Cámaras CMOS de la serie C3
Las cámaras C3 incorporan la última generación de sensores CMOS IMX de Sony, que ofrecen una eficiencia cuántica excepcional gracias a su diseño retroiluminado y a su bajísimo flujo oscuro. A pesar de sus píxeles relativamente pequeños, la capacidad de pozo completo es superior a 50 ke-. En combinación con la digitalización completa de 16 bits, la respuesta perfectamente lineal a la luz y el ruido de lectura excepcionalmente bajo, estas cámaras son adecuadas tanto para la astrofotografía estética como para la investigación astronómica. Los formatos de sensor, desde APS hasta el formato fotográfico completo (24 × 36 mm), garantizan un amplio campo de visión y aprovechan al máximo las posibilidades de los sistemas ópticos más utilizados por los astrónomos aficionados.
El diseño mecánico de la serie C3 de cámaras CMOS astronómicas se ha tomado de las anteriores cámaras G3 Mark II basadas en CCD, lo que hace que la serie de cámaras C3 sea totalmente compatible con una amplia gama de adaptadores para telescopios, adaptadores para guías fuera de eje, ruedas de filtros, adaptadores Ethernet, cámaras de guía, etc.
La amplia compatibilidad con software y controladores permite utilizar la cámara C3 sin necesidad de invertir en un paquete de software de terceros, gracias al paquete de software SIPS gratuito incluido. Los controladores ASCOM (para Windows) e INDI (para Linux), así como las bibliotecas de controladores para Linux, se suministran con la cámara y ofrecen la posibilidad de integrar la cámara C3 en una amplia gama de programas de control de cámaras.
Las cámaras C3 están diseñadas para funcionar con un ordenador personal (PC). A diferencia de las cámaras digitales de imágenes fijas, que funcionan independientemente del ordenador, las cámaras científicas necesitan un ordenador para controlar su funcionamiento, descargar, procesar y almacenar imágenes, etc.
Las cámaras C3 están diseñadas para conectarse al PC host a través de una conexión USB 3.0 de alta velocidad. Aunque las cámaras C3 siguen siendo compatibles con la interfaz USB 2.0 más antigua (y más lenta), el tiempo de descarga de imágenes es considerablemente mayor.
Las cámaras C3 están equipadas con detectores CMOS de obturador rodante Sony IMX con iluminación trasera y píxeles cuadrados de 3,76 × 3,76 µm. A pesar del tamaño relativamente pequeño de los píxeles, la capacidad de pozo completo supera los 50 ke-, la capacidad de pozo completo de los sensores CMOS de la competencia con píxeles mucho más grandes, e incluso supera la capacidad de pozo completo de los sensores CCD con un tamaño de píxel comparable.
Los sensores Sony utilizados están equipados con ADC (convertidores analógico-digitales) de 16 bits. La digitalización de 16 bits garantiza una resolución suficiente para cubrir completamente el excepcional rango dinámico del sensor.
Control de la exposición
El tiempo de exposición más corto de las cámaras C3 depende del tipo de sensor utilizado:
C3-26000: la exposición más corta es de 17,3 µs
C3-61000: el tiempo de exposición más corto es de 19,5 µs
No hay ningún límite práctico para el tiempo de exposición máximo, pero en la práctica los tiempos de exposición más largos están limitados por la saturación del sensor, ya sea por la luz incidente o por la corriente oscura (véase el siguiente capítulo sobre la refrigeración del sensor).
Obturador mecánico
Las cámaras C3 están equipadas con un obturador mecánico, que es muy importante para permitir observaciones sin supervisión (instalaciones totalmente robotizadas o solo controladas a distancia). Sin el obturador mecánico, no es posible capturar automáticamente imágenes oscuras, que son necesarias para una calibración correcta de la imagen, etc.
El obturador mecánico de las cámaras C3 es lo más fiable posible, el número de ciclos de apertura/cierre es prácticamente ilimitado, ya que no hay superficies que rocen entre sí. El precio de esta alta fiabilidad es un movimiento lento del obturador. Afortunadamente, el obturador mecánico no es necesario para controlar la exposición, sino solo para capturar fotogramas oscuros y, eventualmente, fotogramas de sesgo; todos los sensores CMOS utilizados están equipados con un obturador electrónico.
El firmware de la cámara optimiza el funcionamiento del obturador para evitar movimientos innecesarios. Cuando se toma una serie de imágenes en rápida sucesión, el obturador permanece abierto para no introducir un retraso significativo en el ciclo de cierre/apertura entre cada par de imágenes consecutivas. Si la siguiente imagen va a ser una imagen oscura o una imagen de sesgo, el obturador se cierra antes de tomar la imagen oscura y viceversa: el obturador permanece cerrado cuando se toma una serie de imágenes oscuras y solo se abre antes de la siguiente imagen clara. Si no se realiza ninguna toma con el obturador abierto durante unos segundos (es decir, después de una exposición con una imagen luminosa), el firmware de la cámara cierra el obturador para proteger el sensor de la luz incidente.
Refrigeración y alimentación
La refrigeración termoeléctrica regulada es capaz de enfriar el sensor CMOS entre 40 y 45 °C por debajo de la temperatura ambiente, dependiendo del tipo de cámara. El lado caliente del Peltier se enfría mediante ventiladores. La temperatura del sensor se regula con una precisión de ±0,1 °C. La elevada caída de temperatura y la regulación precisa garantizan una corriente oscura muy baja con tiempos de exposición prolongados y permiten una calibración correcta de la imagen.
Las cámaras C3 están disponibles en dos versiones que se diferencian en su capacidad de refrigeración:
Las cámaras con refrigeración estándar alcanzan una diferencia de temperatura regulada de hasta 40 °C por debajo de la temperatura ambiente.
Las cámaras con refrigeración ampliada pueden regular la temperatura hasta 45 °C por debajo de la temperatura ambiente. En comparación con la variante estándar, las cámaras con refrigeración reforzada son algo más grandes, algo más pesadas y, debido a los ventiladores más potentes, algo más ruidosas.
Un buen almacenamiento es una medida preventiva importante contra el rocío y también prolonga la vida útil.
Después de su uso, guarde la cámara inmediatamente en la TS Protect Case y añada un poco de gel de sílice. Durante el almacenamiento, el gel de sílice absorbe la humedad de la cámara. Al mismo tiempo, se evita la entrada de aire húmedo de la habitación. Gracias al almacenamiento en seco, incluso las pequeñas pastillas desecantes de las cámaras refrigeradas pueden regenerarse parcialmente. Su cámara o sus accesorios estarán siempre listos para usted en óptimas condiciones. Encontrará el gel de sílice y el estuche en nuestras recomendaciones de productos.
Las cámaras no son herméticas, por lo que si la cámara permanece en el telescopio refractor, estará expuesta a la humedad. La pequeña cantidad de desecante de la cámara puede proteger el sensor y el interior del cristal protector de la humedad durante el tiempo de grabación, pero no durante días enteros en el telescopio. Esto puede provocar problemas de humedad. Un truco sencillo consiste en colocar una bolsa de plástico alrededor del enfocador en el que está montada la cámara, de manera que no pueda entrar aire. En la bolsa de plástico se coloca gel de sílice en una pequeña bolsa de tela. De este modo, se crea una «zona climática seca» para la cámara, incluso en el telescopio. Así, puede dejar la cámara en el telescopio refractor durante unos días para una sesión de grabación de varios días.
Sin embargo, a medio y largo plazo, esto no sustituye al almacenamiento adecuado en un maletín hermético con gel de sílice.
¿Color o blanco y negro? Las cámaras monocromáticas presentan una ventaja, y es que son mucho más sensibles y tienen mejor resolución que las cámaras a color. Las cámaras en color, por su parte, requieren una mayor inversión: necesitan filtros de color y una rueda de filtros.
