Moravian C4-16000C1 Mono CMOS Kamera - Sensor D=52 mm

CMOS-Kameras der C4-Serie

Die gekühlten wissenschaftlichen CMOS-Kamerasensoren der C4-16000-Serie bieten die gleiche Geometrie wie die CCDs in den berühmten G4-16000-Kameras - Sensorgröße 37 × 37 mm, 9 μm Pixel und 16 MPx (4k × 4k) Auflösung. Auch das mechanische Design der C4-Kameras wurde von den G4 Mark II-Kameras übernommen, wodurch die C4-Kameraserie mit einer großen Auswahl an Teleskopadaptern, Off-Axis-Guider-Adaptern, Filterrädern, Camera-Ethernet-Adaptern, Guiding-Kameras usw. voll kompatibel ist.

Das mechanische Design der C4-Serie astronomischer CMOS-Kameras wurde von den früheren CCD-basierten G4 Mark II-Kameras übernommen, wodurch die C4-Kameraserie mit einer Vielzahl von Teleskopadaptern, Off-Axis-Guider-Adaptern, Filterrädern, Kamera-Ethernet-Adaptern, Guiding-Kameras usw. voll kompatibel ist.
Die umfangreiche Software- und Treiberunterstützung ermöglicht die Nutzung der C4-Kamera, ohne dass in ein Softwarepaket eines Drittanbieters investiert werden muss, dank des mitgelieferten kostenlosen SIPS-Softwarepakets. ASCOM- (für Windows) und INDI-Treiber (für Linux) sowie Linux-Treiberbibliotheken werden mit der Kamera ausgeliefert und bieten die Möglichkeit, die C4-Kamera in eine Vielzahl von Kamerasteuerungsprogrammen zu integrieren.
Die C4-Kameras sind so konzipiert, dass sie mit einem Personal Computer (PC) zusammenarbeiten. Im Gegensatz zu digitalen Standbildkameras, die unabhängig vom Computer betrieben werden, benötigen die wissenschaftlichen gekühlten Kameras in der Regel einen Computer für die Betriebssteuerung, den Bilddownload, die Verarbeitung und Speicherung usw.

C4-Kameras sind so konzipiert, dass sie über einen sehr schnellen USB 3.0-Anschluss an den Host-PC angeschlossen werden können. C4-Kameras sind zwar weiterhin mit der älteren (und langsameren) USB 2.0-Schnittstelle kompatibel, aber die Zeit für den Bilddownload ist deutlich länger.

Die C4-Kameras benötigen zum Betrieb eine externe Stromversorgung. Es ist nicht möglich, die Kamera über die Stromleitungen des USB-Kabels zu betreiben, wie es bei einfachen Imagern üblich ist. C4-Kameras verfügen über eine hocheffiziente CMOS-Sensorkühlung, einen Shutter und möglicherweise ein Filterrad, so dass ihr Strombedarf die Möglichkeiten der USB-Leitung deutlich übersteigt. Andererseits beseitigt die separate Stromquelle Probleme mit Spannungsabfällen bei langen USB-Kabeln oder mit dem Abziehen von Laptop-Batterien usw.

CMOS-Sensor und Kameraelektronik
Die C4-Kameras sind mit Gpixel GSENSE4040 CMOS-Detektoren mit einer Auflösung von 4096 × 4096 Pixeln ausgestattet. Die Pixelgröße beträgt 9 × 9 μm, was zu einer lichtempfindlichen Fläche von fast 37 × 37 mm führt.
Der GSENSE4040-Sensor ist nur mit 12-Bit-ADCs (Analog-Digital-Wandlern) ausgestattet. Es gibt jedoch zwei ADC-Sätze im Inneren des Sensors, die jeweils das Bild mit unterschiedlicher Verstärkung digitalisieren können - ein ADC-Satz verwendet einen Low-Gain-Kanal, während der zweite Satz einen High-Gain-Kanal verwendet. Die beiden 12-Bit-Ausgänge jedes ADC-Sets können zu einem einzigen Bild mit echtem 16-Bit-Dynamikbereich kombiniert werden (ein solches kombiniertes Bild wird oft als 16-Bit-HDR für High Dynamic Range bezeichnet).

Belichtungssteuerung
C4-Kameras sind zu sehr kurzen Belichtungen in der Lage, die kürzeste Belichtungszeit beträgt ca. 21 μs. Allerdings arbeitet der Sensor mit einem sogenannten "Rolling Shutter". Das bedeutet, dass die Belichtung nicht über den gesamten Sensor auf einmal beginnt, sondern die Belichtung der nachfolgenden Zeilen mit 21 μs Verzögerung beginnt und der gesamte Sensor 8,6 ms nach Belichtungsbeginn belichtet wird. Auch das Ende der Belichtung und die Pixeldigitalisierung erfolgen zeilenweise mit der gleichen Verzögerung zwischen den Zeilen.
Es gibt keine praktische Begrenzung der maximalen Belichtungsdauer, aber in der Praxis werden die längsten Belichtungen durch die Sättigung des Sensors entweder durch einfallendes Licht oder durch den Dunkelstrom begrenzt (siehe das folgende Kapitel über die Sensorkühlung).

Hardware-Binning
Der verwendete GSENSE4040-Sensor implementiert zusätzlich zum normalen 1 × 1-Binning einen 2 × 2-Binning-Modus in Hardware.
Die rückseitenbeleuchtete Version dieses Sensors GSENSE4040BSI implementiert jedoch keinen Binning-Modus in der Hardware. Außerdem bieten der Kameratreiber und die Benutzeranwendungen eine viel größere Vielfalt an Binning-Modi bis hin zu 3 × 3 und 4 × 4 Pixeln sowie alle Kombinationen der asymmetrischen Binning-Modi 1 × 2, 1 × 3, 2 × 4 usw. Aus diesem Grund führt der Kameratreiber alle Binning-Kombinationen in Software aus und verlässt sich nicht auf die begrenzten Möglichkeiten des Hardware-Binnings des Sensors.

Mechanischer Verschluss
Die C4-Kameras sind mit einem mechanischen Verschluss ausgestattet, der sehr wichtig ist, um unbeaufsichtigte Beobachtungen zu ermöglichen (vollständig robotergestützte oder nur ferngesteuerte Aufstellungen). Ohne mechanischen Verschluss ist es nicht möglich, automatisch dunkle Bilder zu erfassen, die für eine korrekte Bildkalibrierung usw. erforderlich sind.
Der mechanische Verschluss in den C4-Kameras ist so zuverlässig wie möglich, die Anzahl der Öffnungs-/Schließzyklen ist praktisch unbegrenzt, da keine Oberflächen aneinander reiben. Der Preis für die hohe Zuverlässigkeit ist eine langsame Verschlussbewegung. Glücklicherweise ist der mechanische Verschluss nicht für die Belichtungssteuerung erforderlich, sondern nur für die Aufnahme von Darkframes und eventuell Biasframes - alle verwendeten CMOS-Sensoren sind mit einem elektronischen Verschluss ausgestattet.
Die Kamera-Firmware optimiert den Verschlussbetrieb, um unnötige Bewegungen zu vermeiden. Wenn eine Serie von Lichtbildern unmittelbar nacheinander aufgenommen wird, bleibt der Verschluss offen, um keine nennenswerte Verzögerung des Schließ-/Offen-Zyklus zwischen jedem Paar aufeinander folgender Lichtbilder einzuführen. Wenn das nächste Bild ein Dunkelbild oder ein Bias-Bild sein soll, schließt sich der Verschluss vor der Aufnahme des Dunkelbildes und umgekehrt - der Verschluss bleibt geschlossen, wenn eine Serie von Dunkelbildern aufgenommen wird, und öffnet sich erst vor dem nächsten hellen Bild. Wenn bei geöffnetem Verschluss ca. 1 Sekunde lang keine Aufnahme gemacht wird (d. h. nach einer Belichtung mit einem hellen Bild), schließt die Kamera-Firmware den Verschluss, um den Sensor vor einfallendem Licht zu schützen.

Kühlung
Die geregelte thermoelektrische Kühlung ist in der Lage, den CMOS-Sensor bis zu 35 °C unter die Umgebungstemperatur zu kühlen. Die heiße Peltier-Seite wird durch einen Lüfter gekühlt. Die Sensortemperatur wird mit einer Genauigkeit von ±0,1 °C geregelt. Die Kühlung und die Präzisionsregelung stellen sicher, dass der Dunkelstrom lange Belichtungen nicht ruiniert und eine korrekte Bildkalibrierung ermöglicht.
Der Kamerakopf enthält zwei Temperatursensoren - der erste Sensor misst direkt die Temperatur des CMOS-Sensors. Der zweite misst die Temperatur im Inneren des Kameragehäuses.

Hinweis: Einige Bilder zeigen Zubehör, welches nicht im Lieferumfang enthalten ist.