Новая камера от ZWO на imx174 предлагается бета-тестерам.

[Дмитрий Маколкин]

Дмитрий, а во время съемки не охлаждаете 174-ю?

В планах изготовление "холодного ящика" для камеры. Внутрь камеры Пельтье не вставить, придётся охлаждать весь корпус. Герметичный ящик понадобится для того, чтобы на корпус и входное окно роса не села. Пока я в процессе проработки конструкции, пармурными зимними вечерами займусь.
Очень полезно будет затеять термостабилизацию, потихоньку изучаю готовые решения для этого.

Кстати, насколько полезен обычный кулер на камере? На сколько понижает температуру?

[Александр (AnDom)]

Хм..., про росу я не подумал.
У меня кулер через термопасту прямо на корпусе сидит.

[Александр (AnDom)]

Кстати, насколько полезен обычный кулер на камере? На сколько понижает температуру?

Я летом немного развлекался, около 12,5 градусов сдувал, может и больше можно - не знаю.

[Дмитрий Маколкин]

Я летом немного развлекался, около 12,5 градусов сдувал, может и больше можно - не знаю.

Это уже неплохо.

[Александр (AnDom)]

Дмитрий, мучаю сейчас Пузырь в Кассиопее. Отснял пару серий, пяти и двухминутки. Первые с гейном ноль, вторые с 80 (20%). А как правильно подобрать гейн, чтобы не упустить полезное и не навредить?

[Дмитрий Маколкин]

Прошло совсем немного времени, и Сони радует нас уже вторым поколением КМОП сенсоров с глобальным затвором (серия Pregius)

Матрицы imx250 и imx252 также используют глобальный затвор, являются черно-белыми и в них существенно снижен шум считывания.
Пиксель стал меньше, теперь его размер равен 3.45 микрон, что повлекло за собой его меньшую емкость.

Размеры сенсоров и скоростные параметры можно посмотреть тут: http://www.sony.net/Products/SC-HP/new_pro/may_2015/imx250_252_e.html


На картинке сравнивается емкость пикселя и шум считывания для сенсоров первого и второго поколений.

[Виниту]

На картинке сравнивается емкость пикселя и шум считывания для сенсоров первого и второго поколений.

По идее, чем меньше размер пикселя, тем меньше его емкость в электронах, но тем меньше и шум считывания (в абсолютных единицах, в электронах, а не в электронах отнесенных к глубине ямы). Для планетной съемки, как я понимаю, достаточно дискретности порядка 100 единиц, чтобы на типичном стеке 1 тысяч кадров получить разрядность 16 бит на пиксель, которую потом можно хорошо шарпить.

Т.е. с точки зрения разрядности, достаточно емкости в 100 (ну, пусть 200) электронов и соответственно совсем малого пиксела (если здесь на пикселе 3.75 умещается 10 000 электронов). То есть видимо если число удерживаемых электронов пропорционально площади, то для 100 электронов достаточно пикселя в 10 раз меньше, т.е. порядка 0,375 мкм. Вроде вполне нормально по сравнению с размером сегодняшней технологии, например, процессоров (14нм), чтобы уместить на этом пикселе всю необходимую электронику. И при таком пикселе не надо никакой Барлоу, ставь прямо в фокус Ньютона и все! И шумы матрицы в абсолютных величинах будут близки к нулю.

Дмитрий, как думаешь, в этих прикидках есть какая-то ошибка? Если нет, это утопия или нет?

[Дмитрий Маколкин]

Я думаю, что рациональное зерно в этом безусловно есть. Снжение RMS шума считывания до значений меньше 1е делает возможным счет фотонов, когда накопление фотоэлектронов ведется не в пикселе камеры, а в файле.
Впрочем, копить нужное количество фотоэлектронов в пикселе необходимо чтобы потом при выравнивании иметь нужное отношение сигнал/шум, иначе программа выравнивания и сложения не справится с этой задачей с нужной точностью.
Даже если мы полностью исключим шум считывания, всё равно останется фотонный шум, с которым можно бороться только накоплением.
Кстати, экспериментальные сенсоры на гистограмме картинок с которых видны пики, отвечающие разным количествам электронов уже показаны. Вот ссылка на эту новость в блоге одном, довольно примечательном по сенсорам: http://image-sensors-world.blogspot.ru/2015/06/03e-noise-histogram.html

Кстати, блог довольно интересный, вполне можно его почитать если хочется отслеживать что делается разработчиками сенсоров.

[Дмитрий Маколкин]

А вот ещё одно сообщение о достижении RMS шума считывания 0.22e, и тут пики с дискретностью в один электрон уже очень хорошо видны. Это, конечно, пока ещё только лабораторный результат, но по крайней мере мы теперь знаем, что такие режимы уже технически возможны. Будем ждать промышленный выпуск сенсоров с талими параметрами.

http://image-sensors-world.blogspot.ru/2015/09/022e-read-noise-reported.html

[Виниту]

Вот ссылка на эту новость в блоге одном, довольно примечательном по сенсорам: http://image-sensors-world.blogspot.ru/2015/06/03e-noise-histogram.html

Дмитрий, спасибо большое, очень интересная ссылка. Посмотрел в ней статью http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=7006672 . В терминологии по данной теме (pump, jot и т.п.) не разбираюсь, поэтому попытался ухватить хотя бы самый общий смысл. Вот напр из вводной части:

The QUANTA Image Sensor (QIS) has been proposed as a possible next-generation image sensor. Both single-bit and multi-bit QIS devices show interesting imaging properties. In the QIS concept, the specialized, sub-diffraction-limit (SDL) sized binary-output photoelement sensitive to a single photoelectron is called a “jot.” An output image pixel is created from a neighborhood of jot signals in space and time. Central to QIS implementation is single-electron sensitivity (∼0.15e- r.m.s.) which can be obtained from high, in-pixel conversion gain, e.g., more than 1000μV/e-. In addition to small size (e.g., less than 500nm pitch) jots should also be able to function at low supply voltages

Т.е. единицей сенсора становится этот самый jot. Размер jot 500 мкм, т.е. именно то, что и предполагалось. И проблема миниатюризации упирается не в размер транзистора (типа 14нм), а в длину волны света (порядка 0.5-1 мкм). Т.е. вроде как все сходится Осталось понять, когда же нам, планетчикам, ждать этого чуда

накопление фотоэлектронов ведется не в пикселе камеры, а в файле. Впрочем, копить нужное количество фотоэлектронов в пикселе необходимо чтобы потом при выравнивании иметь нужное отношение сигнал/шум, иначе программа выравнивания и сложения не справится с этой задачей с нужной точностью. Даже если мы полностью исключим шум считывания, всё равно останется фотонный шум, с которым можно бороться только накоплением.

Так копить как раз можно в файле. Получается, для того чтобы при малой емкости джота не пересвечивать матрицу, надо будет ставить высокий fps. В выходном файле будет довольно значительный фотонный шум (для 100-200 электронов этот шум будет будет 10-15 электронов, если брать его как квадратный корень). Не мало, но не очень много. Если есть желание, можно будет подсуммировать уже программно какие-то кадры, чтобы программно снижать fps. Но тут уже будет свобода - на сколько снижать программную fps относительно аппаратной, чтобы фотонный шум был достаточно низок для корректного выравнивания. Правда, при высокой аппаратной fps очень возрастут требования к пропускной способности системы в гигабайтах в минуту. Но тут наверное техника тоже не будет стоять на месте. Хотя яркие объекты (Марс, Венеру) снимать будет сложно. Придется ставить нейтральный серый фильтр

Мне для зеркала F/4.5 без барлоу нужен размер джота где-то порядка 0.7-0.8 мкм.

[Грехов Михаил]

А как же 65 тыс. уровней серого при 16-ти бит оцифровки. Имеет смысл гнаться за тональными деталями в планетном фото? А если этакая камера пойдет на съемку дипов? Фотометрию? Заужение динамического диапазона тоже нежелательно.

[Виниту]

А как же 65 тыс. уровней серого при 16-ти бит оцифровки. Имеет смысл гнаться за тональными деталями в планетном фото?

Разрядность 16 бит достигается не в отдельном кадре, а в стеке. Это имеет смысл в планетном фото, где яркость объектов позволяет держать низкую выдержку (десятые и сотые доли секунды). В дипах при такой выдержке на большинстве кадров просто не будет сигнала, поэтому дипы так снимать не имеет смысла. Там все по-прежнему: большая электронная емкость пиксела, большие выдержки, достижение высокого SNR не за счет низкого абсолютного шума пиксела, а за счет высокого уровня собранного за одно считывание сигнала (большой выдержки, большой глубины ямы).

[Дмитрий Маколкин]

Дмитрий, спасибо большое, очень интересная ссылка. Посмотрел в ней статью

Думаю, все последствия такого подхода ещё только предстоит осмыслить. Задача, как всегда, комплексная, и результат ещё может сто раз поменяться. Будем следить за развитием событий.

Размер jot 500 мкм, т.е. именно то, что и предполагалось.

Всё же 500нм, т.е. примерно в 10 раз меньше нынешних пикселей. Кстати, это открывает хорошие возможности по биннингу, программному, в контроллере камеры. Набор Барлоу будет не нужен

[Виниту]

Всё же 500нм

Да, уже пора будет менять "память пальцев", микрометры пишутся уже автоматически. Хорошо будет если привыкнем к нм   Когда же придет это светлое будущее?

[Дмитрий Маколкин]

Всё же 500нм

Да, уже пора будет менять "память пальцев", микрометры пишутся уже автоматически. Хорошо будет если привыкнем к нм   Когда же придет это светлое будущее?

Думаю, сроки могут сильно зависеть от того, насколько существующие производственные линии подходят для производства таких новых сенсоров. Если всё реализуемо в рамках стандартного КМОП процесса, то есть шанс на относительно быстрое внедрение, если нет - можно ожидать заметно бОльших сроков.
Кстати, одним из мотивов отказа от ПЗС является не только их цена, но и то, что их нельзя произвести по стандартной КМОП технологии - им требуются отдельные технологические процессы, насколько я помню.

[Виниту]

In the QIS concept, the specialized, sub-diffraction-limit (SDL) sized binary-output photoelement sensitive to a single photoelectron is called a “jot.” An output image pixel is created from a neighborhood of jot signals in space and time.

проблема миниатюризации упирается не в размер транзистора (типа 14нм), а в длину волны света (порядка 0.5-1 мкм).

Все-таки не так, видимо. Не должно быть ограничений по поперечному разрешению, связанных с длиной волны света, потому что эта длина волны идет в продольном направлении (перпендикулярном сенсору). Погуглив немного, нашел статью http://www.ericfossum.com/Publications/Papers/What%20To%20Do%20With%20SubDiffractionLimit%20Pixels.pdf . Там объясняется, что имеется в виду под "diffraction limited":

The physical dimension of the pixel is becoming comparable to the diffraction limit of light at the wavelengths of interest.  A perfect lens can only focus a point of light to a diffraction-limited spot known as an Airy disk and the Airy disk is surrounded by higher order diffraction rings.  The Airy disk diameter DA is given by the equation: DA = 2.44 λ F# Where λ is the wavelength and F# is the F-number of the optical system.  For example, at 550 nm,  and F-number of 2.8, the Airy disk diameter is 3.7 um.  Yet, pixel sizes in megapixel image sensors are at this size or smaller today.  We refer to pixel sizes smaller than the 550 nm Airy disk diameter as sub-diffraction-limit (SDL) pixels.

Т.е. этот саб-дифракшн относится именно к формированию картинки Эйри конкретным объективом. Т.е. в общем это для нас не проблема, потому что мы, планетчики, с этим живем как с чем-то естественным и растягиваем всеми способами наш диск Эйри на 4-8 пикселов (мы всегда в этой терминологии в саб-дифракшн режиме). Получается единственное ограничение снизу по размеру - это размер полупроводниковой технологии и глубина ямы где-то на 100-200 электронов. Так что вся "фотонная мутность" сводится к нашей привычной картинке Эйри и ни по каким другим причинам фотоны с одного джота не будут попадать на другой. Все ОК!

[Виниту]

Вот оказывается в чем проблема перехода на малый пиксель (из статьи http://www.ericfossum.com/Publications/Papers/What%20To%20Do%20With%20SubDiffractionLimit%20Pixels.pdf )

Despite the seemingly impractical nature of SDL and deep-SDL pixels one might instead postulate that since it will be possible to build such tiny pixels, they will be built.  The question then is, what will we do with them?

Народ просто не знает, зачем этот малый пиксель нужен, ведь он же саб-дифракшн, т.е. много меньше размера диска Эйри, который строит объектив!

Ёпрст, спросите у планетчиков, "зачем"!!!

Что же касается всех остальных, кроме планетчиков. Переход на ультрамалый пиксель очень компактифицирует все фотоаппараты. При этом снижение размера объектива (относительно того же DLSR) можно запросто компенсировать увеличением суммарной выдержки! Снимаешь фотографию как ролик 1-2 секунды. За это время кадр радикально не сдвинется. Малые сдвижки кадра компенсируешь программой выравнивания. Пойдем эти олухам-чипостроителям расскажем, зачем нужен малый пиксель!

[ROVIAN]

http://astronomy-imaging-camera.com/product-category/asi-cooled-cameras/

[GraY25]

Да!
Новогодняя распродажа у ZWO началась!
Обратите внимание, среди охлаждаемых камер появился монохромный вариант 178 чипа! (ранее был только цвет)
Не пойму почему они без холодильника её не сделали.

[Infinity]

И какая самая крутая для планет и Луны с Солнцем? Точнее как они идут по крутости на убывание