QHY174GPS

「この取り組みは、6か月、3機の宇宙船、24台の携帯型地上望遠鏡、そしてNASAのSOFIA航空機搭載天文台にわたる、天文学史上最も困難な恒星食観測でしたが、やり遂げました！」と、SwRIのニューホライズンズ主任研究員アラン・スターンは述べています。

http://www.boulder.swri.edu/MU69_occ/july17.html

https://www.nasa.gov/feature/new-horizons-deploys-global-team-for-rare-look-at-next-flyby-target

https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-new-horizons-team-strikes-gold-in-argentina

はじめに

QHY174GPSカメラは、1/1.2インチのSONY IMX174CMOSセンサー（グローバルシャッター、5.86µmピクセル、138FPS@1920*1200、高QE 78％、低リードノイズ3-5e-）を採用しています。掩蔽、日食、流星、およびすべてのフレームで観測の時刻と場所を高精度に記録する必要があるその他の科学撮影に有用です。

QHY174GPSには、GPS衛星から受信した原子時計信号に同期できる独自の内蔵GPSモジュールが搭載されています。QHY174GPSは、地球上のどこでも露光時間の開始と終了を1usの精度で記録できます。QHY174GPSは、NASAのニューホライズンズチームに選ばれ、2017年の夏にMU69の掩蔽の撮影に成功しました。QHY174M-GPSは、周囲温度より-45C低い二段式TE冷却を備え、加熱光学窓とセンサーチャンバー用の取り外し可能な乾燥剤プラグを含む完全な防湿対策を施しています。QHY174には、アンプグロー防止機能も搭載されています。長時間露光においてIMX174センサーのアンプグローを大幅に低減できます。

QHY174M-GPSは、グローバルシャッター露光の開始時刻と終了時刻をマイクロ秒精度で記録します。例えば、世界中のどこにでも設置された2台のQHY174カメラが、マイクロ秒単位で正確な同じタイムベースを持つことができます。露光の開始時刻と終了時刻を保証するために、QHY174には、1マイクロ秒精度の内蔵LEDパルス校正回路が搭載されています。

グローバルシャッター

ほとんどのCMOSカメラで使用されているローリングシャッター技術とは異なり、グローバルシャッターは画像領域全体の露光時間が均一で、正確に同時に開始および終了することを保証します。このタイプのシャッターは高精度アプリケーションに最適です。高速移動物体や大気の揺らぎに対して、グローバルシャッターは歪みのない画像を生成し、高画質を実現します。

ダブル動作モード

マスターモード：マスターモードでは、カメラはフリーランニングで動作し、内蔵の10MHz GPS同期クロックがシャッターの開閉時間を測定・記録します。

スレーブモード：スレーブモードでは、目標の開始時刻と2フレーム間のインターバルを入力できます。例：異なる場所（数千キロ離れている場合もあります）にある3台のカメラに、2016.3.9.UTC 14:00:00.000000 に露光を開始させ、その後 0.100000 秒間隔で露光を続けさせたい場合。これらの値を入力すると、3台のカメラはその時刻まで待機し、同時にビデオ録画を開始します。例：

2016.3.9 UTC 14:00:00.000033

2016.3.9 UTC 14:00:00.100033

2016.3.9 UTC 14:00:00.200033

2016.3.9 UTC 14:00:00.300033

（0.00033はCMOSシャッターのグローバルディレイです）。

タイムスタンプやその他のGPS情報は画像に埋め込まれます。ソフトウェアがリアルタイムでデコードし、左側に情報を表示します。  データは埋め込まれているため、元の画像を保持する限り、失われることはありません。

仕様

曲線

参考ファイル

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ユーザーガイド

開始前: 「オールインワン」パックをインストール

開始前: 入力電圧の要件

カメラには、11 V から 13.8 V の入力電圧が必要です。入力電圧が低すぎると、カメラが動作しなくなったり、TEC 電力の割合が高いときに再起動したりして、電源に負担がかかる可能性があります。そのため、カメラに届く入力電圧が十分であることを確認してください。12 V が最適ですが、非常に長い 12 V ケーブルや細い導体のケーブルは、電源とカメラの間で電圧降下を引き起こすのに十分な抵抗を示す可能性があることに注意してください。式は次のとおりです: V(降下) = I × R(ケーブル)。非常に長い 12 V 電源ケーブルは使用しないことをお勧めします。12 V AC アダプターはカメラの近くに配置することをお勧めします。

最初に12Vの電源を接続し、次にUSB3.0ケーブルでカメラをコンピューターに接続します。カメラをコンピューターに接続する前に、カメラが電源に接続されていることを確認してください。そうしないと、カメラが認識されません。初めてカメラを接続すると、システムが新しいデバイスを検出し、ドライバーを探します。「Windows Updateからドライバーを取得しない」をクリックしてオンライン検索手順をスキップすると、コンピューターが自動的にローカルでドライバーを見つけてインストールします。5IIISeriesドライバーを例にとると（下図参照）、ドライバーソフトウェアが正常にインストールされると、デバイスマネージャーにQHY5IIISeries_IOが表示されます。

入力電圧が11.5Vより低いと、デバイスが正常に動作できなくなりますのでご注意ください。

「オールインワン」システムパックをインストール

オールインワンパックは、PoleMasterおよびいくつかの製造中止となったCCDカメラを除く、ほとんどのQHYCCDモデルのみをサポートします。

ダウンロードページ: https://www.qhyccd.com/download/

ビデオチュートリアル: https://www.youtube.com/embed/mZDxIK0GZRc?start=1

• オールインワンパッケージのコンテンツのほとんどはサードパーティ製ソフトウェアをサポートするプラグインであるため、使用したいサードパーティ製キャプチャソフトウェアは、オールインワンパッケージの前にインストールしておく必要があります。そうしないと、プログラムがエラーを報告します。
• オールインワンパッケージの内容：
  • システムドライバー、カメラの動作に必要であり、インストールする必要があります。
  • WDMブロードキャストドライバー。これはOBSやその他のライブソフトウェアにライブ信号を提供できます。ライブショーを開くなどのニーズがある場合にインストールできます。
  • EZCAP_QT。これはQHYCCDによって開発され、QHYデバイスのテストやアップデートの管理に使用できます。そのため、EZCAP_QTをキャプチャに使用しない場合でも、インストールをお勧めします。
  • Ascomドライバー、これはAscomで使用されるカメラに必要なものです（Ascomの最新バージョンは6.6です）。
  • Ascom CFWドライバーの2種類 は、フィルターホイールを制御する2つの方法に対応しています：USB制御とカメラシリアル制御です。フィルターホイールをお持ちの場合は、両方のドライバーをインストールすることをお勧めします。
  • CP210X_VCP はシリアルドライバーです。一部のコンピューターにはドライバーが付属していますが、ドライバーがないコンピューターではフィルターホイールの制御ができない場合があります。
  • サードパーティソフトウェア用SDK: 使用したいソフトウェアに応じて、対応するSDKを選択してインストールするだけです。使用しているソフトウェアが32ビットか64ビットかを確認し、適切なSDKを選択することをお忘れなく。
  • SHARPCAP もパックに含まれています。32ビットまたは64ビットのいずれかを選択してインストールできます。これはSHARPCAPによって承認されています。
  • QT LIB は、互換性の低い一部のコンピューターで64ビットソフトウェアが正常に実行されることを保証するプラグインです。
• 安定版とベータ版の違い： ベータ版は最新バージョンであり、最新製品を優先的にサポートします（安定版はまだそれらと互換性がない場合があります）。また、最新の最適化された機能の一部を備えていますが、実験的な機能です。安定版はベータ版より古いですが、より安定しているため、最新製品を使用していない初心者にお勧めです。
• オールインワンパッケージのインストール中は、カメラをコンピューターに接続しないでください;  インストールがすべて完了したら、コンピューターに接続してください。

ソフトウェアを接続

ソフトウェアを使用する前に、冷却カメラを12Vの電源に接続し、USB 3.0データケーブルでコンピューターに接続していることを確認してください。非冷却カメラの場合は、12Vの電源は必要ありません。

注意： 可能であれば、SharpCAP x64、N.I.N.A x64などの64ビットソフトウェアを推奨します。特に16ビットカメラを使用する場合に有効です。

EZCAP_QT

EZCAP_QTはQHYCCDが開発したソフトウェアです。このソフトウェアは、QHYCCDのディープスカイカメラ向けの基本的なキャプチャ機能を備えています。

EZCAP_QTを起動します。メニューの「Connect」→「Camera」をクリックします。カメラが正常に接続されると、EZCAP_QTのタイトルバーにカメラのファームウェアバージョンとカメラIDが以下のように表示されます。

「Camera Settings」の「Temperature Control」をクリックして、CMOSセンサーの温度を設定します。「Auto」をオンにして目標温度を設定できます。例えば、ここでは目標温度を-10Cに設定しています。CMOSセンサーの温度はすぐにこの温度まで下がります（約2～3分）。冷却をオフにしたい場合は、「Stop」を選択します。温度ではなくTECパワーのみを設定したい場合は、「Manual」を選択し、TECパワーの割合を設定します。

「プレビュータブ」を使用してプレビューし、フォーカスツールを使用してフォーカスを合わせます。次に「キャプチャタブ」を使用して画像をキャプチャします。

SharpCap

SharpCapを起動します。上記のソフトウェアとドライバーが正常にインストールされている場合、ソフトウェアの読み込み後、約3秒でビデオ画像が自動的に表示されます。ソフトウェアウィンドウの左下隅にフレームレートも表示されます（下図参照）。

カメラを接続する前にSharpCapを既に起動している場合、カメラを開くには、メニューバーの「カメラ」をクリックし、デバイスを選択します。

オフセット調整。カメラを完全に遮光した場合（つまり、ダークフレームを撮影するような場合）、画像が実際にはゼロになっていないことに気付くことがあります。これにより、画像のコントラスト品質が低下することがあります。オフセットを調整することで、より良いダークフィールドを得ることができます。これは、下図のようにヒストグラムを開いて確認できます。

16ビットの画像モードに入るには、「RAW16」モードを選択します。

「LX」モードを選択すると、露出設定範囲を拡大し、長時間露光を行うことができます。

冷却デバイスを12V電源に接続すると、温度制御回路が作動します。下図の設定を調整することで、CMOS温度を制御できます。基本的には、「クーラーパワー」を調整するか、「自動」をクリックして「目標温度」を設定することで、CMOS温度を制御できます。CMOS温度は、ソフトウェアウィンドウの左下隅にも表示されます。

ASCOM対応ソフトウェア（例：MDL）

ASCOMドライバーを使用すると、ASCOM標準をサポートする多くのソフトウェアパッケージでデバイスを使用できます。使用するのは Maxim DL 以下は例ですが、The SkyX や ASCOM をサポートする他のソフトウェアパッケージでも同様の手順が使用されます。

まず、ASCOM ドライバーをロードしただけでなく、ASCOM から ASCOM プラットフォームをダウンロードしてインストールしていることを確認してください。ドライバーとプラットフォームの両方がインストールされたら、MAXIMDL を起動します。以下の手順に従ってセットアップを完了してください。次に、Connect をクリックしてソフトウェアに入ります。

BroadCast WDM カメラドライバー

QHYCCD BroadCast WDM Cameraは、QHYCCDカメラのビデオブロードキャスト機能をサポートするブロードキャストドライバーで、ビデオ画像を他のターゲットソフトウェアに送信するニーズに対応します。例えば、sharpcapを使用してWDM対応カメラを接続し、sharpcapに表示されたビデオ画像を他のWDM対応ソフトウェアに送信して表示することができ、オンラインビデオブロードキャストアプリケーションに適しています。

インストール方法：

AllInOneインストールを実行し、BroadCast WDM Cameraオプションをチェックします。

インストールプロセスが完了したら、コンピューターを右クリックしてデバイスマネージャーを開き、イメージデバイス名がQHYCCD BroadCast WDM Cameraであることを確認します。これでインストール成功です。

機能を有効にする：

通常、SharpCapはカメラを放送端末として接続するために使用されます。カメラを接続した後、ライブ放送を開始するには「ライブ放送を有効にする」スイッチをオンにする必要があります。

一般的な対応ソフトウェア（つまり放送受信機）には、UFOCAPTURE、HANDYAVI、QQビデオ機能などがあります。

AMcapテスト効果図：

HANDYAVIテスト効果図：

UFOCAPTURE テストレンダリング:

注意事項:

現在、Windows システムのみ対応しています。

現在、SDK は 16 ビットには対応していません。

カラー画像には RGB24 モードを選択する必要があります。選択しないと、画像がグリッド状に表示されます。

付録：外部トリガーモードマニュアル

グローバルシャッターを搭載した以下のカメラに対応しています。

高度な制御ツールのダウンロード：

キャプチャソフトウェアとしてSharpcapソフトウェアを使用してください。外部トリガーモード設定ソフトウェアとしてQHYCCD Advanced Toolsを使用してください。

1.SharpCAPを実行すると、ライブビデオが表示されます

2. 高度な制御ツールを実行します。「SDKAPI_MODE」を確認し、「Coonect」をクリックします

モード 1：ハードウェア外部トリガー。 露光時間は外部パルス幅に依存します

Trig Input Souce ドロップダウンで、Trig Input Pin Direct を選択します。これは、トリガー入力ソースをカメラの外部トリガー入力ポート（光絶縁、RCA金メッキプラグ）にすることを意味します。Trig Controller Source でいずれかを選択します（このモードでは選択は意味を持たないため、どれでも選択してください）

TRIG MODE ONボタンを押します。sharpCAPソフトウェア内のビデオ画像が停止することがわかります。カメラは外部トリガー待機状態に入りました。フォトアイソレーションを介して入力ポートをトリガーし、ハイレベルを入力します。画像が1フレームをキャプチャし、ハイレベルの持続時間が長いほど、画像の露光時間が長くなることがわかります。このモードでは、露光時間はハイレベルの持続時間に等しくなります。

モード 2：外部ハードウェアトリガー、露光時間はソフトウェアで設定

図を押して設定します。Trig Input SourceでXTRIG CONTROLLERを選択し、Trig Input PhaseをRise Edgeに、Trig Controller Controller Enable SourceでTrig Controller by Hardwareを選択します。次に、露光時間（例：50ms）を入力します。その後、TRIG MODE ONボタンをクリックして、モードと露光時間の設定を完了します。

光電絶縁の外部で入力インターフェースをトリガーすることにより、短いハイレベルが入力され、SHARPCAP内の画像にフレームがキャプチャされます。入力が一貫して高い場合、カメラはより長い露光時間の設定下で撮影を続けることに注意してください。連続撮影を避けるために、入力トリガーのハイレベル時間は短く、例えば 1 ms

モード 3：ソフトウェア外部トリガー、露光時間はソフトウェアコマンド間隔によって決定されます

このモードでは、ソフトウェアが露出開始命令を送信し、その後遅延を待ちます。次に露出終了命令を送信します。ソフトウェア制御によるトリガーが可能です。露出時間は、開始命令と終了命令の間の時間に等しくなります。以下の設定に従ってください。設定後、TRIG MODE ONをクリックして命令を送ります。次に、Software Register Trig Testボタンをクリックして撮影を確認します。露出時間を変更するには、露出時間ボックスの値を変更するだけでよく、TRIG MODE ONをクリックする代わりに、RegisterSoftware Trig Testボタンをクリックします。

モード 4：ソフトウェア外部トリガー、露出時間はソフトウェアで設定

モード 3 では、露光時間の安定性と精度に問題があります。その理由は、上位コンピューターから送信される2つの命令の時間間隔がそれほど正確ではなく、CPUの遅延やビジー状態などの要因の影響を受けるためです。そのため、モード 4 も用意されています。以下に示すようにパターンを設定してください。

このモードでは、露光時間はソフトウェアによって設定され、カメラ内部のハードウェアによって実行されます。上位マシンが露光を開始および終了する2つのコマンドの間隔によるものではないため、露光時間は正確で再現性が非常に優れています。上位マシンは、露光開始命令と露光終了命令を発行するだけで済みます。2つの命令の間隔はできるだけ短くしてください。たとえば、約 1 ミリ秒です。カメラは、コマンド間隔ではなく、ソフトウェアで設定された露光時間に従って露光されます。

モード 5: 外部ハードウェアトリガー、連続撮影

このモードでは、外部トリガーによる連続撮影が可能です。カメラはトリガー信号が送られるまで待機し、トリガー信号が送られると連続撮影を開始します。露出時間はソフトウェアで設定します。

以下の図に従って設定してください。設定後、TRIG MODE ONボタンを押してカメラを待機状態にし、光学的に絶縁されたトリガー入力から高レベルのパルスを入力して、カメラによる連続撮影をトリガーします。（注意：露出時間が短い場合、QHY174は機能せず、露出時間が長くなります。）次の待機状態に入るには、TRIG MODE ONをクリックしてカメラを待機状態に戻し、次の外部トリガーパルスを待ちます。

モード 6：ソフトウェア外トリガー、シーケンス撮影

Mode 5と同様に、トリガーソースは外部ハードウェアからソフトウェア制御に入力されます。図を押して設定した後、TRIG MODE ONをクリックするとカメラが待機状態になります。このとき、Software Register Trig Testボタンをクリックすると、スタート信号の後に連続撮影が開始されるのが確認できます。

追加説明：

SHARCAP ソフトウェアには、右側のメニューバーにランダムな横縞ノイズ低減機能があります。グローバルシャッターの CMOS（例：174）では、高ゲイン時にランダムな横縞がより顕著になります。この列を適宜調整できます。下の画像を比較すると、オン/オフの効果はなく、違いが確認できます。