Chlazené CMOS kamery C1+7000 a C2-7000 — náhrada CCD kamer G2-1600 CCD ve výzkumných a vědeckých aplikacích

Hlavní stránka▹Přehled produktů▹Astronomické kamery▹Články	2.11.2020 \|

Nové chlazené CMOS kamery C1+7000 a C2-7000 nabízejí poměrně velké 4,5 μm pixely, zvláště ve srovnání s většinou jiných kamer s CMOS snímači. A protože CCD senzory, často nabízející relativně velké pixely, už nadále nejsou k dispozici, i málo větší pixely u CMOS senzoru podstatně zlepší některé klíčové parametry, jako třeba dynamický rozsah (plocha pixelu a tedy i maximální množství elektronů, které pixel pojme, odpovídá druhé mocnině jeho lineárního rozměru).

Malé pixely a z toho plynoucí omezený dynamický rozsah CMOS senzorů (počet elektronů, které může každý pixel pojmout než dosáhne saturace) trápí zejména astronomy provádějící vědecká měření. Velice nízký čtecí šum CMOS senzorů tento nedostatek kompenzuje, pokud je poměr signál/šum (S/N) převážně určen čtecím šumem kamery — CMOS kamery často nabízejí lepší teoretický poměr S/N než CCD kamery. Tato situace je typická např. při snímání přes úzko-pásmové filtry v astronomické fotografii. Ale pokud pozadí oblohy převáží jiné zdroje a stane se dominantním zdrojem šumu (což je typické pro fotometrii a jiné vědecké aplikace), malé pixely jsou omezující.

Pokud jsou nové kamery C1+7000 a C2-7000 používány v binningu 2 × 2, výsledná velikost pixelu 9 μm odpovídá pixelům CCD kamery G2-1600, která byla velice populární a oblíbená mezi astronomy zaměřenými na vědecká a výzkumná měření. Původní rozlišení 7 MPx je v binningu 2 × 2 zredukováno na asi 1,75 MPx, což je stále o něco více jak 1,6 MPx kamery G2 díky větší ploše senzoru IMX428 ve srovnání s CCD čipem KAF-1603ME. Kamera C2-7000 tedy vypadá jako velice slibný nástupce kamer G2-1600 v astronomickém výzkumu.

G2-1600 C2-7000 C2-7000 (2 × 2 binning)

Senzor Kodak KAF-1603ME (CCD) Sony IMX428 (CMOS) Sony IMX428 (CMOS)

Počet pixelů 1 536 × 1 024 (1,5 M) 3 216 × 2 208 (6,8 M) 1 608 × 1 104 (1,7 M)

Velikost senzoru 13,8 × 9,2 mm 14,8 × 9,9 mm 14,8 × 9,9 mm

Velikost pixelů 9 × 9 μm 4,5 × 4,5 μm 9 × 9 μm

Kapacita pixelu 100 000 e- 25 000 e- 100 000 e-

Kvantová účinnost 80 % 68 % 68 %

Čtecí šum ~13 e- RMS ~5,3 e- RMS ~10,7 e- RMS

Dynamický rozsah (signál/šum) 1 : 7 692 1 : 4 905 1 : 9 720

Přesnost digitalizace 16-bit (0..65 535) 12-bit (0..4 094) 14-bit (0..16 376)

Doba čtení snímku 0,95 s (Mark II) 0,05 s (USB3) 0,05 s (USB3)

Chlazení senzoru -50 °C -42 °C -42 °C

Porovnání klíčových parametrů kamer G2-1600 a C2-7000

Jeden z klíčových požadavků na vědeckou kameru je lineární odezva na světlo. Jen tak se můžeme spolehnout, že číselné hodnoty pixelů (zkracované jako ADU nebo DN) odpovídají množství světla, které na každý pixel dopadlo. To je velmi důležité při precizním měření jasu objektů na obloze. Zatímco linearita kamer s 3,45 μm pixely je téměř perfektní, linearita CMOS senzoru IMX428 s 4,5 μm pixely je přímo vynikající bez jakýchkoliv kompromisů.

Linearita kamery C2-7000A

Také zvláště pro střední a větší amatérské dalekohledy s ohniskovou vzdáleností metr nebo více nejsou velmi malé pixely mnoha CMOS senzorů využity a obraz je převzorkovaný, alespoň při dlouhých expozicích (při snímání planet velmi krátkými časy technikami založenými na „lucky-imaging“ jsou malé pixely preferovány i při velmi dlouhých ohniskových vzdálenostech).

Kamery C1+ jsou detailně popsány v samostatném článku. Tento článek také popisuje hlavní rozdíly mezi řadami kamer C1, C1+ a C2. Kamery C2 jsou detailně popsány zde.