Caméra CMOS Moravian Instruments C1-1500 avec capteur Sony IMX273

Caméra CMOS Moravian C1-1500 avec capteur Sony IMX273

Les caméras de la série C1 avec capteurs CMOS à obturateur global ont été conçues pour être de petits imageurs légers pour la Lune et les planètes et pour le guidage automatique du télescope. Avec un calibrage d'image approprié, les caméras C1 fournissent des résultats étonnamment bons également dans l'imagerie du ciel profond d'entrée de gamme. La réponse des capteurs CMOS utilisés à la lumière est linéaire jusqu'à très près du point de saturation, de sorte que les caméras C1 peuvent également être utilisées pour des applications scientifiques telles que la recherche sur les étoiles variables.

Les modèles de caméras C1 sont équipés de détecteurs CMOS à obturateur global Sony IMX avec des pixels carrés de 3,45 × 3,45 μm. Les modèles individuels ne diffèrent que par la résolution.

Tous les capteurs utilisés utilisent un obturateur électronique global. Cela signifie que chaque pixel de l'image est exposé en même temps, contrairement aux capteurs à volet roulant, qui exposent les lignes individuelles les unes après les autres. Il n'y a pas de différence pour les longues expositions d'objets statiques, mais l'imagerie d'objets en mouvement utilisant un temps d'exposition court à l'aide d'un obturateur roulant entraîne des distorsions de forme d'image.

Deux gammes de caméras C1 sont disponibles en fonction de la plage dynamique disponible (profondeur de bits des pixels numérisés) :

• Caméras C1 avec capteurs Sony IMX prenant en charge la numérisation 8 et 12 bits. Étant donné que chaque pixel 12 bits occupe deux octets lorsqu'il est transféré vers le PC hôte, le temps de téléchargement de l'image 12 bits est plus long que celui de l'image 8 bits. Le FPS maximal en mode 8 bits est alors nettement plus élevé.

• Caméras C1 avec capteurs Sony IMX prenant en charge la numérisation 12 bits uniquement. Comme le mode de lecture 12 bits est toujours utilisé pour les applications à longue exposition (photographie astronomique, recherche scientifique) dans les deux cas, un temps de téléchargement théorique inférieur en mode 8 bits n'apporte aucune limitation pour les scénarios du monde réel. Tous les autres paramètres étant identiques (taille du capteur, résolution, taille des pixels, bruit, …), le prix inférieur de ces caméras peut alors être très attractif.

Modèles de caméra C1 avec numérisation 8 et 12 bits :

Modèles de caméra C1 avec numérisation 12 bits uniquement :

Appareil photo électronique

Le rôle principal de l'électronique de la caméra CMOS, outre l'initialisation du capteur et certaines fonctions auxiliaires, est de transférer les données du détecteur CMOS vers le PC hôte pour le stockage et le traitement. Ainsi, contrairement aux caméras CCD, la conception de la caméra CMOS ne peut pas influencer le nombre de caractéristiques importantes de la caméra, comme la plage dynamique (profondeur de bits des pixels numérisés).

Linéarité du capteur

Les capteurs utilisés dans les caméras C1 présentent une très bonne linéarité en réponse à la lumière. Cela signifie que la caméra peut également être utilisée pour des projets de recherche d'entrée de gamme, comme par exemple la photométrie ou des étoiles variables plus brillantes, etc.

Vitesse de téléchargement

Comme déjà indiqué, il existe deux gammes de caméras de la série C1, qui diffèrent par le capteur utilisé. La première série propose quatre modes de lecture différents :

• Mode lent 8 bits avec une vitesse de numérisation d'environ 132 MPx/s

• Mode lent 12 bits avec une vitesse de numérisation d'environ 72 MPx/s

• Mode rapide 8 bits avec une vitesse de numérisation d'environ 263 MPx/s

• Mode rapide 12 bits avec une vitesse de numérisation d'environ 132 MPx/s

La version "A" des caméras C1 n'offre qu'un seul mode de lecture :

• Mode rapide 12 bits avec une vitesse de numérisation d'environ 132 MPx/s

Les vitesses de numérisation mentionnées ci-dessus sont valables pour une connexion USB 3.0. Veuillez également noter que les vitesses de numérisation ne conduisent pas nécessairement à des FPS correspondants, car chaque image téléchargée doit être traitée et affichée, ce qui prend également du temps. Ce temps est négligeable, si la caméra à balayage lent a besoin de plusieurs secondes pour télécharger l'image, mais dans le cas des caméras CMOS rapides, le temps de traitement de l'image dans le PC (par exemple, le calcul de l'écart type de l'image, etc.) peut être plus long que le téléchargement de l'image lui-même .

Gain de la caméra

Les capteurs utilisés dans les caméras C1 offrent un gain programmable de 0 à 24 dB, ce qui se traduit par une multiplication du signal de sortie de 1× à 15,9×. Le gain peut être réglé par pas de 0,1 dB.

Facteurs de conversion et bruit de lecture

Généralement, de nombreuses caractéristiques des capteurs dépendent du gain utilisé. Par conséquent, nous fournissons deux listes de paramètres pour le gain minimal et maximal.

Contrôle de l'exposition

Les caméras C1 sont capables de très courtes expositions. Le temps d'exposition le plus court est de 125 μs (1/8000 de seconde). C'est également l'étape par laquelle le temps d'exposition est exprimé. Ainsi, la deuxième exposition la plus courte est de 250 μs, etc.

Le temps d'exposition longue est contrôlé par le PC hôte et il n'y a pas de limite supérieure sur le temps d'exposition. En réalité les poses les plus longues sont limitées par la saturation du capteur soit par la lumière entrante soit par le courant d'obscurité (voir le sous-chapitre suivant).

Refroidissement du capteur

Le courant d'obscurité est une caractéristique inhérente à tous les circuits en silicone. Elle est appelée « sombre », car elle est générée indépendamment du fait que le capteur soit exposé à la lumière ou non. Le courant d'obscurité, injecté dans des pixels individuels, apparaît dans l'image sous forme de bruit. Plus l'exposition est longue, plus la quantité de bruit est présente dans chaque image. Comme il est généré par le mouvement aléatoire des particules, il dépend de la température de façon exponentielle (c'est pourquoi le bruit généré par le courant d'obscurité est aussi noté « bruit thermique »). Typiquement, abaisser la température du capteur de 6 ou 7 °C réduit de moitié le courant d'obscurité.

Bien que les caméras C1 ne soient pas équipées d'un refroidissement thermoélectrique actif (Peltier), elles sont toujours équipées d'un petit ventilateur, échangeant l'air à l'intérieur du boîtier de la caméra. De plus, un petit dissipateur thermique est situé directement sur le capteur (à l'exception du modèle C1-1500, dont le capteur est trop petit pour dissipateur thermique) pour évacuer le plus de chaleur possible. Ainsi, le capteur C1 ne peut pas être refroidi en dessous de la température ambiante, mais sa température est maintenue aussi proche que possible de l'environnement. Par rapport aux conceptions fermées, la température du capteur dans la caméra C1 peut être jusqu'à 10 °C inférieure et le courant d'obscurité résultant peut être inférieur à la moitié.

Dans la boite

Les composants du système de caméra C1 comprennent :

1. Tête de caméra C1 avec adaptateur de monture CS

2. Tête de caméra C1 avec filetage en T combiné (M42 × 0,75) et adaptateur de monture CS

3. Adaptateur de monture C/CS à barillet de 1,25 pouce

4. Variante courte (10 mm) de l'adaptateur de monture C/CS à canon de 1,25", destinée à être utilisée avec OAG

5. Adaptateur Off-Axis Guider (OAG) vers grande caméra refroidie (C2/C3/C4 ou G2/G3/G4)

6. Tube prolongateur avec filetage M48 × 0,75 et distance focale arrière de 55 mm

7. Tube d'extension avec filetage M42 × 0,75 et distance focale arrière de 55 mm (adaptateur de filetage en T standard)

8. Adaptateur pour objectif à baïonnette Canon EOS

9. Adaptateur pour objectif à baïonnette Nikon

Adaptateurs télescope/objectif

Les caméras C1 sont fournies avec deux types d'adaptateurs télescope/objectif :

• Adaptateur avec filetage 1/32 UN et distance focale arrière de 12,5 mm (monture CS).

• Adaptateur avec filetage M42 × 0,75 (filetage en T) et distance focale arrière de 18,5 mm. Cet adaptateur contient également un filetage intérieur 1/32 UN avec 12,5 mm BFD (monture CS).

L'adaptateur de barillet C à 1,25", compatible avec les oculaires standard de 1,25", est inclus dans l'emballage de l'appareil photo. Ainsi, la caméra C1 peut être facilement montée dans pratiquement tous les télescopes astronomiques au lieu d'un oculaire.

L'interface de montage en T (également connue sous le nom d'adaptateur de filetage en T) est définie par des dimensions de filetage M42 × 0,75 ainsi que par une distance focale arrière de 55 mm. L'adaptateur de filetage en T pour les caméras C1 n'est pas conforme au deuxième paramètre, son BFD n'est que de 18,5 mm. Le BFD de 55 mm n'est pas requis dans toutes les applications et le maintien d'un tel BFD relativement grand rendrait l'adaptateur assez volumineux.

Néanmoins, un tube d'extension avec filetage mâle M42 × 0,75 est disponible. Ce tube d'extension convertit le BFD de la caméra C1 en 55 mm, requis par de nombreux réducteurs de focale, aplanisseurs de champ, correcteurs de coma et autres éléments optiques.

Il existe deux variantes de tubes prolongateurs BFD de 55 mm :

• Tube d'extension avec M42 × 0,75 (filetage en T) du côté du télescope.
• Tube d'extension avec filetage M48 × 0,75 plus grand du côté du télescope.

De plus, des tubes d'extension avec des interfaces à baïonnette pour les objectifs photographiques standard sont disponibles :

• Tube prolongateur avec adaptateur à baïonnette Nikon.

• Tube d'extension avec adaptateur à baïonnette Canon EOS.