Почему нет дешевых ПЗС?

[FS]

2Alexey_Smirn:
Были указаны цены на ПЗС - где их можно посмотреть в сети?

P.S.
Про питание пельтье от USB - это... сильно, скажем так. Сейчас нет даже цифровых фотоаппаратов с питанием от USB (обеспечивающим 500mA), в то же время у одной "залетной" астрономической ПЗС-камеры с 2-х ступенчатым холодильником (-70 от окружающей среды) аварийное отключение происходило при токе в 4 ампера.

[FS]

2Александр Л.:

Чувствительность CCD матриц пропорциональна площади поверхности пикселя. Так, например матрица с пикселем 5х5 мкм имеет в 4 раза меньшую чувствительность, чем матрица с пикселем 10х10 мкм.

Т.е. если мы возьмем матрицу размером 1метр х 1метр (условно), то увидим звезды 40-ой величины? Как минимум, тут что-то с терминологией. Кроме того, с ростом размера пикселя растет его темновой ток.

Шумы матрицы складываются из шумов считывания (продвижения) зарядов и тепловых шумов самого пикселя.

1. Вероятно, не шум продвижения, а шум переноса.
2. Шум переноса и шум считывания - два разных шума.
3. Шум переноса много меньше шума считывания.
4. Тепловой шум имеет место быть, но по сравнению с темновым током малозначим.

В астрономических ПЗС применяются CCD матрицы, имеющие очень маленькие шумы продвижения и приличный тепловой шум.

Чересчур однозначно для столь пространной темы.

Такие матрицы применяются только с системой охлаждения и имеют большое отношение сигнал шум (какое не считал).

Может быть, важнее QE, DQE и динамический диапазон? Да и входной сигнал (оптический) тоже обладает своим с/ш.

В камерах на таких матрицах применение АЦП большой разрядности – 16 – оправданы. Типичные представители матрицы KODAK.

KODAK - НЕтипичный представитель астрономических матриц. Двухфазные ПЗС с передним освещением ставят в компромиссные бюджетные камеры. Увы.

Сделать дома астропзс вполне реально.

В принципе - да. (Смотря какой дом ;-) Если иметь в виду сборку. Для разработки нужны специфические знания.

обстоятельства сдерживающие развитие [...] для астрофото с ПЗС нужна специальная оптика и качественная монтировка. [...]

1. Малый линейный размер ПЗС (и, следовательно, поля зрения) - очевидное благо. На таком поле легче "рисовать" по маленьким пикселам. Все таки у каждой медали две стороны.
2. А при чем здесь GoTo?
3. Выдержки при съемке на ПЗС намного короче фотографических. Плюс возможность легкого суммирования кадров. Это уменьшает требования к монтировке.

[FS]

2Александр Л.:
...внимательней следить за речью

Да, в форум пишут потихоньку, поиск работает, кто-то все это может читать. Поэтому я и "подчистил терминологию".

термины QE и DQE

Квантовая эффективность и обобщенная квантовая эффективность соответственно.

Выдержки при съемке на ПЗС намного короче фотографических. Плюс возможность легкого суммирования кадров. Это уменьшает требования к монтировке.

Это ответ на абзац, начинавшийся словами "Сделать дома астропзс вполне реально.". Можно предположить, что здесь имеется в виду камера класса AUDINE, а не webcam. Суммирование кадров AUDINE увеличивает предельную величину мультиэкспозиции (Суммирование кадров не повышает чувствительности ПЗС камеры - опять не очень хорошо сказано). "Перекачаем" средства в апертуру - возьмем зеркало большого диаметра, что уменьшит выдержку единичного снимка и позволит применить для [кратковременного] ведения телескопа механизмы типа гамоновского, ленточного и проч. В итоге будем иметь более дешевую механику (которая, кстати, сама по себе не собирает ни одного фотона!), большие апертуру и проницание.

А улучшение web-камер мне кажется не слишком перспективным. Сейчас появились ПЗС с внутренним умножением заряда. Anton упомянул камеру SK-1043X, а Вадим Кушнир на StarLab - матрицу TC255 от Texas Instruments. Кажется (не смог найти) ILYA_SHOR недавно купил тоже что-то подобное. Такие ПЗС имеют шум считывания менее 1 электрона на МГц-скоростях и их можно применять в мониторах для измерения текущего качества атмосферы по дрожанию звезд, в автогидах и адаптивных системах. Если использовать сложение со сдвигом множества отобранных кадров, то можно получить (на крупном телескопе) достаточно впечатляющий результат. Аппаратная адаптивная система "складывает все кадры подряд",  т.к. не может осуществить селекцию и вынуждена работать "на коротких выдержках". При программном сложении можно отобрать 1...5% лучших снимков, да еще и сделанных с большей выдержкой. Слева направо -  сложение со сдвигом по опорной звезде; то же, но опорная звезда слабже и более удалена от программных звезд; сложение без сдвига.

[вложение удалено с форума]

[FS]

2Александр Л.:

Вы уже начинаете подтверждать мои слова. А смысл их был таков. Друзья, прежде чем думать о покупке ПСЗ камеры любого типа, заведите приличную монтировку, минимум с часовиком и дистанционным управлением.
Если необходимо сделать короткую (единицы минут) экспозицию, так ли уж нужен часовик? Можно обойтись ручным ведением. И почему в минимальные требования входит дистанционное управление? Я имел в виду совсем другое.

И хорошенько подумайте об оптике, прикиньте каковы будут выдержки и обзор с вашей оптикой, установкой  и конкретной камерой.
Ну, это просто согласование оптической системы с детектором. Иначе "деньги на ветер".

чем дешевле будет камера, тем большие требования будут предъявлены к остальным частям астрографа.
Такой прямой связи тут нет.

Про покупку камеры ILYA_SHOR ом я в курсе.
Не могу пока найти где про это было. Интересно было бы получить от него несколько снимков Полярной звезды в длинном фокусе.

Но вряд ли это камера со встроенным режимом видеоинтеграции. Я писал о матрицах с внутренним усилением заряда. Почитаем, к примеру, о TC255:
The TC253SPD sensor is a new device of the IMPACTRON™ family of very low noise, high sensitivity image sensors that multiply charge directly in the charge domain before conversion to voltage. The charge carrier multiplication (CCM) is achieved by using a low-noise, single-carrier, impact ionization process that occurs during repeated carrier transfers through high field regions. Applying multiplication pulses to specially designed gates activates the CCM. The amount of multiplication is adjustable, depending on the amplitude of the multiplication pulses. The device function resembles the function of image intensifiers implemented in solid state.

Это достаточно новая (~2000г.) технология - в матрице имеется усилительный сдвиговый регистр, на одну из фаз которого подаются импульсы напряжением до 50 вольт. Именно лавинное усиление заряда внутри кристалла позволяет получить такой низкий эквивалентный шум считывания на высокой скорости. Такого рода матрицы позволяют даже осуществлять счет фотонов.

Вообще-то, некоторое время тому назад (в 2001г.) на StarLab упоминали камеры от Black Cat Technology. Вероятно, это было как раз "внутреннее усиление + внешняя видеоинтеграция". Но тогда было трудно сказать, насколько это серьезно. Сейчас понятно, что в автогидах и адаптивных системах результаты отличные. Именно поэтому я и написал про этот класс ПЗС - купив такую камеру, можно получить результат [практически] такой же, "как у взрослых дяденек". А вот Pictor, SBIG, AUDINE профессиональнам астрономическим камерам проигрывают в своем классе намного сильнее. Очень дорого стоить ПЗС с внутренним усилением не будут - производство крупносерийное, радикально новых технологий нет. После некоторого ажиотажа они должны подешеветь и перестать быть дефицитным товаром.

[FS]

2Александр Л.:

Э, действительно, перепутал 255 с 253.
Особенно подробную информацию об архитектуре и принципах ПЗС с внутренним умножением заряда я не разыскивал. Напоминает "фотоумножитель в кремнии". Переделывать (увеличивать длительность кадра, к примеру) их смысла не имеет - вместе с сигналом будем умножать шумы. Основная выгода таких камер в том, что можно взять готовое изделие и сразу его использовать (в приложениях с короткими экспозициями). Более подробная информация (для правильного выбора) потребуется, когда ассортимент ввозимых ПЗС этого класса станет широким, но вряд ли это случится в ближайшее время.

[FS]

2Maiorov:
253 матрица довольно дорогая, что-то около 500-600$
Ну вот... На чем же тогда сделана SK-1043X? Придется искать документацию.

2Александр Л.:
прежде всего AD976AN
Вариант, похоже, не единственный. Pictor сделан на ADS7809U.
Ради любопытства - под задней крышкой:
LM7915CT, LT1086CT, T7805CT, TL3695P x 2шт.
Под передней (к телескопу) крышкой:
ADS7809U, ADG201HSKR, DG413DY х 2 шт, TL074C х 2 шт, AD797 х 2 шт, OP177G х 2 шт, AD587KR, AD817KR и (4x11)-ногий контроллер с бумажной наклейкой.
На обоих платах также керамическая RC-рассыпуха в заметном количестве.

2anovikov:
Неоднозначно. Недостаток Pictor/SBIG - закрытый software, который не позволяет даже считать все необходимые калибровочные данные(!). Большой диаметр и воздушное охлаждение не дадут использовать камеру в прямом фокусе внутри трубы, что ценно на больших инструментах (a-la добсон). AUDINE можно нормально исследовать, но его система охлаждения не стабилизирована (не имеет термодатчика и управления). По программным снимкам (звезды, теманности и проч.) судить о величине шумов нельзя, особенно если они сделаны на разных инструментах, экспозициях и проч.

[FS]

2Самодуров Владимир:

Удивительно, что FS с этим молчаливо согласился!
Я не согласился, просто устал "топтать клавиши".

Александр Л.>>Суммирование кадров не повышает чувствительности ПЗС камеры
Разумеется, надо говорить о повышении предельной величины в суммарной экспозиции. На 3-ей странице я об этом написал.

Александр Л.>>...коэффициент усиления аналогового усилителя сигнала ПЗС матрицы. Причем его можно и нужно выбрать таким, чтобы сигнал  был сильно зашумлен.
Стоит обсудить, чем же именно - шумом приемника или фотонным шумом.

В порядке критики критикующего:
Самодуров Владимир>>плохую аппаратуру побеждают большим накоплением сигнала. Если нет паразитного сигнала, разумеется [...] Я так понял, темновой ток - это он.
Вероятно, тут речь идет о шуме детектора.

Самодуров Владимир>>разрядность в _самой_ ПЗС
А это совсем уже интересно...

В дискусии много подобных мест, от которых можно было бы "ответвиться" не на один абзац, но на это, пожалуй, уже никаких сил и времени не хватит.

2Igor Nesterenko:
Пока было интересно, следил за ценами
Игорь, а где публиковались эти данные? На сайте KODAK, AUDINE, или где-то еще?

[FS]

2Alexey_Smirn:

1. Все-таки хотелось бы посмотреть цены в $150 (даже $180). Я, кстати, задавал вопрос еще на 2-ой странице, но ответа так и не дождался.

2. Цены на эти KAF не будут значительно падать. Это даже не разные сегменты рынка, а разные технологии. Матрицы для Большой Астрономии имеют QE 96%+, т.е. практически их эффективность почти равна 1 - теоретическому пределу для приемника с внутренним фотоэффектом. Это не процессоры, у которых все еще увеличиваются частоты. Технологически производство высококачественных кремниевых пластин большого размере проще в разы тоже не становится. Нет каких-то существенных причин снижать цены.

3. Сравнение ПЗС-камеры и персонального компьютера (ZX Spectrum) очень сомнительно. Это совершенно разные вещи. Особенно, если делать не AUDINE, а "что-то более новое" на его основе.

[FS]

2Alexey_Smirn:

1. Спасибо. Жду, интересно будет почитать.

2. AUDINE vs. Spectrum - подразумевалось аналоговое vs. цифровое". Тут есть достаточно подводных камней, причем не всегда очевидных.

3. Ну и стоит вспомнить о скором исчезновении COM и LPT. Материнские платы без этих интерфейсов уже начали делать...