UVEX and large color CMOS camera

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Christian Buil
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UVEX and large color CMOS camera

Post by Christian Buil »

Pour le fun des images de la lumière du jour légèrement nuageux, faites en posant le prototype UVEX Shelyak sur une table, avec surement le plus large capteur CMOS disponible adaptable sur ce spectrographe : le Sony IMX294CJK dans une caméra ASI294MC Pro. Sur la largeur du spectre, le capteur possède 4144 pixel de 4,63 microns, soit une longueur linéaire de 19,2 mm.

Avec un tel détecteur et en équipant UVEX d'un réseau de 300 t/mm (ici blazé à 500 nm) il est possible de capturer en une seule pose l'ensemble du spectre visible et proche infrarouge accessible à ce type de capteur. J'ai utilisé UVEX à f/8 derrière une Barlow Astro-Physics 2X et avec une fente de 32 microns. Le domaine spectral exploré ici va de 385 nm à 990 nm en une prise.

Voici le spectre complet saisi en une pose (le continuum est rectifié, c'est-à-dire normalisé à l'unité pour faciliter l'affichage) :

For the fun, slightly cloudy daylight spectral images made by placing the UVEX Shelyak prototype on a table, with probably the largest CMOS sensor available adaptable to this spectrograph: the Sony IMX294CJK on a ASI294MC Pro camera. Across the spectrum, the sensor has 4,144 pixels of 4.63 microns, or a linear length of 19.2 mm.

With such a detector and by equipping UVEX with a 300 l/mm grating (here blazed at 500 nm), it is possible to capture in a single exposure the entire visible and near infrared spectrum accessible to this type of sensor. I used UVEX at f / 8 behind a Barlow Astro-Physics 2X and with a 32 micron slit. The spectral domain come here from 385 nm to 990 nm in one shot.

The full captured spectrum (the continuum is rectified, i.e. normalized to unity to facilitate display):


Image

Les couleurs sont directement issues de la matrice de Bayer de cette caméra couleur (le traitement est fait entièrement avec ISIS, onglet CFA, commandes L_ADD, L_EXPAND, l'outil continuum). La partie infrarouge est colorée en violet car les pixels R, G, B ont tous une sensibilité dans l'IR.

Un spectre semblable en ajoutant un filtre d'ordre orange pour avoir le vrai spectre IR :

The colors come directly from the Bayer matrix of this color camera (the processing is done entirely with ISIS, CFA tab, L_ADD, L_EXPAND commands, the continuum tool). The infrared part is violet colored because the R, G, B pixels all have a sensitivity in the IR.

A similar spectrum by adding an orange order filter to get the true IR spectrum:


Image

En convertissant en N&B ces spectres peuvent êtres mieux détaillées :

A grey color version for more details:

Image

Image

L'absence de chromatisme de UVEX fait ici merveille - tout est net sur un très large domaine spectral.
On notera q'un capteur couleur permet de faire de la bonne spectrographie. Malheureusement l'algorithme CMED pour réduire le bruit des CMOS ne peu pas être utilisé à cause de la matrice de Bayer. Mais il faut noter une très bonne nouvelle : la toute nouvelle caméra ASI294MM (ou équivalent chez QHY) intègre la version noir et blanc de ce capteur (qui ce caractérise par un très haut rendement quantique). S'en égaler une ASI6200MM (16 bits, pas de AmplGlow), pour qui peu dépenser 1000 euros dans une caméra CMOS, ce détecteur est un choix intéressent pour la spectrographie d'aujourd'hui.

UVEX's lack of chromatism works wonders here - everything is sharp over a very large spectral range.
It will be noted that a color sensor makes it possible to make good spectrography. Unfortunately the CMED algorithm to reduce CMOS noise cannot be used because of the Bayer matrix. But there is very good news: the brand new ASI294MM camera (or QHY equivalent) integrates the black and white version of this sensor (which is characterized by a very high quantum efficiency). The camera do not equal ASI6200MM (16 bits, no AmpGlow), but for 1000 euros, this detector is an interesting choice for today spectrography.


Christian Buil
etienne bertrand
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Re: UVEX and large color CMOS camera

Post by etienne bertrand »

C'est une merveille ton spectre !!
Tu penses que l'on pourra faire des spectres basse resolution de 3800A à 9900A si le capteur suis ?
Christian Buil
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Re: UVEX and large color CMOS camera

Post by Christian Buil »

Mais ce que je présente là est de la basse-résolution en fait, disons vers R=700 à R=800 pour fixer les idées. J'utilise un réseau de 300 traits/mm qui est actuellement la configuration les moins résolvante sur UVEX. On prévoit de tester un 150 t/mm pour les objets très faibles.

Christian
etienne bertrand
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Re: UVEX and large color CMOS camera

Post by etienne bertrand »

Ok ce que je voulais dire c'est que ce qui me plait bcp c'est que sur 1 image on peut avoir la série de Balmer + la série de Paschen ! je trouve ça remarquable.
Pour faire un travail avec des scolaires ou pour le suivis de Be par exemple c'est vraiment génial !
Donc si je te suis il faudra l'UVEX + 300mm pour être résolvant + ASI294MM Pro
Michel Verlinden
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Re: UVEX and large color CMOS camera

Post by Michel Verlinden »

Bonjour Christian,
Merci pour ce test supplémentaire. Quelques questions:
1) Le spectre semble plus large d'un côté que l'autre, quelle en est la raison ? Keystone ? Effet de géométrie lié à la configuration optique ?
2) Lorsque je tourne la manette de mon prototype, le spectre se décale en hauteur. Il est bien centré seulement de 4300 A à 5800 A par rapport au capteur.
Est-ce un défaut d'usinage ou une situation inévitable ? j'utilise un réseau de 600 ou 1200 tr/mm.
2) Tu a utilisé une fente de 32 µm, plus large que dans de nombreux autres tests.
Est-ce pour récupérer du flux dans le proche UV, à cause de la présence de la barlow, ou pour d'autres raisons ?
3) Sur les images que tu nous montres, observe-tu une augmentation de l'astigmatisme ou/et de la coma en ajoutant la barlow ?
Amicalement,
Michel
Christian Buil
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Re: UVEX and large color CMOS camera

Post by Christian Buil »

Michel,

Tu es un fin observateur Michel... oui le spectre est plus large à gauche qu'a droite est c'est un pur effet de Keystone que l'on voit là. Donc c'est bien la géométrie de l'optique, et cela ce voit bien sur d'autant mieux que le spectre est large.

Ton décalage vient du fait que les traits du réseau ne sont pas parallèles aux lignes du capteur. C'est surement un problème dans le support réseau. Pas facile à traiter si c'est cela. Le mieux est de tourner la caméra pour que l'axe du spectre soit horizontal, puis ensuite, d'orienter la fente. Comme tu l'a très bien remarqué il faut ce fier à la partie centrale du spectre sur l'axe Y (la présence d'une poussière est une bonne aide si tu a la change d'en avoir une à cet endroit), car le Keystone peut être piégeant si tu de réfère au bord haut ou bas du spectre.

Oui je suis passé à 35 microns pour sentir un peu les choses, j'ai visé avant tout la faiblesse des objets dans mon test actuel. Je travaille aussi avec une Barlow sur un télescope à de 250 mm f/4, et j'ai voulu ne pas prendre de risque avec le chromatisme dans l'UV. D'une manière générale, au dessus de 300 mm de diamètre à f/8 - f/10, je pense qu'une fente plus large que 23 microns est nécessaire (pour le flux bien sur). C'est un peu le talon d'Achille de UVEX : pas possible d'utiliser des télescopes très ouverts, genre f/5.

Non, la Barlow est plutôt neutre, et je suis même agréablement surpris de la qualité (actuellement j'utilise la Astro-Physics, j'espère pouvoir tester la APM, ou voir si une chose ce fabrique du coté Shelyak avec verre ED, mais c'est du long terme) - sauf bien sur en dessous de disons 390 nm (dommage). Mais cela dépanne les utilisateurs de télescopes très ouverts (comme moi en ce moment) et par ailleurs l'IR est très bien.

Avec cette configuration, voir l'image du spectre du quasar quadruple J014709_463037 (dit Parachute , voir ce fil
http://www.spectro-aras.com/forum/viewt ... 3&start=10) :

Image

mais avec une caméra ASI294MC en panne en fait (!) : instabilité du signal d'offset, mauvaise correction du dark... Faut voir aussi que dans le bleu, 1 pixel sur 4 est actif en fait, ce qui est un gros déficit (idem dans le rouge). En plus, il y a la pollution lumineuse, mais je connais bien ! Le spectre est vilain, malgré 6x900 secondes de pose, même en essayant de retirer le fond de ciel :

Image

Ce serait bien différent avec la version N&B de cette caméra (et en état de marche). C'est à suivre.

Christian
Michel Verlinden
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Re: UVEX and large color CMOS camera

Post by Michel Verlinden »

Christian,
Tu as tout de même obtenu le premier spectre en caméra couleurs de ce quasar ?
Merci de ton analyse sur l'UVEX. Un léger défaut de parallélisme entre la fente et les traits du réseau peut-il aussi nuire gravement à la qualité des spectres UVEX (forme des raies, résolution, contraste, luminosité du spectro) ?
Amicalement,
Michel
Christian Buil
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Re: UVEX and large color CMOS camera

Post by Christian Buil »

Michel, je dirais q'avec une erreur d'angle de 0,5 à 0,7° (ce qui commence a être une grosse erreur bien visible dans l'image), il n'y a pas vraiment de soucis. Donc il y a une certaine tolérance. Pour des angles plus forts, il y des risques d'accroissement de l'incertitude de mesure, notamment avec l'étalonnage spectral. ISIS est un peu fragile lorsque les erreurs d'angles sont fortes, il faut se méfier. Il faudrait que je rende cela plus robuste, mais la règle demeurera toujours d'avoir les choses bien orthogonales.

Avec le même setup qu'avec la caméra ASI294MC, le quasar quadruple, fait la nuit dernière, mais avec une caméra ASI183MM cette fois, donc Black and White, avant le retrait du ciel :

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après le retrait du ciel :

Image

Le profil spectral :

Image

et une image du setup, avec UVEX équipé d'une Barlow :

Image

Christian Buil
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