Усилительный окуляр для астрофотографии, сделанный своими руками

Когда дело доходит до наблюдения туманностей, галактикии других объектов дальнего космоса, у астрономов-любителей с ограниченным бюджетом было два варианта. Они могут видеть невооруженным глазом через телескоп и воспринимать эти впечатляющие объекты как слабые пятна, которые даже не передают их величия, или они могут делать снимки с длинной выдержкой астрокамеры и отображать результаты на экране просмотра или компьютере, что лишает возможности непосредственного наблюдения за звездами.

Автономные окуляры телескопов с активным усилением света существуют для наблюдения в реальном времени, но коммерческие продукты дороги и стоят от сотен до тысяч долларов. Мне нужно было что-то, что я мог бы использовать для вечеров публичных астрономических наблюдений, которые я организую в своем сообществе. Поэтому я решил построить недорогой Сделай сам окуляр-усилитель, чтобы облегчить посетителям наблюдение за объектами дальнего космоса, но не требуя при этом больших финансовых вложений с моей стороны.

Я быстро понял, что уже существует отрасль, изобилующая оборудованием для работы в условиях низкой освещенности — индустрия камер видеонаблюдения. Столкнувшись с проблемой мониторинга зон с различным освещением, часто используя камеры разбросаны по большому объекту, производители систем замкнутого цикла телевидение (CCTV) камеры создали видеостандарт, который использует цифровые датчики для захвата изображений, а затем передает их в виде аналоговых сигналов HD-разрешения по коаксиальным кабелям. Используя это Стандарт аналоговой передачи высокого разрешения (AHD)вы можете подключить новые камеры к уже существующим длинным кабелям и при этом получать высококачественное изображение.

Модуль датчика изображения CMOS от камеры видеонаблюдения [top left]а USB карта захвата [bottom left]и OLED видоискатель [right] обрабатывать аналоговые видеоданные.Джеймс Провост

Хотя мне не нужна была возможность этих камер работать на больших расстояниях, меня очень интересовала их низкая цена и способность работать в условиях недостаточной освещенности. Бизнес-часть этих камер представляет собой модуль, который объединяет КМОП-датчик изображения с поддерживающей электроникой. После некоторых исследований я остановился на модуль который сочетал в себе 2-мегапиксельный Сони IMX307 датчик с опорой Чипсет NVP2441.

Ключевым фактором был выбор комбинации сенсора и чипсета, которая поддерживает что-то под названием Starlight или Чувствительность режим. Это делает камеру более чувствительной к свету, чем человеческий глаз, хотя и ценой небольшого снижения скорости. Изображения создаются путем интегрирования времени экспозиции на датчике примерно в 1,2 секунды. Это может привести к прерывистым кадрам с камер видеонаблюдения, но это незаметно при наблюдениях за туманностями и другими астрономическими объектами (если, конечно, что-то не так). Действительно странные вещи происходят в небе!)

От Астрономия К камерам наблюдения и обратно

Существование режима Sens-up на самом деле является частью технического наследия цифровое изображение датчики. КМОП датчики были разработан как преемник к устройствам с зарядовой связью (ПЗС), которые с нетерпением ждали принят астрономическим сообществом после их появления в 1970 году, заменив фотопластинки с длинной выдержкой. Однако возможность делать кадры с выдержкой длительностью в одну секунду редко является тем, для чего предназначены камеры видеонаблюдения: это может быть скорее недостатком, чем особенностью, приводящей к размытым изображениям движущихся объектов или людей.

В результате эта возможность редко упоминается в описаниях продуктов, поэтому поиск подходящего модуля оказался самой сложной задачей: мне пришлось купить три разных модуля камеры, прежде чем наконец остановиться на одном, который работал.

Выходной сигнал модуля камеры передается на цифровой видоискателькоторый отображает меню видео и меню управления, созданные модулем. Навигация по этим меню осуществляется с помощью четырехпозиционного джойстика с возможностью выбора, который подключается к специальному заголовку на модуле.

Выходные данные камеры также передаются в карта захвата который преобразует аналоговый сигнал в цифровой и предоставляет интерфейс USB-C, который позволяет просматривать и сохранять изображения с помощью смартфона. Вся электроника может питаться от аккумулятора для полной автономной работы или от сети. USB кабель, подключенный к карте захвата.

Аналоговым модулем HD можно управлять напрямую с помощью джойстика для навигации по экранным меню. Питание может подаваться извне через разъем USB-C на карте захвата или через дополнительный аккумулятор.Джеймс Провост

Компоненты помещаются в корпус, который я сделал из деталей, напечатанных на 3D-принтере, и соответствует диаметру большинства окуляров телескопа 32 мм, что упрощает монтаж. Все это стоило менее 250 долларов США.

Проверка усиливающего окуляра

Я вынул свой новый окуляр-усилитель вместе с Целестрон C11 телескоп, чтобы попробовать. Вскоре в видоискателе появилась туманность Гантель, также известная как Мессье 27/M27, которую обычно довольно трудно увидеть. Оно было значительно ярче по сравнению с наблюдением невооруженным глазом. Конечно, разница не была такой заметной, как в случае с коммерческой установкой, оснащенной шумоподавляющим охлаждением электроники датчика. Но это все равно было огромное улучшение и за небольшую часть стоимости.

Орион Туманность, находящаяся на расстоянии около 1340 световых лет от нас.Джордан Бланшар

Усилитель также более универсален: его можно снять с телескопа, а с помощью 2,8-мм HD-объектива, установленного на датчике модуля камеры, можно использовать его в качестве камеры ночного видения. Это удобно при работе в темноте на открытом воздухе в звездные ночи!

В будущем я хотел бы обновить модуль захвата USB-C до такого, который сможет напрямую обрабатывать цифровой выход датчика, а не только аналоговый сигнал. Это даст заметное повышение разрешения при записи или потоковой передаче на телефон или компьютер. Помимо этого, я заинтересован в том, чтобы найти еще один недорогой модуль камеры с большей выдержкой и усовершенствовать корпус, напечатанный на 3D-принтере, чтобы его было легче построить и адаптировать к другим установкам для наблюдений. Таким образом, окуляр останется доступным, но люди все равно смогут подтолкнуть его к более серьезной астрономии с электронной помощью.