. Interní filtrové kolo se 6 pozicemi pro 1”/D27 mm filtry

  14. Externí filtrové kolo „XS“ s 8 pozicemi pro 1.25”/D31 mm filtry

  15. Externí filtrové kolo „XS“ se 7 pozicemi pro D36 mm filtry

  16. Externí filtrové kolo „S“ s 12 pozicemi pro 1.25”/D31 mm filtry

  17. Externí filtrové kolo „S“ s 10 pozicemi pro D36 mm filtry

  18. Externí filtrové kolo „S“ se 7 pozicemi pro 2”/D50 mm filtry

  19. Adaptér M42 × 0.75 (T-závit) nebo M48 × 0.75, 55 mm BFD

    Poznámka:

    K dispozici jsou i další standardní adaptéry, například 2 palcový okulárový adaptér apod.

  20. Adaptér pro objektivy Canon EOS

  21. Adaptér pro objektivy Nikon

Modely kamer C2

Kamery C2 jsou vybaveny CMOS snímači Sony IMX s globální závěrkou a čtvercovými pixely velikosti 3.45 × 3.45 μm. Jednotlivé modely se liší pouze rozlišením.

Všechny použité senzory jsou vybaveny tzv. „globální závěrkou“. To znamená, že všechny pixely obrazu jsou exponovány ve stejný čas, na rozdíl od senzorů s tzv. „rolující závěrkou“, které exponují jednotlivé řádky obrazu jeden po druhém. Pro dlouhé expozice statických objektů v tom není rozdíl, ale při snímání pohybujících se objektů krátkými časy způsobují senzory s rolující závěrkou deformace obrazu.

K dispozici jsou dvě řady kamer C2, lišící se dynamickými rozsahy (bitovou hloubkou digitalizovaných pixelů):

  • Kamery C2 se senzory Sony IMX podporujícími 8 a 12 bitovou digitalizaci. Protože každý 12 bitový pixel zabere při přenosu do PC dva byte, stažená 12 bitového snímku zabere delší čas než stažení 8 bitového snímku. Maximální FPS je v 8 bitovém módu podstatě vyšší.

  • Kamery C2 se senzory Sony IMX podporujícími jen 12 bitovou digitalizaci. Pro dlouhé expozice (astronomická fotografie, vědecký výzkum) je vždy používána přesnější 12 bitová digitalizace a nižší doba stažení snímku v 8 bitovém módu tak jako tak není využívána. Jestliže jsou všechny ostatní parametry kamer stejné (rozměry senzoru, rozlišení, velikost pixelu, šum, …), nižší cena těchto kamer tak může být velice atraktivní.

Kamery C2 s 8 bitovou i 12 bitovou digitalizací:

Model CMOS senzor Rozlišení Velikost pixelu Plocha snímače
C2-3000 IMX252 2064 × 1544 pixelů 3,45 × 3,45 μm 7,12 × 5,33 mm
C2-5000 IMX250 2464 × 2056 pixelů 3,45 × 3,45 μm 8,50 × 7,09 mm
C2-12000 IMX253 4112 × 3008 pixelů 3,45 × 3,45 μm 14,19 × 10,38 mm

Kamery C2 s pouze 12 bitovou digitalizací:

Model CMOS senzor Rozlišení Velikost pixelu Plocha snímače
C2-3000A IMX265 2064 × 1544 pixelů 3,45 × 3,45 μm 7,12 × 5,33 mm
C2-5000A IMX264 2464 × 2056 pixelů 3,45 × 3,45 μm 8,50 × 7,09 mm
C2-12000A IMX304 4112 × 3008 pixelů 3,45 × 3,45 μm 14,19 × 10,38 mm

Poznámka:

Kamery s pouze 12 bitovým módem jsou označeny písmenem A, následujícím za číslem modelu. Například pokud C2-12000 označuje kameru s 8 i 12 bitovou digitalizací, C2-12000A je označení kamery s pouze 12 bitovou digitalizací. Všechny ostatní parametry jsou stejné.

CMOS senzory a elektronika kamery

Hlavní role elektroniky CMOS kamery, mimo inicializace a ovládání některých pomocných funkcí, je přenos dat z CMOS detektoru do řídicího PC ke zpracování a ukládání. Na rozdíl od kamer s CCD detektory, návrh kamery s CMOS čipy nedokáže ovlivnit řadu důležitých parametrů, jako např. dynamický rozsah (počet bitů na pixel).

Linearita senzoru

Odezva senzoru na světlo je velmi lineární. To znamená, že kamera může být použita také pro nenáročné výzkumné projekty, jako je např. fotometrie jasných proměnných hvězd apod.

Odezva kamery C2-3000 (IMX252) na světlo

Odezva kamery C2-3000 (IMX252) na světlo

Rychlost stahování

Již bylo uvedeno že existují dvě série kamer C2, lišících se použitými senzory. První série nabízí čtyři čtecí módy:

  • 8 bitový pomalý mód s rychlostí digitalizace ~132 MPx/s

  • 12 bitový pomalý mód s rychlostí digitalizace ~72 MPx/s

  • 8 bitový rychlý mód s rychlostí digitalizace ~263 MPx/s

  • 12 bitový rychlý mód s rychlostí digitalizace ~132 MPx/s

Poznámka:

Pomalé varianty čtecích módů mohou být použity k mírné redukci tepla generovaného senzorem, neboť datové přenosy probíhají na poloviční rychlosti ve srovnání s rychlými módy. Pokud je kamera připojena přes rozhraní USB 2.0, digitalizace vždy probíhá rychleji než je schopno USB 2.0 rozhraní přenést a to způsobuje přerušování digitalizace.

„A“ verze kamer C2 nabízí pouze jeden čtecí mód:

  • 12 bitový rychlý mód s rychlostí digitalizace ~132 MPx/s

Výše uvedené rychlosti digitalizace jsou platné pro USB 3.0 připojení. Také poznamenejme, že časy stahování snímků nevedou automaticky na odpovídající počet snímků za sekundu (FPS), protože stažený snímek je zpracován a zobrazen, což rovněž spotřebovává čas. Tento čas je zanedbatelný, pokud kamera potřebuje na stažení snímku sekundy nebo i desítky sekund. Ale v případě rychlé CMOS kamery je čas potřebný ke zpracování snímku v PC (např. výpočet směrodatné odchylky snímku apod.) významný a může být delší než skutečná doba stahování.

Poznámka:

Ačkoliv je v 8 bitovém módu z kamery do PC přenášen pouze jeden byte na pixel, mnoho programů pro zpracování astronomických snímků pracuje pouze se 16 bitovými nebo 32 bitovými daty (například SIPS). V takovém případě snímek v PC zabírá stejné stejně místa bez ohledu na mód.

K ukládání astronomických snímků se standardně používá formát FITS. Zatímco tento formát podporuje 8 bitová data, je jejich použití poměrně neobvyklé a kvůli kompatibilitě se snímky typicky ukládají s rozlišením 16 nebo 32 bitů na pixel, případně je použito číslo v plovoucí řádové čárce rovněž o délce 32 bitů.

Zisk kamery

Senzory použité v kamerách C2 nabízí programovatelné zesílení 0 do 24 dB, což znamená násobení výstupního signálu 1× až 15,9×. Zesílení může být nastavováno s krokem 0,1 dB.

Poznámka:

Firmware kamer C2 dovoluje nastavovat pouze analogové zesílení, tedy skutečné zesílení signálu před jeho digitalizací. Použité senzory podporují také digitální zesílení, což je pouze číslicová operace, které nepřináší pro astronomickou kameru žádné výhody. Tento typ operací může být proveden později během zpracování obrazu v PC.

Převodový poměr a čtecí šum

Obecně řada vlastností senzoru závisí na zesílení. Dále tedy uvádím parametry současně pro minimální i maximální zesílení.

Parametry kamery a senzoru pro zesílení 0 dB (1×):

Plná kapacita pixelu 9000 e-
Převodní faktor 2,2 e-/ADU
Čtecí šum (12 bit) 1,8 e- RMS

Parametry kamery a senzoru pro zesílení 24 dB (15,9×):

Plná kapacita pixelu 820 e-
Převodní faktor 0,2 e-/ADU
Čtecí šum (12 bit) 1,2 e- RMS

Poznámka:

Upozorňujeme, že výše uvedené hodnoty nejsou publikovány výrobcem senzoru, ale byly určeny z pořízených snímků. Výsledky se tedy mohou mírně lišit v závislosti na konkrétním senzoru a dalších faktorech (např. na teplotě senzoru), ale také na programu použitému k určení těchto veličin.

Ovládání expozice

Kamery C2 jsou schopny velice krátkých expozic. Nejkratší expoziční doba je 125 μs (1/8000 sekundy). To je současně také krok, v němž je délka expozice zadávána. Tedy druhá nejkratší expozice tedy je 250 μs atd.

Ovládání dlouhých expozic je ovládáno z řídicího PC a pro maximální délku expozice neexistuje žádný limit. Ve skutečnosti je nejdelší expozice omezena saturací senzoru buď dopadajícím světlem nebo temným proudem (viz. následující podkapitola).

Chlazení čipu a napájení

Regulované termoelektrické chlazení je schopné ochladit CMOS senzor až o 40 °C pod okolní teplotu. Horká strana Peltiérova článku je chlazena ventilátorem. Teplota senzoru 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 CMOS senzoru, druhý měří teplotu uvnitř hlavu kamery.

Zadní strana hlavy kamery C2 obsahuje vstupy vzduchy pro ventilátor, chladící horkou stranu Peltiérova článku

Zadní strana hlavy kamery C2 obsahuje vstupy vzduchy pro ventilátor, chladící horkou stranu Peltiérova článku

Efektivita chlazení závisí na okolních podmínkách a také na napájejí kamery. Pokud napájecí napětí klesne pod 12 V, maximální rozdíl teplot se také sníží.

Chlazení CMOS senzoru Termoelektrické (Peltiérovy) články
Maximální Δ T ~42 °C pod okolím
Regulovaný Δ T 40 °C pod okolím (při 90% chlazení)
Přesnost regulace 0,1 °C
Chlazení horké strany Nucený oběh vzduchu (ventilátor)

Specifikace chlazení CCD

Poznámka:

Maximální ochlazení CMOS senzoru lze dosáhnout při 100% výkonu chlazení. Ale teplota senzoru v takovém případě nemůže být regulována, elektronika nemá prostor k udržení teploty senzoru pokud se okolní teplota zvýší. Typický rozdíl teplot může být dosažen s chlazením pracujícím na asi 85%, což ponechává dostatek prostoru pro regulaci.

Kamera C2-12000A ochlazuje senzor na teplotu -40°C pod okolím

Kamera C2-12000A ochlazuje senzor na teplotu -40°C pod okolím

Napájecí zdroj

Napájení 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. Ačkoliv spotřeba kamery nepřesahuje 40 W, zdroj s 60 W zajišťuje kvalitní napájení bez rušení a šumů.

Napájení hlavy kamery 12 V DC
Spotřeba kamery 15 W bez chlazení
  40 W chlazení 100%
Napájecí konektor 5,5/2,5 mm, + uprostřed
Vstupní napětí adaptéru 100-240 V AC/50-60 Hz
Výstupní napětí adaptéru 12 V DC/5 A
Maximální výkon adaptéru 60 W

Specifikace napájecího zdroje

Upozornění:

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.

Poznámka:

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.

Kamera C2 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.

Napájecí zdroj 12 V DC/5 A pro kameru C2

Napájecí zdroj 12 V DC/5 A pro kameru C2

Mechanické specifikace

Kompaktní a robustní hlava kamery měří 114 × 114 × 65 mm. Hlava je vyrobena CNC obráběním z kvalitní duralové slitiny a černě eloxována. Kamera obsahuje konektor USB-B a napájecí konektor 12 V DC. Integrovaná mechanická závěrka zajišťuje čtení i FF senzorů bez rozmazání dopadajícím světlem a dovoluje pořizování temných snímků bez nutnosti zakrývat dalekohled, což je vlastnost vyžadovaná např. u robotických sestav.

Spodní strana s konektory kamery bez filtrového kola (vlevo) a s interním filtrovým kolem (vpravo)

Spodní strana s konektory kamery bez filtrového kola (vlevo) a s interním filtrovým kolem (vpravo)

Kamera s interním filtrovým kolem je vysoká 77,5 mm. Filtrové kolo nabízí 5 pozic pro standardní 1,25 palcové závitové objímky. Varianta kola se 6 pozicemi pro D26 mm filtry bez objímek je také k dispozici.

Interní mechanická závěrka Ano, clonková závěrka
Nejkratší expoziční doba 125 μs (elektronická závěrka)
Nejdelší expoziční doba Limitována pouze saturací čipu
Interní filtrové kolo 5 pozic pro 1,25" objímky se závitem nebo pro D31 mm filtry bez objímek
  6 pozic pro D26,5 mm filtry bez objímek
Velikost hlavy 114 × 114 × 77,5 mm (s interním filtrovým kolem)
  114 × 114 × 65 mm (bez filtrového kola)
Vzdálenost ohniskové roviny 33,5 mm (základna nastavitelných adaptérů)
Hmotnost hlavy kamery 1,00 kg (bez filtrového kola)
  1,15 kg (s interním filtrovým kolem)
  1,70 kg (s externím filtrovým kolem „XS“)
  1,95 kg (s externím filtrovým kolem „S“)

Mechanické specifikace

Poznámka:

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. závitový adaptér M48 má vzdálenost ohniskové roviny 55 mm).

Uvedená vzdálenost ohniskové roviny již počítá s tloušťkou skla permanentně umístěného v dráze světla (např. optické okno kryjící chladnou komoru senzoru).

Pokud je základna pro nastavitelné adaptéry, určená pro kamery s interním filtrovým kolem, namontována na kameru bez filtrového kola, výsledná vzdálenost ohniskové roviny je 21 mm.

Mechanická závěrka

Kamery C2 jsou vybaveny mechanickou závěrkou, což je velice důležitá vlastnost, dovolující práci bez obsluhy (plně robotické sestavy nebo jen dálkově ovládané dalekohledy). Bez mechanické závěrky není možné pořizovat temné snímky, nezbytné pro správnou kalibraci.

Mechanická závěrka v kamerách C2 ne navrhována pro maximální spolehlivost. Počet cyklů otevření a zavření je prakticky neomezený, protože v závěrce nejsou žádné třecí plochy. Cena za spolehlivost pak je relativně pomalý chod. Naštěstí závěrka není zapotřebí pro samotné řízení expozic, pouze pokud se pořizuje temný snímek (případně bias snímek), musí se uzavřít — všechny použité CMOS snímače jsou vybaveny elektronickou závěrkou.

Firmware kamery optimalizuje práci závěrky tak, aby se neprovádělo zbytečné otevírání a případně zavírání. Pokud je pořizována série světlých snímků jeden za druhým, závěrka zůstává otevřená aby se expozice nezdržovaly zbytečným zavíráním a opětovným otevíráním. Pokud následuje temný nebo bias snímek, závěrka se před expozicí zavře a opačně. Závěrka zůstává zavřená pokud následuje série temných snímků a otevře se pouze před světlým snímkem. Pokud se žádná expozice neprovádí po dobu asi 1 sekundy od a závěrka zůstala po poslední expozici otevřena (to znamená po světlém snímku), firmware kamery závěrku zavře aby byl senzor chráněn před dopadajícím světlem.

Kamera s interním filtrovým kolem

Čelní rozměry kamer C2 s interním filtrovým kolem

Čelní rozměry kamer C2 s interním filtrovým kolem

Boční rozměry kamer C2 s interním filtrovým kolem

Kamera s externím filtrovým kolem „XS“

Čelní rozměry kamer C2 s externím filtrovým kolem

Čelní rozměry kamer C2 s externím filtrovým kolem

Boční rozměry kamer C2 s externím filtrovým kolem

Externí filtrové kolo velikosti „S“ má větší průměr (viz. Externí filtrová kola), vzdálenosti čelní roviny od senzoru jsou ale u všech externích kol identické.

Kamera bez filtrového kola

Pokud je kamera určená pro připojení externího filtrového kola používána bez filtrového kola, k dispozici jsou dva typy základen pro nastavitelné adaptéry.

S „nízkou“ základnou adaptérů, navrženou pro kamery s interním filtrovým kolem, je vzdálenost ohniskové roviny pouze 21 mm.

Kamera bez filtrového kola s nízkou základnou adaptérů

Kamera bez filtrového kola s „nízkou“ základnou adaptérů

„Vysoká“ základna adaptérů má stejnou tloušťku jako je tloušťka pláště externích filtrových kol. To znamená, že všechny adaptéry, uchycené k této základně, zachovávají stejnou vzdálenost ohniskové roviny jako kdyby byly uchyceny na externí filtrové kolo nebo na kameru s interním filtrovým kolem a „tenkou“ základnou.

Kamera bez filtrového kola s vysokou základnou adaptérů

Kamera bez filtrového kola s „vysokou“ základnou adaptérů

Volitelné příslušenství

Ke kamerám C2 je nabízena celá řada příslušenství rozšiřujícího funkce kamery a pomáhajícího zabudovat kameru do celé pozorovací sestavy.

Externí filtrová kola

Pokud 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.

Kamera C2 s externím filtrovým kolem

Kamera C2 s externím filtrovým kolem

Adaptéry dalekohledů

Ke kamerám C2 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.

  • 2 palcový okulárový adaptér — adaptér pro okulárový výtah s průměrem 2 palce.

  • T-závit krátký — adaptér s vnitřním závitem M42 × 0,75 mm.

  • T-závit s 55 mm BFD — adaptér s vnitřním závitem M42 × 0,75 mm, zachovávající vzdálenost ohniskové roviny 55 mm.

  • M48 × 0,75 krátký — adaptér s vnitřním závitem M48 × 0,75 mm.

  • M48 × 0,75 s 55 mm BFD — adaptér s vnitřním závitem M48 × 0,75 mm, zachovávající vzdálenost ohniskové roviny 55 mm.

  • Bajonet Canon EOS — standardní adaptér pro bajonet objektivů Canon EOS, zachovávající vzdálenost ohniskové roviny 44 mm.

  • Bajonet Nikon F — standardní adaptér pro bajonet objektivů Nikon, zachovávající vzdálenost ohniskové roviny 46,5 mm.

Všechny adaptéry dalekohledů a objektivů kamer C2 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 C2 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.

Seřizování adaptéru (vlevo) a sejmutí nastavitelného adaptéru (vpravo)

Nastavitelné adaptéry dalekohledu jsou uchyceny dvěma způsoby podle toho, jestli jsou umístěny přímo na těle kamery (např. u kamery s interním filtrovým kolem) nebo na plášti externího filtrového kola.

  • Adaptéry kamer C2 nesou přišroubovány přímo k plášti kamery. Na místo toho je vždy použita základna adaptéru, přišroubovaná k plášti kamery.

  • Pokud je použito externí filtrové kolo, základna adaptéru není zapotřebí, protože externí filtrová kola jsou navržena pro tento typ adaptérů.

Externí filtrová kola jsou navržena pro nastavitelné adaptéry

Externí filtrová kola jsou navržena pro nastavitelné adaptéry

„Off-Axis Guider“ (OAG) adaptéry

Kamery C2 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.

Pozice odrazového zrcátka vzhledem k optické ose

Pozice odrazového zrcátka vzhledem k optické ose

C2-OAG je vyráběn ve dvou variantách, jedna má čelní závit M42 × 0,75 (T-závit) a druhá M48 × 0,75. Obě varianty jsou navrženy, aby byly kompatibilní s externími filtrovými koly a zachovávaly vzdálenost ohniskové roviny 55 mm.

C2 OAG se závitem M42 (vlevo) a M48 (vpravo)

Pokud má být OAG použit s kamerou s interním filtrovým kolem, musí být namontován na základně adaptérů stejně jako jakýkoliv jiný adaptér. Výsledná vzdálenost ohniskové roviny zůstává stejná.

Port pro pointační kameru je kompatibilní s kamerami C1 (a také staršími G0 a G1). U kamer C1 je nezbytné nahradit standardní adaptér CS/1,25” zkrácenou, 10 mm dlouhou variantou. Protože kamery C1 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 C2-OAG.

Řez C2-OAG ukazující polohu odrazného zrcátka

Řez C2-OAG ukazující polohu odrazného zrcátka

Upozornění:

Kamery C1 jsou k dispozici s adaptérem standardu CS-mount a také ve variantě s velkým adaptérem standardu T-thread (M42 × 0,75). Pro práci na C2-OAG je nutno volit variantu pouze s CS-mount adaptérem, větší adaptér T-závit není s OAG mechanicky kompatibilní.

Uchycení kamery přímo na montáž

Kamery C2 jsou vybaveny standardním stativovým závitem v horní části hlavy kamery. Volitelně je možné k tomuto závitu 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.

1,75" lišta standardu Vixen pro uchycení hlavy kamery C2 k montáži

1,75" lišta standardu Vixen pro uchycení hlavy kamery C2 k montáži

Kontejner pohlcovače vlhkosti vyměnitelný bez nástrojů

Kamery C2 používají stejný kontejner pro silikagel jako větší kamery C3 a C4, stejně jako CCD kamery G2, G3 a G4. Celý kontejner je možné odšroubovat, takže je možné vyměnit silikagel bez nutnosti sejmout kameru z dalekohledu.

Celý kontejner pohlcovače vlhkosti může být vysušen nebo může být jeho obsah po odšroubování perforovaného vnitřního víčka vysypán a vysušen zvlášť

Celý kontejner pohlcovače vlhkosti může být vysušen nebo může být jeho obsah po odšroubování perforovaného vnitřního víčka vysypán a vysušen zvlášť

Poznámka:

Z těchto důvodů není na kontejneru žádné těsnění, které by se mohlo při vyšší teplotě poškodit. Těsnění je umístěno na chladné komoře.

Nové kontejnery mají tenký o-kroužek u okraje kontejneru se závitem. Tento o-kroužek nehraje roli při utěsnění chladné komory senzoru, je určen pouze k zamezení pronikání prachu do přední části hlavy kamery, kde je optické okno chladné komory senzoru, 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.

Návrh dovoluje použití několika volitelných variant:

  • Hermetická zátka se závitem, dovolující zatěsnění vysušeného silikagelu pokud není kontejner bezprostředně zašroubován do kamery.

  • Alternativní (poněkud delší) kontejner pro silikagel, navržená tak, aby jej bylo možno odšroubovat (stejně jako zašroubovat a dotáhnout) bez použití nástrojů.

Srovnání standardního kontejneru a kontejneru pro ruční manipulaci (vlevo), volitelná zátka a oba kontejnery (vpravo)

Barevné varianty kamer

Hlava kamery je k dispozici v několika barevných variantách střední stěny. Aktuální nabídka je k dispozici na WWW stránkách výrobce.

Kamera C2 s barevnými variantami střední stěny

Kamera C2 s barevnými variantami střední stěny

Moravian Camera Ethernet Adapter

Zařízení Moravian Camera Ethernet Adapter dovoluje připojení až 4 kamer Cx libovolného typu na jedné straně a 1 Gbps Ethernet rozhraní na druhé straně. Tento adaptér tak dokáže zpřístupnit připojení kamery Cx s použitím směrovatelného protokolu TCP/IP na prakticky neomezenou vzdálenost.

Jednotka Moravian Camera Ethernet Adapter (vlevo) a adaptér se dvěma připojenými kamerami (vpravo)

Zařízení Moravian Camera Ethernet Adapter je detailně popsáno zde.

Podpora software

Ovladače a programová podpora kamer Cx je stejně bohatá jako je tomu u CCD kamer série Gx.

Pro práci s kamerami C2 je ale nezbytné instalovat nejnovější verze všech programových balíků a ovladačů.

  • Pokud je kamera C2 připojena přímo k řídicímu PC pomocí USB kabelu, je nutné instalovat nový systémový ovladač CxCamera.sys (viz manuál „Installing and Using Drivers and Software“, dodávaný s každou kamerou). Tento ovladač je zahrnut v instalačním balíčku systémových ovladačů verze 2.3 a nebo vyšší.

  • Pokud je kamera C2 připojena přes jednotku Camera Ethernet Adapter, adaptér musí být vybaven firmware verze 42 nebo vyšší, aby správně pracoval s CMOS kamerami (postup aktualizace firmware v jednotce je popsán v manuálu „Moravian Camera Ethernet Adapter User's Guide“).

    Tip:

    Pokud je k programu SIPS připojena kamera přes jednotku Moravian Camera Ethernet Adapter, SIPS zobrazí verzi firmware jednotky v oznamovací oblasti panelu Windows Action Center.

  • Balíčky ovladačů a knihoven pro Linux také musí být aktualizovány na poslední verzi. Více v sekci Download tohoto WWW serveru.

Program SIPS (Scientific Image Processing System) verze 3.16 nebo vyšší je nezbytný k ovládání všech verzí kamer C1.

Upozornění:

Podpora pro CMOS kamery Cx byla postupně zařazována do jednotlivých verzí programu SIPS. Předchozí minoritní verze programu SIPS sice mohou rozpoznat kamery C2, vždy ale používejte v3.16 nebo pozdější pro správnou funkci s těmito kamerami.

Ovladače kamer C2 pro programy třetích stran také musí být aktualizovány na nejnovější verze aby pracovaly s kamerami C1. Minimální verze pro jednotlivé ovladače jsou:

  • ASCOM ovladače verze 4.10

  • Ovladače pro TheSkyX (všechny verze pro Windows, MacOS a Linux) verze 2.2

  • Astroart ovladače verze 3.2

SIPS

Program 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.

SIPS ovládající celou hvězdárnu (zobrazen v tmavé barevné paletě)

SIPS ovládající celou hvězdárnu (zobrazen v tmavé barevné paletě)

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.

SIPS pracuje s FITS soubory, podporuje kalibrace i zpracování snímků

Protože prví „S“ ve zkratce SIPS znamená „Scientific“ (vědecký), program podporuje astronomickou redukci snímků a také fotometrické zpracování celých řad.

SIPS se soustřeďuje na astrometrické a fotometrické zpracování snímků, ale obsahuje i základní funkce pro zpracování astronomických fotografií

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 pointace

Programový 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).

Okno nástroje Guider programu SIPS

Okno nástroje „Guider“ programu SIPS

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.

Parametry mezisnímkové pointace v záložce Pointace okna nástroje Kamera

Parametry mezisnímkové pointace v záložce „Pointace“ okna nástroje Kamera

Pokročilá rekonstrukce barev z barevných kamer

Barevné 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.

Syrový obraz nahoře s barvami dopočítanými bi-lineární interpolací (vlevo) a stejný syrový snímek, ale zpracovaný víceprůchodovým algoritmem rekonstrukce barev (vpravo)

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

Kamery C2 jsou dodávány v pevných kufřících s pěnovou výplní obsahující:

  • Hlavu kamery s uživatelem zvoleným adaptérem. Pokud je kamera objednána spolu s filtrovým kolem a případně s filtry, kolo je zamontováno v hlavě a osazeno zvolenými filtry.

  • Napájecí zdroj 100-240 V AC/12 V DC s 1.8 m výstupním kabelem.

  • 3 m dlouhý USB 3.0 A-B kabel pro připojení kamery k počítači.

  • USB Flash Drive s ovladači kamery, instalací programu SIPS, elektronickou dokumentací a PDF verzí manuálu kamery.

  • Tištěnou kopii manuálu kamery.

Kamery C2 jsou dodávány v kufříku vyplněném pěnou (vlevo), pokud je kamera objednána s externím filtrovým kolem, je použit větší kufřík (vpravo)

Galerie snímků

Ukázky snímků pořízených kamerami C2.

Objekt Mlhovina NGC 7635 „Bublinka“
Autor Martin Myslivec
Kamera C2-12000
Filtry Hα, OIII and SII
Expozice 21 hodin
Dalekohled 300 mm f/3,8 astrograf

Objekt mlhovina Eta Carinae
Autor Pavel Pech
Kamera C2-12000
Filtry
Expozice 3 hodiny
Dalekohled Takahashi FSQ-85EDX

Objekt část souhvězdí Jižní Koruna
Autor Pavel Pech
Kamera C2-12000 (Luninance) + G3-11000 (RGB)
Filtry Luminance
  Barevná informace převzata ze snímku pořízeného kameru G3-11000
Expozice 3 hodiny (Luminance)
Dalekohled Borg 77ED

Snímky jsou publikovány se svolením jednotlivých autorů.

 
 | Hlavní stránka | Produkty | 
Moravské přístroje, a.s., Masarykova 1148, Zlín-Malenovice, 76302