Moravian Instruments Caméra planétaire et de guidage CMOS (IMX252) CG-3000 (CG-3000)

Moravian Instruments Caméra planétaire et de guidage CMOS (IMX252) CG-3000

Les caméras des séries C0, CG et C1, équipées de capteurs CMOS à obturateur global, ont été conçues pour être des imageurs compacts et légers destinés à l'observation de la Lune et des planètes, ainsi qu'au guidage automatique des télescopes. Correctement calibrées, ces caméras offrent des résultats étonnamment bons, même pour l'imagerie du ciel profond de base. La réponse des capteurs CMOS utilisés est linéaire jusqu'à une valeur proche de la saturation. De ce fait, les caméras C0, CG et C1 peuvent être utilisées pour certaines applications scientifiques de base, par exemple pour l'étude des étoiles variables.

Aperçu

Les caméras C0, CG et C1 partagent la plupart des caractéristiques, comme les capteurs utilisés, l'interface USB, le port d'autoguidage, etc. À première vue, la seule différence est la taille et la forme du boîtier de la caméra.

Caméra C0

La principale caractéristique distinctive de la série CG est la forme aplatie de la caméra.

Caméra CG

Les dimensions plus importantes des modèles C1 ont permis d'ajouter certaines fonctionnalités, non disponibles sur les caméras C0, comme un ventilateur de refroidissement et des trous filetés de montage.

Caméra C1

Il arrive que les caméras C0 ou C1 ne puissent pas être utilisées sur l'OAG en raison de leur forme. Les caméras C0 et C1 dépassent le plan frontal, défini par le filetage avant de l'OAG, et peuvent donc interférer avec l'interface de montage arrière du télescope. Les caméras CG sont conçues pour ne pas dépasser l'OAG à l'avant. Hormis cela, les caméras CG sont essentiellement des caméras C0, avec un boîtier plat.

Capteur CMOS

Les modèles de caméras C0, CG et C1 sont équipés de capteurs Sony IMX. obturateur global Détecteurs CMOS avec pixels carrés de 3,45 × 3,45 μm. Les différents modèles diffèrent uniquement par leur résolution.

Tous les capteurs utilisés sont dotés d'un obturateur électronique global. Cela signifie que chaque pixel de l'image est exposé simultanément, contrairement aux capteurs à obturateur roulant qui exposent les lignes une à une. Pour les longues expositions d'objets statiques, il n'y a pas de différence, mais l'imagerie d'objets en mouvement avec un temps d'exposition court et un obturateur roulant entraîne des distorsions de l'image.

Deux lignes de caméra sont disponibles en fonction de la plage dynamique disponible (profondeur de bits des pixels numérisés) :

• Appareils photo équipés de capteurs Sony IMX prenant en charge la numérisation 8 et 12 bits. Chaque pixel 12 bits occupant deux octets lors de son transfert vers l'ordinateur hôte, le temps de téléchargement d'une image 12 bits est plus long que celui d'une image 8 bits. Le nombre maximal d'images par seconde en mode 8 bits est donc nettement supérieur.

• Appareils photo équipés de capteurs Sony IMX prenant uniquement en charge la numérisation 12 bits. Le mode de lecture 12 bits étant systématiquement utilisé pour les applications à longue exposition (photographie astronomique, recherche scientifique), le temps de téléchargement théoriquement plus court en mode 8 bits n'entraîne aucune limitation en pratique. Toutes choses égales par ailleurs (taille du capteur, résolution, taille des pixels, bruit, etc.), le prix plus bas de ces appareils pourrait alors s'avérer très attractif.

Modèles d'appareils photo avec numérisation 8 et 12 bits :

Notez que la série CG ne propose pas la plus grande variante de capteur 12 MPx, car elle est principalement conçue pour l'autoguidage et non pour l'imagerie.

Modèles d'appareils photo avec numérisation 12 bits uniquement :

Contrôle PC

Les caméras C0, CG et C1 sont conçues pour fonctionner avec un ordinateur. Contrairement aux appareils photo numériques, qui fonctionnent de manière autonome sur l'ordinateur, les caméras scientifiques nécessitent généralement un ordinateur pour le contrôle, le téléchargement, le traitement et le stockage des images, etc. Pour utiliser la caméra, vous avez besoin d'un ordinateur qui :

1. Compatible avec les standards PC, il exécute les systèmes d'exploitation Windows modernes 32 ou 64 bits.

2. Compatible avec les standards PC, ce produit fonctionne sous Linux 32 ou 64 bits. Remarque : des pilotes pour les systèmes Linux 32 et 64 bits sont fournis, mais le logiciel de contrôle et de traitement d’images SIPS, fourni avec la caméra, nécessite Windows.

3. La prise en charge des ordinateurs Apple Macintosh 64 bits est également incluse. Remarque : Seuls certains logiciels sont actuellement compatibles avec Mac.

Les caméras sont conçues pour être connectées à l'ordinateur hôte via une interface USB 3.0, fonctionnant à 5 Gbit/s. Elles sont également compatibles avec un port USB 2.0 pour communiquer avec un ordinateur hôte.

Alternativement, il est possible d'utiliser le Adaptateur Ethernet pour appareil photo morave Ce dispositif permet de connecter jusqu'à quatre caméras Cx (avec capteurs CMOS) ou Gx (avec capteurs CCD) de tout type et offre une interface Ethernet 1 Gbit/s et 10/100 Mbit/s pour une connexion directe à l'ordinateur hôte. Le PC utilisant ensuite le protocole TCP/IP pour communiquer avec les caméras, il est possible d'ajouter un adaptateur Wi-Fi ou tout autre périphérique réseau au réseau.

Les caméras C0, CG et C1 n'ont pas besoin d'alimentation externe pour fonctionner ; elles sont alimentées par la connexion USB de l'ordinateur hôte.

Notez que l'appareil photo doit être connecté à un système optique (par exemple, un télescope) pour prendre des images. Il permet des poses longues, nécessaires pour capter la lumière d'objets peu lumineux. Si vous prévoyez d'utiliser l'appareil photo avec un télescope, assurez-vous que l'ensemble télescope/monture permette un suivi fluide de l'objet cible pendant les poses longues.

vitesse de téléchargement

Comme indiqué précédemment, il existe deux gammes de caméras, les séries C0, CG et C1, qui diffèrent par le capteur utilisé. La première gamme propose quatre modes de lecture différents :

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

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

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

• Rapide sur 12 bits mode avec une vitesse de numérisation d'environ 132 MPx/s

La version « A » des caméras C0, CG et C1 ne propose qu’un mode de lecture unique :

• Rapide sur 12 bits mode 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 noter que ces vitesses ne se traduisent pas nécessairement par un nombre d'images par seconde (IPS) équivalent, car chaque image téléchargée doit être traitée et affichée, ce qui prend du temps. Ce temps est négligeable si un appareil photo à balayage lent nécessite plusieurs secondes pour télécharger l'image, mais dans le cas d'appareils photo CMOS rapides, le temps de traitement de l'image sur l'ordinateur (par exemple, le calcul de l'écart type) peut être supérieur au temps de téléchargement lui-même.

Gain de la caméra

Les capteurs utilisés dans les caméras C0, CG et C1 offrent un gain programmable de 0 à 24 dB, ce qui correspond à une multiplication du signal de sortie de 1× à 15,9×. Le gain peut être réglé par incréments de 0,1 dB.

Contrôle de l'exposition

Les caméras C0, CG et C1 permettent des temps d'exposition très courts. Le temps d'exposition le plus court est de 125 µs (1/8000 de seconde). Ce temps est exprimé en incréments de 1 µs. Ainsi, le deuxième temps d'exposition le plus court est de 250 µs, et ainsi de suite.

La durée des expositions longues est gérée par l'ordinateur hôte et n'est soumise à aucune limite supérieure. En pratique, les expositions les plus longues sont limitées par la saturation du capteur, soit par la lumière incidente, soit par le courant d'obscurité (voir le sous-chapitre suivant).

port d'autoguidage

De nombreuses montures de télescopes astronomiques (surtout celles produites en série) ne sont pas suffisamment précises pour garantir des images d'étoiles parfaitement rondes lors de longues expositions sans petites corrections. Les caméras astronomiques refroidies et les appareils photo reflex numériques permettent d'obtenir des images d'une netteté et d'une résolution parfaites ; par conséquent, même une petite irrégularité dans le suivi de la monture se traduit par des déformations de l'image des étoiles. Les caméras C0, CG et C1 ont été conçues spécifiquement pour le guidage automatique de la monture.

Les caméras de guidage ont été conçues pour fonctionner sans aucune pièce mécanique mobile (à l'exception du ventilateur à sustentation magnétique). L'obturateur électronique permet des temps d'exposition extrêmement courts et l'acquisition de milliers d'images en un temps réduit, condition indispensable à un guidage de qualité.

Les caméras C0, CG et C1 fonctionnent en liaison avec un ordinateur hôte (PC). Les corrections de guidage ne sont pas calculées par la caméra elle-même ; celle-ci se contente d'envoyer les images acquises au PC. Le logiciel exécuté sur le PC calcule l'écart par rapport à l'état requis et envoie les corrections appropriées à la monture du télescope. L'avantage d'utiliser le processeur du PC hôte pour le traitement des images réside dans la puissance de calcul largement supérieure de ce dernier par rapport à tout processeur embarqué dans la caméra de guidage. Les algorithmes de guidage peuvent ainsi déterminer la position des étoiles avec une précision subpixelique, apparier plusieurs étoiles pour calculer la différence moyenne, ce qui limite les effets de la turbulence atmosphérique, etc.

Les corrections calculées peuvent être renvoyées à la monture via une liaison PC-monture. Si le contrôleur de la monture ne prend pas en charge les commandes de « guidage par impulsions », il est possible d'utiliser le port « autoguidage ». Il suffit de connecter la caméra et la monture à l'aide d'un câble standard à 6 fils et de guider la monture à travers la caméra.

Le courant maximal admissible par chaque broche des caméras C0, CG et C1 est de 400 mA. Si la monture ne considère pas le port d'autoguidage comme une simple entrée logique, mais commande directement les moteurs de guidage à partir de ces signaux, un boîtier relais doit être inséré entre la caméra et la monture. Ce boîtier relais assure la commutation des courants nécessaires à la monture.

Le port d'autoguidage est conforme à la norme de facto introduite par l'autoguidage SBIG ST-4. Les broches ont les fonctions suivantes :

1	RA + (Droite)
2	Déc + (Haut)
3	Déc – (À la baisse)
4	RA – (Gauche)
5	Commun (Terrain)
6	Non connecté

Adaptateur pour télescope/objectif

Les caméras CG sont fournies uniquement avec un adaptateur à monture CS. La monture CS est compatible avec un grand nombre d'objectifs de vidéosurveillance. Si un objectif à monture C (avec un tirage optique de 17,5 mm) doit être utilisé, une simple bague d'adaptation de 5 mm d'épaisseur suffit.

Dimensions de la caméra CG

Tête de caméra CG avec adaptateur à monture CS : dimensions de la vue de face (à gauche), dimensions de la vue de côté et distance focale arrière (à droite).

Assistance logicielle

Utilisez toujours les versions les plus récentes du pilote système pour Windows et Linux. Les versions plus anciennes peuvent ne pas être compatibles avec les nouveaux modèles de caméra (comme la C0) ou les dernières versions des modèles existants (comme la C1 version 3).

Si la caméra est contrôlée via l'adaptateur Ethernet pour caméra Moravian, assurez-vous que le micrologiciel de l'appareil est mis à jour avec la dernière version disponible.

De plus, utilisez toujours la dernière version du logiciel SIPS ; les versions antérieures peuvent ne pas être compatibles avec les caméras les plus récentes. Si vous utilisez un pilote pour un logiciel tiers (par exemple, ASCOM ou INDI), mettez-le toujours à jour avec la dernière version disponible.

SIPS

Le puissant logiciel SIPS (Scientific Image Processing System), fourni avec la caméra, permet un contrôle complet de celle-ci (expositions, refroidissement, sélection des filtres, etc.). Il prend également en charge les séquences d'images automatiques avec différents filtres, différents regroupements de pixels, etc. Grâce à sa compatibilité totale avec la norme ASCOM, SIPS peut aussi être utilisé pour contrôler d'autres équipements de l'observatoire, notamment les montures de télescope, mais aussi d'autres dispositifs (systèmes de mise au point, contrôleurs de dôme ou de toit, récepteurs GPS, etc.).

SIPS prend également en charge le guidage automatique, y compris le tramage d'image. Les méthodes de guidage par interface matérielle du port « autoguider » (câble à 6 fils) et par API « Pulse-Guide » de la monture sont compatibles. Pour les montures haute précision, capables d'effectuer un suivi sans guidage final durant une exposition, le guidage inter-images à l'aide de la caméra principale uniquement est disponible.

Mais SIPS offre bien plus que le simple contrôle des caméras et des observatoires. De nombreux outils sont disponibles pour l'étalonnage d'images, la gestion des fichiers FITS 16 et 32 bits, le traitement d'ensembles d'images (par exemple, la combinaison médiane), la transformation d'images, l'exportation d'images, etc.

Le premier « S » de l’abréviation SIPS signifie « Scientifique », ce qui indique que le logiciel prend en charge la réduction d’images astrométriques ainsi que le traitement photométrique de séries d’images.

Le progiciel SIPS est disponible gratuitement pour télécharger Vous trouverez toutes les informations nécessaires sur ce site web. Toutes les fonctions sont décrites en détail dans le manuel d'utilisation SIPS, installé avec chaque copie du logiciel.

guidage automatique

Le logiciel SIPS permet le guidage automatique des montures de télescopes astronomiques à l'aide d'une caméra de guidage dédiée. Un guidage automatique précis et fiable, exploitant la puissance de calcul d'un ordinateur (par exemple, le calcul du centre de gravité des étoiles permet un guidage avec une précision subpixelique), représente un défi de taille. La complexité du guidage est liée au nombre de paramètres à saisir (ou à mesurer automatiquement).

L'outil « Guidage » permet d'activer et de désactiver l'autoguidage, de lancer la procédure d'étalonnage automatique et de recalculer les paramètres d'autoguidage lorsque le télescope change de déclinaison, sans nécessiter un nouvel étalonnage. De même, le remplacement de la monture équatoriale allemande ne requiert plus d'étalonnage de l'autoguidage. Un graphique affiche l'historique temporel des décalages de l'étoile guide par rapport à sa position de référence sur les deux axes. La longueur de l'historique et la plage du graphique sont librement paramétrables, ce qui permet de l'adapter aux erreurs spécifiques de la monture et à la période d'erreur. Cet outil affiche également un journal complet de la procédure d'étalonnage, des décalages détectés, des impulsions de correction, etc. Ce journal peut être enregistré à tout moment dans un fichier.

Une alternative à l'autoguidage classique est le guidage inter-images, conçu pour les montures modernes. Ces dernières sont suffisamment précises pour assurer un suivi subpixelique tout au long de l'exposition, les irrégularités n'apparaissant que lors des expositions multiples. Le guidage inter-images effectue alors de légères corrections de la position de la monture entre les expositions individuelles de la caméra principale, ce qui élimine le déplacement des objets observés dans la zone du détecteur pendant la session d'observation. Cette méthode de guidage utilise la caméra d'imagerie principale ; elle ne nécessite ni caméra de guidage supplémentaire, ni OAG, ni télescope de guidage externe pour l'alimentation en lumière.

Spécifications techniques

Modèles

Modèles d'appareils photo avec numérisation 8 et 12 bits :

Modèles d'appareils photo avec numérisation 12 bits uniquement :

Dimensions mécaniques

Dans la boîte

• Boîtier d'appareil photo CG-3000 (IMX252)
• Adaptateur CS

Garantie et manuels

Garantie morave