Cámara CCD Moravian G0-2000C con sensor Sony ICX274 AQ CCD Color
La serie G0 de cámaras CCD se basa en los detectores de Sony ICX CCD. Las cámaras se alimentan desde el USB, por lo que se conectan al PC con un solo cable. El puerto estándar "Autoguider" permite que la cámara controle directamente el movimiento del telescopio. Las cámaras G0 tienen dimensiones similares a las de un ocular de 1.25".
Las cámaras G0 son muy compactas, ligeras y fáciles de operar. El usuario sólo necesita insertarlo en el portaocular del telescopio, enchufar el cable USB a la computadora y funciona.
La sensibilidad es una característica importante de cualquier cámara de guiado. Debe proporcionar imágenes de estrella(s) guía con una relación S/R suficiente en un tiempo bastante corto para garantizar una guía perfecta. La necesidad de acumular luz durante muchas decenas de segundos o incluso minutos a menudo es inaceptable para un guía de alta calidad. Esta es la razón por la que las cámaras G0 utilizan CCDs de alta sensibilidad Sony ICX.
Sony EXview HAD CCD tiene una eficiencia cuántica superior al 50% y un bajo nivel de ruido de lectura.
Las cámaras G0 admiten la digitalización de 16 bits, mejorando significativamente el rango dinámico.
La fuerte protección contra el blooming mantiene redondas incluso las estrellas más brillantes, sin espículas de saturación.
Las cámaras G0 también proporcionan una lectura muy rápida: la velocidad de digitalización de píxeles alcanza los 8 MPx/s en el modo de lectura rápida.
Las cámaras G0 ofrecen un cuerpo redondo, que es más compacto en comparación con la serie G1, lo que resulta importante, por ejemplo en combinación con una guía fuera de eje.
Las cámaras G0 no requieren ninguna fuente de alimentación externa, se alimentan completamente desde la computadora a través del cable USB. Debido a que la potencia proporcionada por la línea USB es bastante limitada, estas cámaras no utilizan un enfriador Peltier que consume mucha energía.
Las cámaras G0 son dispositivos alimentados por USB (solo se necesita 1 cable para operar).
Aunque los montajes de telescopios astronómicos modernos son compatibles con la conexión a través de PC, las cámaras G0 incorporan un conector estándar de 6 clavijas para la entrada del autoguider. Por lo tanto, la computadora puede guiar el montaje a través de la cámara, incluso en el caso de que no haya un vínculo entre la montura del telescopio y el PC. (El cuerpo de la cámara G0 está equipado con un conector Autoguider estándar.)
Nota: La corriente del puerto de autoguiado no debe exceder los 150 mA. Si la montura no trata al puerto de autoguiado como "entrada lógica" solamente, pero cambia los motores de guía directamente por estas señales, debe insertarse una "caja de relés" entre la cámara y el soporte. La caja de relés asegura la conmutación de las corrientes requeridas por el montaje.
El software de control SIPS (Scientific Image Processing System) es compatible con la guía a través del puerto de la cámara, así como a través del enlace del PC al telescopio.
Nota: La serie G0 de cámaras CCD requiere SIPS v2 o una versión superior para funcionar.
El puerto Autoguider en el cuerpo de cámara G0 sigue el pinout estándar de las cámaras de guía ST-4, ya que la serie G0 de cámaras CCD están diseñadas para guiar, así como para la obtención de imágenes CCD, bien sean astronómicas o microscópicas.
El software de control SIPS trata cualquier cámara CCD como dispositivo de imagen o guía. El usuario elige qué cámara se utilizará para la captura de imágenes y cuál se usará para guiar.
Mientras que el CCD monocromo captura todas las longitudes de onda entrantes (a las que el detector es sensible), el detector de CCD en color tiene filtros rojos, verdes y azules aplicados en píxeles individuales, dispuestos en la llamada máscara de Bayer. El CCD monocromo es sustancialmente más sensible, pero es necesario realizar exposiciones múltiples a través de filtros de color si queremos capturar imágenes en color. Por otra parte, el detector de color limita la luz entrante por los filtros de color, pero permite la reconstrucción de la imagen en color a partir de una sola exposición, incluso si la resolución del color es menor que la matriz de píxeles del CCD.
Aunque los denominados CCD de fotograma completo (FF) son los que alcanzan la sensibilidad máxima, solo se pueden utilizar junto con un obturador mecánico; por el contrario, los llamados CCD de transferencia interlineal (IT) están equipados con obturador electrónico, que permite exposiciones muy cortas. Es por esto que las cámaras G0 usan detectores IT. Además, los sensores de TI se diferencian por la lectura de imagen: mientras que los chips de lectura progresiva pueden leer todos los píxeles de la imagen a la vez, los CCD entrelazados de lectura dividen el cuadro en dos medios fotogramas que solo contienen filas impares o pares y leen el texto de forma independiente.
Las cámaras de guía G0 están diseñadas para funcionar en cooperación con un ordenador (PC). Los algoritmos de guiado son realizados por el PC, no por la propia cámara. Para operar la cámara, se necesita un PC con sistema operativo Windows de 32 o 64 bits con, al menos, un puerto USB libre.
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Especificaciones técnicas
Chip CCD
Las cámaras G0 utilizan detectores de CCD ICX de Sony sensibles y de poco ruido, con eficiencia cuántica (QE) estimada que supera el 50%. La corriente oscura y el ruido de lectura de estos CCD son muy bajos. El modelo G0-2000C utiliza el chip VCD ICX274AQ UXGA (1600 × 1200 píxeles) de Sony con lectura progresiva y máscara RGBG Bayer aplicada.
Electrónica de la cámara
El convertidor A / D de 16 bits con muestreo doble correlacionado garantiza un alto rango dinámico, que de hecho excede la capacidad de pozo de electrones de cada píxel del CCD. La interfaz USB rápida garantiza el tiempo de descarga de la imagen en fracciones de segundo.
La longitud máxima del cable USB es de 5 m. Esta longitud se puede ampliar, por ejemplo, a 10 m utilizando un hub USB o un cable extensor USB. Se puede lograr una extensión de hasta 100 m con extensores.
- Resolución: ADC 16 bits
- Método de muestreo: Doble muestreo correlacionado.
- Modos de lectura: rápido (8 Mpx / s) // lento, con ruido electrónico muy bajo (2.5 Mpx / s)
- Lectura de sub-cuadro: Sí
- Interfaz de computadora: USB 2.0 de alta velocidad, compatible con USB 1.1 Full Speed
Nota: El software de control SIPS permite redimensionar cambiando el binning via software si se desean imágenes de menor resolución.
Enfriamiento del chip
La serie G0 de cámaras CCD no utiliza refrigeración activa con módulos Peltier TEC, por lo que el CCD no puede enfriarse por debajo de la temperatura ambiente, pero si que incluyen el sensor de temperatura integrado, que mide la temperatura actual del CCD. Esta característica permite controlar la temperatura del CCD y asegurar que el fotograma oscuro usado se tomó a la misma temperatura o similar a las tomas científicas que han tenido exposición a la luz.
Fuente de alimentación
Las cámaras G0 se alimentan desde el cable USB. No se necesita una fuente de alimentación externa.
El límite de corriente para un solo dispositivo USB es de 500 mA con una alimentación de 5 V. La corriente requerida por las cámaras G0 no alcanza, en ningún caso, el límite de 500 mA, definido en la especificación USB.
Nota: Algunos cables USB incorporan líneas eléctricas muy finas con una resistencia relativamente alta. Si el dispositivo USB consume varios cientos de miliamperios, la caída de voltaje en dicho cable puede ser de alrededor de un voltio. Aunque la cámara G0 debería funcionar, algunas características pueden verse afectadas negativamente. Asegúrate siempre de que el cable USB usado sea lo más corto posible y con líneas eléctricas de baja resistencia.
Especificaciones mecánicas
El cuerpo de cámara cilíndrico tiene 40 mm de diámetro y 85 mm de largo, de los cuales 18 mm es un adaptador de 1.25 "(31.7 mm) y 67 mm es el cuerpo de la cámara. El cuerpo está mecanizado por CNC en aluminio de alta calidad y anodizado en negro.
Las cámaras G0 utilizan CCD de transferencia interlínea y no contienen obturador mecánico. Es necesario cubrir el telescopio manualmente para tomar un fotograma oscuro (dark) o un bias (offset).
- Obturador mecánico interno: No
- Tiempo de exposición más corto: 0,125 s
- Tiempo de exposición más largo: limitado sólo por la saturación del chip
- Longitud de la cámara: 85 mm (de los cuales 18 mm es 1.25 "adaptador)
- Diámetro de la cámara: 40 mm
- Peso de la cámara: 0.1 kg
Nota: El adaptador de 1.25" es parte integral del cuerpo de la cámara G0 y no se puede quitar y reemplazar por otro adaptador.
Guiado
Aunque las cámaras CCD de las series G0 son capaces de capturar imágenes de diversos objetos en astronomía, microscopía o en otras aplicaciones de captación de imágenes en condiciones de poca luz, están pensadas principalmente para efectuar el guiado de monturas de telescopio usando cámaras G2, G3 o G4 como cámara principal, con finalidades científicas.
La cámara G0 puede funcionar como "cuerpo guía en remoto" para cualquier cámara CCD, incluida las series Gx. El hecho de que no esté conectado al cuerpo de la cámara Gx por algún cable propietario, sino directamente al puerto USB del PC, trae numerosas ventajas:
- La cámara de guiado puede guiar cualquier cámara astronómica o cámara réflex digital, no sólo el tipo de cámara principal para la que está diseñada.
- No hay conectores / cables patentados para conectar la cámara principal con el cuerpo remoto. En su lugar, se utiliza un cable USB estándar.
- Prácticamente no hay límite en la distancia entre la cámara de guiado y la cámara de toma de imágenes científicas, por lo que la cámara de guiado puede colocarse en cualquier telescopio de guía o en una guía fuera de eje.
- Incluso si la cámara guía comparte el mismo telescopio con la cámara principal -usando una guía fuera del eje-, la luz que alimenta a la cámara de guiado es desviada antes de que pase a través de los filtros, con lo cual hay suficiente luz para guiar incluso cuando la cámara de imagen principal toma la exposición a través de algunos filtros muy "oscuros", como UV, Azul o Hα.
- Por otra parte, el hub USB es capaz de crear una solución integrada para dos cámaras Gx y G0 que antes operaban por separado.
Software SIPS de guiado:
La cámara guía G0 se conecta directamente al puerto USB del PC o al hub USB, sin requerir una "caja de CPU" o dispositivo similar. Los algoritmos de guía se realizan en el propio PC y, como la CPU que utiliza un PC es varios órdenes de magnitud más potente que cualquier CPU integrada de las que se pueden usar en cualquier cámara CCD, los algoritmos de guía pueden ser mucho más sofisticados. Tales algoritmos se implementan en el software de control de cámara SIPS.
Hay dos algoritmos utilizados en SIPS para guiar:
- Guía de una sola estrella. El PC calcula el centroide de la estrella más brillante en la imagen adquirida por la cámara guía. La posición del centroide se calcula con una precisión de fracciones de píxel, por lo que la guía puede ser muy precisa incluso cuando la guía está conectada a un telescopio de distancia focal corta.
- Guiado de reducción astrométrica. El PC realiza básicamente la misma operación que en el caso de la coincidencia de sub-píxeles de exposiciones múltiples o la reducción de astrometría. El número de triángulos se crean a partir de las estrellas más brillantes y se combinan con triángulos en el marco de referencia. La coincidencia de triángulos requiere al menos tres estrellas en la imagen de guía y, por lo tanto, es adecuada tanto para telescopios-guía de focal corta o para campos de estrellas ricos; el desplazamiento de la imagen se calcula a partir de múltiples posiciones de estrellas y es menos sensible a los errores aleatorios derivados de un seeing pobre, espículas de blooming, etc.
El soporte de guiado SIPS permite la incorporación del puerto Autoguider de la cámara G0 que, de facto, es estándar y compatible con diversas monturas de telescopios. SIPS también puede guiar a través del propio enlace del telescopio (por ejemplo, a través del protocolo Meade LX-200 o Celestron Nexstar), por lo que puede que no sea necesario un cable autoguider, pero un dispositivo de guiado especializado como la cámara guía G0 generalmente puede controlar la montura con una precisión mucho mejor en comparación con la resolución de tiempo relativamente limitada de una aplicación que se ejecuta en el PC.
Cámara CCD Moravian G0-2000C con sensor Sony ICX274 AQ CCD Color
