Suomalainen tähtikuvauskamera - utopiaako?

[WesQ]

Olen tässä muutaman vuoden seuraillut tätä tähtikuvausvälineistön kehittymistä ja usein miettinyt hankkivani tähtikuvauskameran itsellenikin. Toisena ajatuksena on kytenyt oma kameran rakentaminen. Omistan itse elektroniikka-alan yrityksen ja monenlaista laitetta on tullut väsättyä. Olen jo pari vuotta sitten skissailut luonnokset kameran elektroniikalle ja mekaniikalle jäähdytyksineen jne. Itse kamerahan on yksinkertainen laitos ja kallein osa on kenno. Nyt olisi aikaa ja firmassa myös vähän resursseja aloittaa suomalaisen hyvän harrastelijatason kameran kehittäminen. Kysynkin nyt suomalaisilta harrastajilta, että minkälainen olisi hyvä kotimainen tähtikuvauskamera ja saisiko tällaisen kehittämisestä rahojaan koskaan pois? Eli löytyykö kiinnostusta?

Hintaluokka?
Kennon koko?
16bit vai jo parempi? AD-muuntimia löytyy jo ainakin 24bit saakka.
Tarvitaanko mekaaninen suljin vai pärjätäänkö digitaalisella?
Binning-asetukset?
Kuvapakkaus?
Yhteensopivuus esim. SBIGin AO-laitteisiin ja filtteripyöriin? Vai jonkun muun?
Mitä muuta?

Itse uskon, että kotimainen kamera voi helposti kilpailla ulkomaisten kanssa. Volyymit on toki pieniä, mutta eihän tässä ollakaan pelkästään liiketoiminta mielessä liikkeellä, tämän tekniikan tutkiminen auttaa yritystäni muilla liiketoiminnan alueilla ja samalla olisi mahdollista kehittää kotimainen laatutuote tähtikuvaukseen.

- WesQ

[einari]

Varmasti kiinnostusta voisi löytyä.
Kysymys herää että voisiko sitä tehdä kilpailukykyisellä hinnalla - maailmalla kun on viime aikoina tullut kameroita jo aika edulliseen hintaan.
Alunperinhän Artemis/Atik-kamerathan tehtiin myytiin joko rakennussarjoina tai valmiiksi koottuina enkä usko että niissä hirveästi oli katetta.
Taitaa noissa kameroissa aika iso osa hinnasta olla ccd-kennon hintaa.
Toinen kysymys on että vaikka kamera olisikin kilpailukykyinen niin riittääkö resurssit myös kameralla sopivan ohjelmiston tekoon.

Mutta kysymyksiin spekseistä.
Harrastajia on varmaan monentasoisia ja niin on edellytyksiäkin.
Itse kaipaisin tällä hetkellä vähintään ICX-285-tasoista mv-kennoa (1390 x 1040).
Isompiakin toki on tarjolla mutta Sonyllä ei taida olla isompaa vähäkohinaista mv-kennoa tarjolla.
16bit-kenno riittänee. Binnaukset (ainakin 2x2) on syytä olla.
Sulkimeen en osaa ottaa kantaa (tähän mennessä en ole kaivannut).
Ei kai sentään kuvapakkausta.
Jäähdytys olisi hyvä olla reguloitu.

[Mare Nectaris]

Erittäin tervetullut aloite, mutta kuten einari totesi, kova on sarka.

Ideaalitapausta jos lähtisi hakemaan:

- 65536 harmaasävyä (16 bittinen syvyys)
- kennon koko tietysti ratkaisee hintaa: vaihtoehtoja voisi olla "planeettakennosta" täyden kinokoon kennoon  (1 / 2 –luokan laadulla suurimmat kennot)
- Peltier-jäähdytys (deepsky –kameroihin), ohjelmallisesti automatisoidut darkit / flatit jos mahdollista
- nopea fps tietysti ns. planeettakameroissa (maksimitasolle ainakin usb 2:lla)
- mahdollisuus ohjata moottoroitua fokusta (Feathertouch tms.)
- mahdollisuus kytkeä lisäkameraksi etsinputken kuvaa välittävä jokin pikku peruskamera (signaalitie kamerarungon kautta liittimellä ja vienti tietokoneelle peruspiuhaan upotettuna ylimääräisenä piuhana - johdot minimiin)
- integroitu samaan runkoon guidauskenno (onko toteutettavissa vain SBIG ST 7XME –tyyliin peilin kautta vai Starlight Express Star 2000 –tyyliin jakamalla valotussignaalia? Eikö signaalia voi "monistaa" muuten kuin itse valonlähde jakamalla?)
- toimiva softa eli käyttöliittymä: yksi pääikkuna (kuvausohjelma), toinen pienempi ikkuna (guidauskuva / yleiskuva pikkukameralta etsinputkesta), kolmas pienempi ikkuna tähtikarttaohjelma (Cartes du Ciel, Stellarium, The Sky tms.)
- käytettäessä guidaus ohjataan yhdestä kamerasta tulevalta toiselta kennolta, tähtikarttaohjelmaa käytettäessä voi valita yleiskuvan pikkukameralta guidausikkunan sijaan / rinnalle (etsinputken kuva)

Hintaa SBIG -7XME:llä on 2410 euroa (integroitu guidaus samaan kameraan). Starlightin kameran ja Star 2000 –järjestelmän yhteishinta lienee jossain 1000 euron pinnassa (tässä säikeessä haarukoimme asiaa taannoin).

Sanoisin siis, että jos kameraa saisi kätevästi eri kennoilla ja siihen olisi integroitu guidaus ja rakennettu järkevä graafinen käyttöliittymä, suomalainen harrastaja voisi maksaa systeemistä vähintään saman kuin SBIGin integroidusta mallista (tietysti samoilla spekseillä) eli puhutaan ylärajasta 2500 euroa. Siitä tietysti tullaan alaspäin.

Kameran pitäisi siis olla "modulaarinen", ja se kilpailisi integroidulla guidauksella sekä toimivalla käyttöliittymällä. Modulaarisuuteen kuluisi, että kilkkeitä voisi kätevästi lisätä.

I'm just a dreamer 

[jaava]

Kiinnostusta on kyllä, mutta onko mahdollista saada kaupallinen tuote kipuilemattomaan hintaan.

Spekseistä:
- Uudet vähäisen lukukohinan kennot kiinnostaa. Reilu vuosi sitten niistä kohistiin, mutta mikä on tuotantolinjojen tila? Isoilla teleskoopeilla niitä testailtiin, mutta ovatko edelleen liian kalliita.
- Minusta 16 bitin dynamiikka on aivan riittävä - millä niitäkään katselee. Ainakaan jos on 3 kanavainen väärävärikuva lopputuotoksena, jolloin pikseli olisi 3*16 bittiä.
- Softaliityntä PC:hen päin jollain defacto standardilla - onko sellaista. ASCOM, mutta jos olisi jo ASCOM-driverikin kameraliityntään.
- ST4 ei vaikuta kiinnostavalta täältä päin katsoen.
 
JV

[Kaizu]

Minä taas unelmoin värikamerasta. MV-kameroita käytetään niiden paremman herkkyyden vuoksi. Odottelen mielenkiinnolla Canonin uutta järkkäriä. Olen kiinnostunut muistakin kameroista joissa on suurin piirtein samat speksit suurin piirtein samaan hintaan (<2500Eur). Siinä herkkyys kuullostaa jopa paremmalta kuin MV tähtikameroissa.

Kaizu

[WesQ]

Mielenkiintoisia kommenteja kaikilta. Hintapuolesta sen verran, että kennon hinta tähtikamerassa on niin dominoiva, että muilla rojuilla ei käytännössä ole suurtakaan merkitystä valmistushinnassa. Kotelorakenne tuo kustannuksia työkalukulujen muodossa, mutta kappalehinta työkalukulujen jälkeen on pieni. Komponenttikustannukset ilman kennoa eivät siis merkitse juuri mitään. Työkustannukset ovat myös erittäin pienet tällaisessa - valmistusajassa puhutaan kuitenkin alle 20min kestosta, joka ei kovin kallis ole. Mitään syytä ei siis ole sille, että suomalainen tähtikuvauskamera ei voisi olla yhtä hyvä tai hinnaltaan kilpailukykyinen. Se millä hinnalla sbig saa kennonsa on tietenkin kysymysmerkki, mutta jonkinlaisen volyymiedun he toki saavat. Näitä asioita tarvitsee vaini selvitellä. Ylipäätään täytyy miettiä, että käytetäänkö Kodakin kennoa vai esim Sonyn vähän ehkä halvempia kennoja. Itse kameran elektroniikka on niin yksinkertainen, että siellä päässä ei voida suuria eroja tehdä. Enemmän ratkaiseen ominaisuudet ja se kuinka hyvin se vastaa keskivertoharrastajan (tai harrastajajoukon) tarpeita.

Tuotekehityskulut on sitten jotain muuta. Mikäli ajatellaan niin, että tutkittua teknologiaa voidaan hyödyntää firmassa muissa projekteissa niin silloin nämä muut projektit voisivat subventoida kameran kehitykseen menneitä varoja. Tieteellisissä sovelluksissa erilaiset kuvauslaitteistot ja spesiaalituotteet on hyvin kysyttyjä. Kuitenkin tämä olisi tarkoitus toteuttaa sivuprojektina ilman valtavia henkilöresursseja. Periaatteessa pari ihmistä voisi aloittaa esisuunnittelun kameralle ja se kyllä kertoo hyvin nopeasti kannattaako projektia jatkaa.

Softapuolesta sen verran, että muistaakseni näissä tähtiohjelmissa on eri kameroille driverit mukana ja täytyy selvittää mahdollisuudet ohjata kameraa ihan valmiilla kaupallisella softalla, avoimiakin protokollia on olemassa esim. tämä Ascom. Toki voi olla niin, että softa joudutaan tekemään itse ja sitä täytyy vielä miettiä.

Hyviä ideoita kannattaa nyt heitellä ilmaan. Olen kuitenkin vakavissani liikkeellä ja lopputulokseen on nyt helppo vaikuttaa.

Yksi idea muuten tuli tuossa taannoin: olisiko mitään ideaa toteuttaa kaikki tiedonsiirto langattomasti? Ainoastaan powerikaapeli tulisi laitteelle? Lyhyillä etäisyyksillä päästäisiin aika nopeaankin tiedonsiirtoon langattomasti...

[einari]

Yksi idea muuten tuli tuossa taannoin: olisiko mitään ideaa toteuttaa kaikki tiedonsiirto langattomasti? Ainoastaan powerikaapeli tulisi laitteelle? Lyhyillä etäisyyksillä päästäisiin aika nopeaankin tiedonsiirtoon langattomasti...

Ilman muuta olisi ideaa. Mitä vähemmän piuhoja sen parempi. Ja jos ei kustannuksia kohota merkittävästi.
Tosin  joissain tapauksissa matkaa/esteitä (rautaa/betonia) voi olla liikaa langattomalle ratkaisulle.

[jaava]

Jos mahdollista tutki myös EMCCD-piirien hintoja, joka tapauksessa ne ovat kohinaltaan aivan toista luokkaa kuin perus CCD:t.

Aloittelin joskus säikeen, mutta ei ainakaan silloin saanut kovinkaan paljon huomiota:
http://foorumi.avaruus.fi/index.php?topic=1736.0

Tässä hieman lisää infoa (luin vaan etusivun):

Over the last 7 years Electron Multiplying CCD (EMCCD) Technology has had a profound influence on photon starved imaging applications. Advances in chip technology and the ability to optimise the performance of these chips have allowed scientists to see things they have never been able to see before, from live cell microscopy to photon counting astronomy and raman spectroscopy.

This site has been put together to educate and inform the scientific community on how the technology works, how it can be optimised and who is using it and for what applications. Gain the knowledge!!

Ja linkki eo. sivulle:
http://www.emccd.com/

JV

[awallin]

Jos mahdollista tutki myös EMCCD-piirien hintoja, joka tapauksessa ne ovat kohinaltaan aivan toista luokkaa kuin perus CCD:t.

noita käytetään ainakin fluoresenssi mikroskoopeissa joissa halutaan nähdä yksittäisiä molekyylejä.
Andor iXon on malli jota olen nähnyt monessa paikkaa: http://www.andor.com/
Jäähdytetty -60C:hen muistaakseni.

tuon hinta on jotain 26-29 keur, joten jos siinäkin kennon hinta muodostaa suurimman osan kameran hinnasta niin tulee kallis vehje harrastelijabudjetille...

[einari]

Joo, noiden emccd-kennojen arvokkuus hillitsee ainakin toistaiseksi innostusta.

Sitten tuli mieleen myös takuuasiat. Eli olisi hyvä että tukea saisi myös myöhemminkin jos jotain ongelmia tulee.

[Lauri Kangas]

Ilman muuta olisi ideaa. Mitä vähemmän piuhoja sen parempi. Ja jos ei kustannuksia kohota merkittävästi.
Tosin  joissain tapauksissa matkaa/esteitä (rautaa/betonia) voi olla liikaa langattomalle ratkaisulle.

Joissain tapauksissa (niinkuin mulla toisinaan) naapurissa voi myös olla 13-metrinen radioteleskooppi, joka ei arvosta langattomia vehkeitä lähellään. ;)
Langattomat ratkaisut olisi mielenkiintoisia mutta käyttökelpoisuus ja varmatoimisuus pitäisi olla kunnossa.

Noin muuten idea suomalaisesta kamerasta kuulostaa tosi herkulliselta.

[Kaizu]

Langaton voi toimia myös IR:lla jota ei edes Metsähovin teleskooppi näe vaikka tarkka onkin. Langattomuuden edut tulevat täysimääräisinä käyttöön siinä vaiheessa kun viimeinen lanka poistuu. Langattomat toiminnat ovat kännykkää lukuunottamatta vielä melko epävarmoja. Vaivoin sain wlanin toimimaan alumiinikuupan sisältä vieressä olevaan säätämöön. Matkaa ei ole kuin pari kymmentä metriä. Kun on useita langattomia lähekkäin pienessä tilassa, tahtovat langattomat langat mennä keskenään solmuun ja toiminnat häiriintyvät.
Yksi kaapeli on siedettävissä, kunhan ei tule isoa vyyhtejä kaapaleita. Siinä yhdessä kaapelissa voi toimittaa monia asioita eikä langattomuutta silloin tarvita.

Protokamerasta on melko pitkä matka siihen että kameroita kokoonpanolinjalta saadaan ulos 20 minuutissa. Vaatii suunnittelua, laitteita ja rahaa sekä vielä tiedon siitä että ensimmäinen kohtuukokoinen sarja menee kaupaksi eikä jää rakentelijalle käsiin.
Elektroniikan lisäksi kamerassa pitää olla toimiva mekaniikka koska loppukäyttäjät ovat pääosin tumpeloita eivätkä osaa itse tehdä sopivia liityntöjä (bajonetteja) ja fokusointilaitteita.
Jos kamera ei tallenna kuvia muistikortille, pitää olla liityntä tietokoneelle sekä softat jolla kameraa komennellaan. Pääosa loppukäyttäjistä on niin tumpeloita etteivät osaa itse ohjelmoida Windowsiin käyttöliittymää kameralle, ei edes Linuxiin.

Viestiteknisen yhdistyksen sisällä oli aikanaan Cook Book kameraprojekti. Projekti jäi tekniikan kehityksen jalkoihin ja kuoli. Kun ensimmäinen kamerasarja olisi ollut valmis, sai kaupasta huomattavasti halvemmalla ominaisuuksiltaan parempia kameroita.

Kaizu

[WesQ]

Protokamerasta on melko pitkä matka siihen että kameroita kokoonpanolinjalta saadaan ulos 20 minuutissa. Vaatii suunnittelua, laitteita ja rahaa sekä vielä tiedon siitä että ensimmäinen kohtuukokoinen sarja menee kaupaksi eikä jää rakentelijalle käsiin.
Elektroniikan lisäksi kamerassa pitää olla toimiva mekaniikka koska loppukäyttäjät ovat pääosin tumpeloita eivätkä osaa itse tehdä sopivia liityntöjä (bajonetteja) ja fokusointilaitteita.
Jos kamera ei tallenna kuvia muistikortille, pitää olla liityntä tietokoneelle sekä softat jolla kameraa komennellaan. Pääosa loppukäyttäjistä on niin tumpeloita etteivät osaa itse ohjelmoida Windowsiin käyttöliittymää kameralle, ei edes Linuxiin.

Kaizu

Kameran kortithan tehdään jokatapauksessa smd-ladontalinjalla protosta lähtien - tämä on ihan normaali tapa elektroniikkateollisuudessa eikä mitenkään erityisen kallis. Meille jää käytännössä vain mekaniikan kasaaminen ja testaaminen. Kun tällaista kameraprojektia ajatellaan tutkimusprojektina ilman, että proton jälkeen tehdään välttämättä ensimmäistäkään myytävää laitetta niin asia on erilainen. Firmat (myös minun yritys) tutkivat jatkuvasti uusia teknologioita ja investoivat niihin rahaa ilman, että odotusarvona on automaattisesti kaupallinen tuote tai sovellus.

Mitä tulee mekaniikkaan ja muuhun toiminnallisuuteen, softaan, rautaan jne., niin se on vaan työtä. Työtä tekemään yrityksillä on ihmisiä ja em. ominaisuudet on ihan peruskauraa jokapäiväisissä sovelluksissa, joten en usko sen tuottavan ongelmaa. Tuotekehitysympäristössä työskennellään muutenkin joka päivä osaamisen äärirajoilla ja koko ajan tehdään jotain mitä ei ole koskaan ennen tehty. Suurimmat ongelmat tässä projektissa liittynee kennon lukemiseen ja kohinan minimointiin jne. Lukunopeuden optimointi on tärkeää ja nopeat väylät asettavat vaatimuksia piirilevylle ja toki myös softalle. Liityntärajapinta kameralta pc:lle ei ole mitenkään erityisen ongelmallinen, koska siinä voidaan hyödyntää jo olemassa olevaa tekniikkaa sata prosenttisesti.

Tässä vaiheessa onkin tärkeää kartoittaa ominaisuuspaketti toimivaksi jolloin esisuunnittelussa voidaan ottaa kaikki asiat huomioon. Voihan olla, että tämä projekti ei kanna esisuunnittelua pidemmälle, mutta itse ainakin haluan katsoa tämän homman loppuun ennen kuin esitän arvioita sen kannattavuudesta tai järkevyydestä. Loppujen lopuksi tällainen tutkimusprojekti ei heilauta firman joka päiväsitä toimintaa mihinkään - päin vastoin se voi antaa paljon uutta.

Laittakaa vaan lisää ajatuksia - kaikki otetaan vakavasti!

[pnuu]

Ohjaus olisi hyvä toteuttaa avoimella standardilla, jolloin kamerasta ei tulisi windows only -laitetta. Kuvaajista löytyy varmasti myös pelkän Macin tai linuxin käyttäjiä, joilla voi tulla hankaluuksia saada kameraa toimimaan, jos käytössä on joku ei-avoin ohjausprotokolla. Ilmeisesti helpoiten kaikissa käyttöjärjestelmissä toimivat kamerat ovat ns. IP-kameroita, joita voidaan ohjata millä tahansa selaimella. Tarkempaa tuntemusta minulla ei näistä kameroista tosin ole, mutta tällainen on mielikuva :-)

Mielenkiintoinen ajatus kyllä tämä suomalainen tähtikuvauskamera, vaikken itse järkkäriä kummemmalla kalustolla vielä ole kuvannutkaan.

[PetriKe]

Itse kaipaisin 'edullista' lineaarisella kennolla (NABG) varustettua mv-kameraa, jota voisi käyttää yleisillä kameran ohjaukseen tarkoitetuilla ohjelmilla (mm. AstroArt, CCDSoft, MaximDL jne).

Kennon tulisi olla riittävän iso (esim. 2048x2048), jotta suuremmilla polttoväleillä kuva-ala olisi vielä kohtuullinen ilman polttovälin lyhentäjääkin. Kennon QE saisi olla korkea (yli 60%), jotta pitkillä polttoväleillä saisi tehtyä suht lyhyillä valotusajoilla hyviä aikasarjahavaintoja. Pikselikoko saisi olla välillä 9 - 20 mikrometriä ja gain mahdollisimman hyvä (esim. alle 2e/ADU).

Signaalin siirtotapa on ihan sama, kunhan toimii ja on mahdollisimman häiriötön. Bittisyys voisi olla 16 tai 24. 24-bitillä toki saavutettaisiin laajempi lineaarisuusalue. Kennon jäähdytys ehdottomasti reguloitu ja mekaaninen suljin. Ja hinta alle €5000 . Kiitos!

EDIT: Niin ja vielä integroitu filtteripyörä vähintään viidelle (50,8mm pyöreä tai neliskulmainen) suotimelle sekä adapteriyhteensopivuus Astro-Physicsin (tai muun vastaavan) adaptereille ja extendereille (2.7 tuumaa tai isommat).