QSI 6162
Le modèle d'appareil photo QSI-6162 utilise un capteur d'image CCD plein format KAF-16200 de 16 mégapixels avec une technologie de microlentilles spécialement conçue pour l'astrophotographie. La taille de pixel de 6 microns fait de cette caméra le partenaire d'imagerie idéal pour une large gamme de télescopes à distance focale. La capacité de « caser » le CCD signifie que le QSI-6162 est adapté aux distances focales allant jusqu'à 2,5 m et reste toujours autour de 1 seconde d'arc par pixel (recommandé pour une imagerie réussie). Le grand capteur CCD APS-H 16mp avec une diagonale de 35 mm fonctionne parfaitement avec des filtres montés de 2 pouces ou non montés de 50,8 mm sur des oscilloscopes aussi rapides que f / 2,8 avec un vignettage minimal. La caméra est disponible avec ou sans guide hors axe et le choix d'une roue à filtres à cinq ou huit positions.
Le modèle « ws » est livré avec un obturateur et une roue à filtres installés. Le modèle « wsg » est fourni avec le guide hors axe, le port de guidage intégré (IGP).
Le système de caméra 6162 est pris en charge par un logiciel d'acquisition d'images de pointe et une API de contrôle de caméra complète est disponible pour créer des applications Windows ou Linux personnalisées.
Grand capteur d'image CCD de 16 mégapixels
La caméra modèle 6162 utilise un capteur d'image CCD plein format 16 mégapixels On Semiconductor KAF-16200. Le capteur KAF-16200 possède une matrice photoactive de 4490 W x 3599 H pixels. Faible courant d'obscurité de 8e et une profondeur de puits de 40 000e. Des micro-lentilles recouvrent la surface du CCD pour focaliser la lumière à travers la grille transparente afin d'augmenter encore la réponse optique du capteur. Les pixels de 6 µm offrent une résolution extrêmement élevée à de longues distances focales et de superbes images à champ large à de courtes distances focales.
Le capteur utilise une véritable technologie de transfert de charge biphasée avec une grille transparente qui augmente considérablement la réponse optique par rapport aux capteurs plein format éclairés à l'avant traditionnels.
Le capteur KAF 16200 a d'excellentes valeurs de réponse entre 400 nm et 1000 nm avec un pic QE supérieur à 58 %. Un faible courant d'obscurité et une capacité de charge élevée des pixels se traduisent par une plage dynamique supérieure à 69 dB. Des micro-lentilles recouvrent la surface du CCD pour focaliser la lumière à travers la grille transparente afin d'augmenter encore la réponse optique. Voir l'onglet Spécifications ci-dessous pour plus de détails.
Conception haute performance
"La série QSI 600 a été conçue dès le départ pour atteindre les performances d'imagerie les plus élevées possibles des capteurs d'image CCD plein format et à transfert interligne de Kodak."
Deux chaînes de traitement analogiques distinctes, offrant des taux de lecture doubles, permettent à la série QSI 600 de répondre à deux objectifs d'imagerie apparemment incompatibles. Le mode haute qualité de la série QSI 600 offre le rapport signal sur bruit (SNR) le plus élevé possible pour les applications nécessitant le bruit le plus faible et la plage dynamique la plus large possible. Le mode haute vitesse a un taux de lecture de 8 MHz offrant des lectures à grande vitesse à plusieurs images par seconde. Le mode de lecture est facilement modifiable sous le contrôle du programme, offrant une flexibilité exceptionnelle en ajustant les performances de la caméra aux objectifs d'imagerie souhaités.
Toutes les caractéristiques de performance importantes, y compris la linéarité, le bruit de lecture et le transfert de photons (gain), sont testées et confirmées lors de la fabrication. La synchronisation et les tensions de chaque caméra sont soigneusement définies lors de la fabrication pour assurer une efficacité de transfert de charge maximale et pour minimiser l'injection de charge et d'autres sources de bruit secondaires. Le profilage exclusif Research Spec® de QSI garantit des performances optimales pour chaque appareil photo.
Des pratiques de conception sophistiquées à signaux mixtes sont utilisées dans toute la caméra. Cela permet une conception très compacte tout en éliminant les interférences du bruit conduit et rayonné. Des circuits imprimés multicouches et des composants à montage en surface conformes à ROHS sont utilisés exclusivement. Une méthodologie unique d'empilage de circuits imprimés élimine les fils d'interconnexion qui pourraient réduire la fiabilité.
Une alimentation à découpage soigneusement conçue et isolée génère toutes les tensions nécessaires pour faire fonctionner la caméra à partir d'une seule source d'alimentation 12 V CC. Les pratiques de conception à faible bruit et les techniques de filtrage avancées éliminent complètement tout impact mesurable sur les performances de bruit de la caméra.
L'aspect le plus important de la conception d'une caméra CCD est sans doute le sous-système de traitement vidéo. C'est là que presque toutes les caractéristiques de performance de l'appareil photo sont établies. Le traitement vidéo de la série 600 commence par un préampli de précision à très faible bruit pour amplifier avec précision le signal de pixel de niveau microvolt du capteur d'image CCD. Ce signal est ensuite traité par un double échantillonneur corrélé (CDS) pour réduire le bruit de lecture temporel dans le signal de pixel. Le conditionnement de signal ultérieur alimente ensuite le niveau de pixel vers un convertisseur analogique-numérique (ADC) 16 bits de précision à grande vitesse où il est converti en une valeur numérique comprise entre 0 et 65535. Le bruit de lecture apporté par l'ensemble de ce sous-système est extrêmement faible. Si petit en fait, qu'il est pratiquement indétectable, contribuant à moins de 1/30 du bruit de lecture combiné d'un capteur d'image KAF typique. Le faible bruit de lecture et le gain de caméra soigneusement choisi offrent une excellente plage dynamique. La linéarité est également exceptionnelle, limitée uniquement par le capteur d'image CCD lui-même.
Conception de carrosserie innovante et esthétique
Le nouveau QSI 6162 grand format établit de nouvelles normes pour les caméras CCD scientifiques complètes et hautes performances. L'apparence saisissante, le design raffiné et l'ajustement et la finition supérieurs ne font qu'évoquer les performances techniques avancées à l'intérieur. Certains l'ont décrit comme une œuvre d'art.
Une caractéristique déterminante de la caméra de la série 600 est la conception flexible qui permet des styles de corps progressivement configurés avec un impact minimal sur la taille globale. Le nouveau boîtier 6162 s'appuie sur cette approche modulaire en ajoutant un guide hors axe en option au boîtier de style «ws» sans avoir à remplacer l'ensemble de la façade du boîtier comme par le passé. Cela permet de fournir un chemin de mise à niveau simple et bon marché qui n'était pas disponible auparavant avec les caméras QSI.
Conçu avec une utilisation intensive d'outils de conception CAD - CAM sophistiqués, le QSI 6162 est usiné à partir d'un alliage d'aluminium de qualité 6802. Les composants du corps anodisés finement finis sont assemblés avec du matériel en acier inoxydable résistant à la corrosion.
Garder la profondeur de la caméra au minimum était un des premiers objectifs de conception. Les mesures traditionnelles de mise au point arrière courte des caméras de la série QSI 600 existantes ont été conservées avec la conception du 6162. Non seulement la mise au point arrière est minimisée sur toute la plage, mais le bras de moment de la caméra est réduit, ce qui améliore la stabilité. L'obturateur et la roue à filtres ont été placés à l'intérieur du corps, très près du capteur d'image, réduisant ainsi la mise au point arrière et la profondeur globale. L'électronique de contrôle de mouvement est en fait enterrée dans la plaque de montage de l'obturateur/filtre de 3 mm d'épaisseur pour réduire davantage la profondeur. Le fait de tirer les ventilateurs de refroidissement et les dissipateurs thermiques dans le corps a entraîné une autre réduction significative de la profondeur.
Sous-système de refroidissement CCD
La clé de la conception des caméras de la série 6162 est un sous-système de refroidisseur thermoélectrique (TEC) personnalisé à 2 étages très efficace. Des ventilateurs de refroidissement intelligents et programmables sont intégrés à l'arrière du boîtier de la caméra pour éliminer la chaleur générée par le refroidisseur. En règle générale, le refroidissement par air forcé abaisse la température régulée du CCD jusqu'à 45 °C en dessous de la température ambiante en utilisant 85 % de puissance. Une régulation de température serrée de +/- 0,1°C est maintenue à des réglages de température de 10°C en dessous de la température ambiante et inférieure.
Le capteur d'image CCD refroidi est positionné dans une chambre environnementale hermétiquement fermée recouverte d'une fenêtre optique de précision à revêtement anti-reflet. La chambre est purgée avec un gaz noble ultra-sec pour augmenter la conduction thermique et éliminer la possibilité de formation de givre à l'intérieur de la chambre. Pour prolonger la période utile avant qu'une nouvelle purge ne soit nécessaire, un déshydratant à microtamis rechargeable par l'utilisateur est utilisé pour piéger les molécules d'eau qui pénètrent dans la chambre. Il est situé derrière une membrane submicronique perméable aux gaz pour empêcher la contamination particulaire de la chambre CCD.
Refroidissement et courant d'obscurité
Un refroidissement efficace du capteur d'image CCD est essentiel pour l'imagerie à longue exposition, en particulier en astronomie. Les électrons générés thermiquement s'accumulent dans les pixels au fil du temps et entrent en compétition avec les photo-électrons qui composent l'image. Cette accumulation d'électrons thermiques est connue sous le nom de « courant d'obscurité ». Il abaisse la plage dynamique du capteur et réduit le rapport signal sur bruit. Finalement, les électrons générés thermiquement submergeront l'image.
Heureusement, le courant d'obscurité peut être considérablement réduit en refroidissant le CCD. Les capteurs Onsemi CCD accumulent des électrons thermiques à un taux d'environ 4 électrons par seconde par pixel à 25°C. A chaque baisse de température de 6,3°C, le courant d'obscurité est réduit de moitié. Là où une exposition de 10 minutes pourrait générer 2400 électrons thermiques à 25°C, elle n'en produira qu'environ 10 à -25°C. Il s'agit d'un très petit nombre par rapport au bruit de lecture du CCD et à la pleine capacité des pixels.
