Camera C4-16000EC Mono Moravian

C4-16000 - Sensore GSENSE 4040

Moravian introduce finalmente una serie di camere CMOS con sensori di grandi dimensioni dopo il vasto successo delle camere CCD in tutto il mondo!

La serie C4 CMOS è stata pensata da Moravian come una serie di camere ad altissime prestazioni che montano sensori di ultimissa generazione

Le camere C4 sono dotate di sensori CMOS Gpixel GSENSE4040 con risoluzione 4096×4096 pixel. La dimensione dei pixel è 9×9 μm, che porta a un'area sensibile alla luce di quasi 37×37 mm.

Il sensore GSENSE4040 è dotato solo di un ADC a 12 bit (convertitori da analogico a digitale). Tuttavia, ci sono due serie di ADC all'interno del sensore, ciascuna in grado di digitalizzare l'immagine con un guadagno diverso: una serie di ADC utilizza un canale a basso guadagno, mentre la seconda utilizza un canale ad alto guadagno. Entrambe le uscite a 12 bit di ciascun set ADC possono essere combinate in una singola immagine con una gamma dinamica a 16 bit reale (tale immagine combinata è spesso chiamata HDR a 16 bit per High Dynamic Range).

Il ruolo principale dell'elettronica della telecamera CMOS, oltre all'inizializzazione del sensore e ad alcune funzioni ausiliarie, è trasferire i dati dal sensore CMOS al PC per l'archiviazione e l'elaborazione. Quindi, a differenza delle camere CCD, il design della camera CMOS non può influenzare il numero di importanti caratteristiche della camera, come la gamma dinamica (profondità di bit dei pixel digitalizzati).

Linearità del sensore

I sensori utilizzati nelle camere C4 mostrano un'ottima linearità in risposta alla luce. Ciò significa che la camera può essere utilizzata per progetti di ricerca avanzati, come la fotometria di stelle variabili e esopianeti in transito, ecc.

La combinazione di canali di digitalizzazione sia a basso guadagno che ad alto guadagno in una singola immagine HDR a 16 bit è progettata per preservare con cura la risposta lineare alla luce. Inoltre, l'immagine a 16 bit risultante non combina la gamma dinamica completa dei canali a basso e alto guadagno, ma accetta solo le parti perfettamente lineari di entrambi i canali. Quindi, la linearità dell'immagine a 16 bit risultante è perfetta all'interno dell'intera gamma dinamica.

Risposta del sensore GSENSE4040 in modalità HDR a 16 bit

Velocità di download

La camera CMOS C4 è dotata di RAM integrata, in grado di contenere più fotogrammi a piena risoluzione.

Il download dell'immagine sul computer host non influenza quindi il processo di digitalizzazione dell'immagine, poiché il download trasferisce solo le immagini già digitalizzate dalla memoria della camera

Fattori di conversione e rumore di lettura

Le camere C4 non offrono agli utenti la possibilità di impostare il guadagno, oltre ai due canali fissi a basso guadagno e ad alto guadagno. L'immagine HDR a 16 bit copre l'intera gamma dinamica del sensore e la manipolazione con guadagno non porterebbe ulteriori vantaggi.

Controllo dell'esposizione

Le fotocamere C4 sono capaci di esposizioni molto brevi, il tempo di esposizione più breve è di ca. 21 μs. Tuttavia, il sensore utilizza la cosiddetta "tapparella". Ciò significa che l'esposizione non inizia sull'intero sensore in una volta, ma l'esposizione delle linee successive inizia con un ritardo di 21 μs e l'intero sensore viene illuminato 8,6 ms dopo l'inizio dell'esposizione. Allo stesso modo, la fine dell'esposizione e la digitalizzazione dei pixel vengono eseguite riga per riga con lo stesso ritardo tra le righe.

Non esiste un limite pratico alla lunghezza di esposizione massima, ma in realtà le esposizioni più lunghe sono limitate dalla saturazione del sensore sia dalla luce in entrata che dalla corrente oscura (vedere il capitolo successivo sul raffreddamento del sensore).

Specifiche del sensore e area di overscan

Le telecamere C4-16000 sono fornite con sensori di Classe 1. L'area di raccolta della luce dei sensori GSENSE4040 è divisa in 4 quadranti, leggermente diversi nei livelli di polarizzazione. Questa divisione può rimanere visibile come livelli di sfondo leggermente diversi, specialmente quando l'illuminazione generale della scena è bassa. Tale sfondo irregolare in genere non danneggia le misurazioni scientifiche, poiché le differenze sono ben oltre il rumore di fondo. Ma l'astrofotografia estetica può essere influenzata negativamente se queste differenze non vengono rimosse durante l'elaborazione dell'immagine.

Bias frame del sensore GSENSE4040, che mostra 4 quadranti con livelli leggermente diversi. La striscia scura a destra è l'area del livello del nero (overscan).

Il sensore GSENSE4040 contiene pixel schermati, che restituiscono il segnale di livello del nero (noto anche come area di overscan) oltre ai normali pixel illuminati. Ci sono 64 pixel a livello di nero in ciascuna delle 4096 righe. La fotocamera C4-16000 include questi pixel in ciascuna immagine, quindi la larghezza dell'immagine risultante è 4096 + 64 = 4160 pixel. La striscia larga 64 pixel di pixel a livello di nero è visibile anche sull'immagine sopra.

Tuttavia, il driver della fotocamera per impostazione predefinita rimuove l'area di overscan e restituisce all'utente solo l'area illuminata di 4096 × 4096 pixel. Questa funzione è controllata da un parametro "C4Overscan" nella sezione "[driver]" del file di configurazione del driver "cXusb.ini", situato nella stessa directory del file DLL del driver "cXusb.dll" stesso.

[driver]
C4Overscan = false

Quando il valore del parametro viene modificato in "true", l'immagine restituita dalla fotocamera includerà l'area di overscan a livello di nero di 64 pixel a destra dell'immagine.

Raffreddamento e alimentazione

Il raffreddamento termoelettrico regolato è in grado di raffreddare il sensore CMOS fino a 35 ° C al di sotto della temperatura ambiente. Il lato caldo Peltier è raffreddato da una ventola. La temperatura del sensore è regolata con una precisione di ± 0,1 ° C. Il raffreddamento e la regolazione di precisione assicurano che la corrente oscura non rovini le lunghe esposizioni e consentono una corretta calibrazione dell'immagine.

La testa della telecamera contiene due sensori di temperatura: il primo sensore misura direttamente la temperatura del sensore CMOS. Il secondo misura la temperatura all'interno del guscio della fotocamera.

Il lato posteriore della testa della telecamera C4 contiene prese d'aria per due ventole, che raffreddano il lato caldo Peltier

Le prestazioni di raffreddamento dipendono dalle condizioni ambientali e anche dall'alimentazione. Se la tensione di alimentazione scende al di sotto di 12 V, la caduta di temperatura massima è inferiore.

Alimentazione

Specifiche meccaniche

La testa della camera è compatta e robusta misura solo 154 × 154 × 65 mm (circa 6 × 6 × 2,6 pollici) per il modello con raffreddamento standard. Il raffreddamento enhanced aumenta la profondità della fotocamera di 11 mm.

La testa è lavorata a CNC in alluminio di alta qualità e anodizzata nera. La testa stessa contiene un connettore USB-B (dispositivo) e una spina di alimentazione da 12 V CC, non sono necessarie altre parti (scatola della CPU, interfaccia USB, ecc.), Tranne un alimentatore "mattone". Un altro connettore consente il controllo della ruota portafiltri esterna opzionale. L'otturatore meccanico integrato consente una lettura dell'immagine senza striature, nonché esposizioni automatiche di fotogrammi scuri, necessarie per configurazioni robotiche non presidiate.

Accessori

Le camere C4 possono contare su una vasta gamma di accessori, infatti sono compatibili con le OAG, le ruote portafiltri e altri accessori dedicati alla serie G4 MK II di Moravian

Disponibile in due modelli

La camera è disponibile in due versioni C4-16000 con raffreddamento standard e C4-16000EC con raffreddamento migliorato

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