Caméra d'autoguidage

Au hasard...

Quelqu'un a eu la bonne idée de signaler sur des forums d'astronomie que des caméras de la société Point Grey Research était vendue sur ebay à prix defiant toute concurrence : Le modèle (Firefly MV) est normalement vendu 275$ se retrouve à moins de 30€ !
A ce prix là, difficile de résister à la tentation : j'en ai acheté une pour voir si je pouvais en faire une caméra d'autoguidage - ma vieille Philips SPC couleur nécessitant généralement pas mal de gymnastique pour trouver une étoile guide !

La caméra est arrivée rapidement. Elle a fonctionné en sortie de la boite, le package semblait neuf. La durée de pause est limité à 800ms, ce qui reste modeste, mais fait déjà 8 fois plus que la SPC... Par contre le bruit semble trés élevé. J'ai donc cherché à optimiser d'abord ce point, avant de la lancer à l'assault du ciel !

La caméra, une fois démontée

Halte au bruit...

La caméra étant trés bruitée, elle ne semblait pas adaptée pour des pauses relativement longue (la seconde), et donc à l'autoguidage. C'était en tout cas les avis que j'avais vu avant de l'acheter. Mais je suis tetu - et je n'ai risqué que 35€ - donc j'essaye quand même ! Au pire, je m'initierais plus tard à la photo planétaire avec !
J'ai d'abord fait des relevés de bruit sur des images dark, de manière à évaluer les performances thermique du boitier dans différentes conditions. Le moins que l'on puisse dire est qu'elle n'est pas avantagée par son boitier standard:

Comparaison du bruit de la caméra, en fonction de son montage dans le boitier
Le graphique montre la deviation standard des images darks, que je pense être représentative du bruit thermique. L'ajout d'un radiateur accollé au circuit imprimé offre déjà un gain appréciable (30%); mais l'ajout d'un ventillateur change carrément la donne, avec un bruit divisé par presque trois !

J'ai fait ces tests avec un assemblage rapide, en approchant simplement un ventillateur du circuit, ...

Transformation du boitier

J'ai récupéré d'un kit de refroidissement de carte mère, un radiateur de 3cm par 3cm. Celui-ci est suffisement petit pour tenir sur les principaux chipset, sans dépasser des coté du boitier. J'ai donc découper le boitier de manière à laisser resortir le radiateur à l'arrière du boitier.

Pour coller le radiateur au circuit intégré, j'ai utilisé de la pate thermique et des elastiques. La pate thermique assure un contact avec les principaux chipsets, les élastiques assurent le maintient. Je ne vouler pas coller avant d'être sûr de mon montage...

La caméra avec son nouveau radiateur

Par chance, j'ai également trouvé (plus tard) dans du vieux materiel informatique, un ventilateur de 3cm x 3cm, en 12V. Il est un peu mou, et ne donne pas d'aussi bon résultat que dans mes tests (ses darks sont à 0,080). Mais je pense que les 20% restant ne seront pas décisifs sur le ciel ! Si le bruit double tout les 6°C, un écart de 20% correspond à un changement de température de moins de deux degrés...

Problèmes logiciels

En plus d'être bruitée, la caméra ne fonctionne pas trés bien avec PHD Guiding. Le mode 16 bits n'était pas dispo et nécessitait d'utiliser du 8bits (on perd 2 bits en sensibilité, soit un facteur 4, plus d'une magnitude !), et les temps de pause de la caméra n'étaient pas appréciés de PHD qui aime les chiffres rond... Tout ceci serait éliminatoire pour une caméra de guidage !
Heureusement, Point Grey Research fourni un SDK bien documenté ! J'ai donc programmé un driver ASCOM réglant ces problèmes ! c'était une bonne occasion d'apprendre comment fonctionnait le tout !
Le driver permet d'utiliser la caméra en 16bits, à la résolution maximale du capteur, avec un temps de pause un peu allongé (0,956ms) et gère l'empilement de plusieurs images de manière à satisfaire phd guiding !
Le driver fonctionne en 32 bits, mais pas en 64 bits. Si quelqu'un veut s'y essayer, je pense qu'il n'y a qu'a recompiler avec visual studio en 64 bits, mais je n'ai pas ça à la maison...

Et c'est parti

Les premiers tests de ma caméra améliorée sont sans appel, j'ai beaucoup gagné en sensibilité par rapport à la SPC ! L'absence de matrice de bayer et de compression JPEG sont aussi un gros gain, avec des étoiles beaucoup plus nettes.
D'ailleurs, je n'avais jamais utilisé le 640x480 pour guider avec la caméra Philips, car elle n'était pas assez sensible et trop bruitée. C'est du passé !

Comparaison dans PHD SPC900 (première photo) vs Firefly MV (seconde photo) sur un champ de la Grande Ourse. la SPC900 était pourtant configurée en 320x200 ce qui améliore sa sensibilité...
J'ai pu tester ce week-end avec de vrais clichés (dans le Cygne). Le résultat fut encore plus probant - peut être la température de 12°...
Le moins que l'on puisse dire est que je ne manque plus d'étoiles guides ! C'est même plutot l'inverse, il faut que je choisisse !
Et le guidage est bien plus précis : pendant la calibration, l'étoile bougeait régulièrement de 0.4 pixels à chaque pas : la position de l'étoile était donc déduite à moins de 0,1 pixel par PHD ! voilà de quoi assurer un bon guidage !

J'envisage maintenant de programmer un soft qui fasse tout seul les mosaiques : si il n'y a plus besoin d'intervention pour trouver une étoile guide, il pourra passer d'un champ à l'autre automatiquement !