Fotocamere CMOS della serie C3
Le fotocamere C3 utilizzano l'ultima generazione di sensori CMOS IMX di Sony, che offrono un'eccezionale efficienza quantica grazie al design retroilluminato e al bassissimo flusso oscuro. Nonostante i pixel relativamente piccoli, la capacità full well è superiore a 50 ke-. In combinazione con la digitalizzazione completa a 16 bit, la risposta perfettamente lineare alla luce e il rumore di lettura eccezionalmente basso, queste fotocamere sono adatte sia per l'astrofotografia estetica che per la ricerca astronomica. I formati dei sensori, dall'APS al formato fotografico pieno (24 × 36 mm), garantiscono un ampio campo visivo e sfruttano al meglio le possibilità offerte dai sistemi ottici più utilizzati dagli astronomi amatoriali.
Il design meccanico delle fotocamere astronomiche CMOS della serie C3 è stato ripreso dalle precedenti fotocamere G3 Mark II basate su CCD, rendendo la serie C3 completamente compatibile con una vasta gamma di adattatori per telescopi, adattatori per guida fuori asse, ruote portafiltri, adattatori Ethernet, fotocamere di guida, ecc.
L'ampio supporto software e driver consente di utilizzare la fotocamera C3 senza dover investire in un pacchetto software di terze parti, grazie al pacchetto software SIPS gratuito in dotazione. I driver ASCOM (per Windows) e INDI (per Linux) e le librerie dei driver Linux sono forniti con la fotocamera e offrono la possibilità di integrare la fotocamera C3 in una vasta gamma di programmi di controllo della fotocamera.
Le fotocamere C3 sono progettate per funzionare con un personal computer (PC). A differenza delle fotocamere digitali per immagini fisse, che funzionano indipendentemente dal computer, le fotocamere scientifiche richiedono un computer per il controllo del funzionamento, il download delle immagini, l'elaborazione e l'archiviazione, ecc.
Le fotocamere C3 sono progettate per essere collegate al PC host tramite una porta USB 3.0 molto veloce. Sebbene le fotocamere C3 rimangano compatibili con la precedente (e più lenta) interfaccia USB 2.0, il tempo necessario per il download delle immagini è notevolmente più lungo.
Le fotocamere C3 sono dotate di sensori CMOS con otturatore rotante Sony IMX con illuminazione posteriore e pixel quadrati da 3,76 × 3,76 µm. Nonostante le dimensioni relativamente ridotte dei pixel, la capacità full well superiore a 50 ke- supera quella dei sensori CMOS concorrenti con pixel molto più grandi e supera persino la capacità full well dei sensori CCD con pixel di dimensioni comparabili.
I sensori Sony utilizzati sono dotati di convertitori analogico-digitali (ADC) a 16 bit. La digitalizzazione a 16 bit garantisce una risoluzione sufficiente a coprire completamente l'eccezionale gamma dinamica del sensore.
Controllo dell'esposizione
Il tempo di esposizione più breve delle fotocamere C3 dipende dal tipo di sensore utilizzato:
C3-26000: esposizione minima 17,3 µs
C3-61000: il tempo di esposizione più breve è 19,5 µs
Non esiste un limite pratico al tempo di esposizione massimo, ma in pratica i tempi di esposizione più lunghi sono limitati dalla saturazione del sensore causata dalla luce incidente o dalla corrente oscura (vedere il capitolo seguente sul raffreddamento del sensore).
Otturatore meccanico
Le fotocamere C3 sono dotate di un otturatore meccanico, molto importante per consentire osservazioni non presidiate (installazioni completamente robotizzate o solo telecomandate). Senza l'otturatore meccanico non è possibile acquisire automaticamente immagini scure, necessarie per una corretta calibrazione dell'immagine, ecc.
L'otturatore meccanico delle fotocamere C3 è il più affidabile possibile, il numero di cicli di apertura/chiusura è praticamente illimitato, poiché non vi è attrito tra le superfici. Il prezzo da pagare per l'elevata affidabilità è un movimento lento dell'otturatore. Fortunatamente, l'otturatore meccanico non è necessario per il controllo dell'esposizione, ma solo per l'acquisizione di fotogrammi scuri ed eventualmente fotogrammi di bias: tutti i sensori CMOS utilizzati sono dotati di otturatore elettronico.
Il firmware della fotocamera ottimizza il funzionamento dell'otturatore per evitare movimenti inutili. Quando si scatta una serie di immagini in rapida successione, l'otturatore rimane aperto per non introdurre ritardi significativi nel ciclo di chiusura/apertura tra ogni coppia di immagini consecutive. Se l'immagine successiva deve essere un'immagine scura o un'immagine bias, l'otturatore si chiude prima di scattare l'immagine scura e viceversa: l'otturatore rimane chiuso quando viene scattata una serie di immagini scure e si apre solo prima dell'immagine chiara successiva. Se non viene scattata alcuna foto con l'otturatore aperto per alcuni secondi (cioè dopo un'esposizione con un'immagine chiara), il firmware della fotocamera chiude l'otturatore per proteggere il sensore dalla luce in entrata.
Raffreddamento e alimentazione
Il raffreddamento termoelettrico regolato è in grado di raffreddare il sensore CMOS a una temperatura compresa tra 40 e 45 °C al di sotto della temperatura ambiente, a seconda del tipo di fotocamera. Il lato caldo del Peltier è raffreddato da ventilatori. La temperatura del sensore è regolata con una precisione di ±0,1 °C. L'elevato calo di temperatura e la regolazione precisa garantiscono una corrente oscura molto bassa con tempi di esposizione lunghi e consentono una corretta calibrazione dell'immagine.
Le fotocamere C3 sono disponibili in due varianti che si differenziano per la potenza di raffreddamento:
le fotocamere con raffreddamento standard raggiungono una differenza di temperatura regolata fino a 40 °C al di sotto della temperatura ambiente.
Le fotocamere con raffreddamento avanzato possono regolare la temperatura fino a 45 °C al di sotto della temperatura ambiente. Rispetto alla versione standard, le fotocamere con raffreddamento avanzato sono leggermente più grandi, più pesanti e, a causa dei ventilatori più potenti, leggermente più rumorose.
Una buona conservazione è una misura preventiva importante contro la condensa e prolunga anche la durata.
Dopo l'uso, riporre immediatamente la fotocamera nella TS Protect Case e aggiungere un po' di gel di silice. Durante lo stoccaggio, il gel di silice assorbe l'umidità dalla fotocamera. Allo stesso tempo, impedisce la penetrazione dell'aria umida dell'ambiente. Grazie allo stoccaggio in un luogo asciutto, anche le piccole pastiglie essiccanti delle fotocamere refrigerate possono rigenerarsi parzialmente. La vostra fotocamera o i vostri accessori saranno sempre pronti all'uso in condizioni ottimali. Il gel di silice e la custodia sono disponibili nei nostri prodotti consigliati.
Le fotocamere non sono a tenuta d'aria, quindi se la fotocamera rimane sul telescopio, è esposta all'umidità. La piccola quantità di essiccante nella fotocamera può proteggere il sensore e l'interno del vetro protettivo dall'umidità per la durata della ripresa, ma non per un periodo di permanenza di diversi giorni sul telescopio. Ciò può causare problemi di umidità. Un semplice trucco consiste nel tendere un sacchetto di plastica attorno al focheggiatore manuale su cui è montata la fotocamera, in modo che non possa penetrare aria. All'interno del sacchetto di plastica va inserito del gel di silice in un piccolo sacchetto di stoffa. In questo modo si crea una "zona climatica secca" per la fotocamera anche sul telescopio. Ciò consente di lasciare la fotocamera sul telescopio terrestre anche per alcuni giorni per una sessione di riprese di più giorni.
A medio e lungo termine, tuttavia, ciò non può sostituire una corretta conservazione in una valigetta ermetica con gel di silice.
Colore o monocromatico? Le camere in bianco e nero hanno il vantaggio di essere più sensibili e di avere una maggiore risoluzione rispetto a quelle a colori. Tuttavia, la spesa per avere immagini a colori è alta, poiché sono necessari filtri e ruota porta-filtri.
