TEST DE LA CAMERA VIDEO WATEC 120N
dans la perspective d'applications en autoguidage et pour l'observation d'occulations d'astéroïdes

Click here for an English version

La caméra testée est le modèle Watec 120N (Version CCIR) équipée d'un CCD Sony ICX-418ALL (1/2"). La spécificité de cette est caméra est d'autoriser l'équivalent de poses longues, jusqu'à 10 secondes environ, en accumulant de nombres trames vidéo successives (jusqu'à 256). La caméra a été testée le 18 novembre 2005 dans l'observatoire urbain de l'auteur (Castanet, proche de Toulouse), en période de pleine Lune (la magnitude limite à l'oeil était de 3 environ). La température extérieure était de 4°C. La caméra était connectée à l'ordinateur au travers d'un numériseur (grabber) GrabBeeX USB2. Le logiciel Iris est utilisé pour l'acquisition (mode monocoup, pas d'AVI) et le traitement.

De gauche à droite, la WAT-120N, la WAT-902H2, la WAT-902H.

Le champ observée est bien une région photométrique bien connue dans l'amas ouvert M67 (le "dipper asterism"), voir
- M. Joner & B. Taylor, PASP 102, 1004 (1990)
- C. Chevalier and S.A. Ilovaisky, A&AS, 90, 225, (1991)

Aucun filtre spectral est utilisé, aussi les résultats n'ont pas une valeur photométrique rigoureuse. Ils sont seulement représentatif de la magnitude limite dans la perspective d'observer des occultations d'étoiles par astéroïdes ou de réaliser de l'autoguidage sur objets faibles.

L'amas ouvert Messier 67. Le "dipper asterism" est près du centre du champ. Le nord est en haut.
L'image a été obtenu avec un lunette Takahashi DSQ-106 (diamètre de 10,6 cm) et une caméra vidéo Watec 120N.
Il s'agit de l'addition de 10 images individuelles posées chacune 10.24 s (mode interne d'accumulation de 256 trames).
L'addition et faite après avoir soustrait à chacune d'elle une image du maître du signal d'obscurité.
Le gain de la caméra est réglé au point milieu du bouton.

Détail de la zone photométrique de M67. La magnitude V de quelques étoiles est indiquée.
Image acquise avec un télescope Celestron 11 (diamètre de 28 cm) à F/10 et une caméra Watec-120N.
Addition de 3 images posées chacune  5,12 secondes (mode interne 128 trames).

Les images ci-dessous montrent le champ de M67 en fonction du temps de pose. Elles ont été prise avec un Celestron 11 au foyer F/10. Le gain est réglé sur la position maximale (HI). Le signal thermique est soustrait de chaque image (la carte maître du signal d'obscurité est la somme médiane de 20 images individuelles exposée avec le même temps d'intégration que l'image à corriger). Le seeing était très mauvais durant l'observation, de l'ordre de 5 à 6 seconde d'arc. Seule la meilleure image des séquences acquises est présentée ici.

Une seule trame exposée 10,24 secondes (256 accumulations interne)

La table suivante résume la magnitude limite trouvée en fonction du temps de pose. La magnitude raisonnable est la magnitude de limite de détectabilité à laquelle on a soustrait 1,5 (une magnitude requise pour observer avec une assez bonne précision une occultation ou réaliser un bon autoguidage).

WAT-120N au foyer d'un télescope Celestron 11 (D=28 cm)

La même table, mais pour une observation avec une lunette FSQ-106 :

WAT-120N au foyer d'une lunette FSQ-106 (D=10.6 cm)

Comparison entre la Watec 120N et la Watec 902H / Watec 902H2

La WAT-902H et la WAT-902H2 (supreme) sont des caméras vidéo haute sensibilité. Le flux vidéo est celui classique des caméras de ce type.

Les images ci-après montrent le champ de M67 observé avec la Watec 902H et la Watec 902H2 au foyer du Celestron 11 :

Première conclusion : le gain automatique en position maximale n'est pas une très bonne idée en observation du ciel profond avec ce type de caméra (pour des réglages identiques, les caméras 902H et 902H2 ont des performances tout à fait similaires - l'écart de prix ce justifie bien peu).
Seconde conclusion : la détectabilité de la WAT-902H et celle de la WAT-120N sont très proches si cette dernière caméra est réglée sur un temps de pose de 0.08 seconde, voir les images ci-après :

A propos de l'observation du "ciel profond"

Correction du signal thermique

Somme médiane de 10 images individuelles exposées chacune 10,24 s (mode interne 256 accumulations - réglage du gain à mi-course).
Noter la présence d'une trame verticale parasite et de pixels chauds. Cette image est l'image maître du signal d'obscurité (image dite du dark).

Le responsable du tramage vertical fixe est probablement le grabber utilisé car le phénomène est indépendant du gain donné à la caméra (donc probablement externe à celle-ci). Pourtant la qualité du numériseur est essentielle pour le résultat final. Certains dispositif sont meilleurs que d'autres. Le type d'interface avec l'ordinateur peut avoir son importance (USB ici, mais on trouve des cartes PCMCIA pour la numérisation (grabber IMPERX par exemple). Certains camescope avec entrée S-Vidéo peuvent aussi être employés.

Le modèle de grabber utilisé pour les présents tests.

Certains exemplaires d'un même modèle ont même des performances différentes, comme le montre les images suivantes réalisées avec 3 exemplaires du GrabBeeX USB2 (les défauts semblent impressionnant, mais il faut noter que la non uniformité ne représente qu'une variation de 1 pas de quantification, avec un écart type de 0,4 ADU). Ces images sont la somme de 20 trames successives :

Note important

Positionner toujours le bouton GAMMA du boîtier de commande sur la position OFF. Ceci est nécessaire pour le traitement d'images. Dans le cas contraire, la correction du signal d'obscurité n'est pas effective comme le montre les images ci-après.

La meilleure solution pour atténuer une trame fixe que l'on ne peut supprimer la source est de décaler légèrement le télescope d'une pose à l'autre (technique du diphering). Par simple effet de moyennage, le défaut est corrigé lors de la composition des images (après avoir bien sur registré les images).

Accumulation de 30 x 10,24 s pose diphered. Gain en position milieu.

Si le tramage est définitivement présent dans l'image traitée, un filtrage dans le domaine fréquentiel peut être la solution de dernière chance...

Le boîtier de contrôle de la Watec 120N.

Quelques applications

Autoguidage sur étoiles faibles pour la spectrographie

La caméra WAT-120N est ici utilisée pour centrer et guider une étoile sur la fente d'entrée du spectrographe LHIRES.
Un caméra WAT-902H associée à un téléobjectif photographique est employé comme chercheur électronique.
 

Autoguidage stellaire avec la WAT-120N. La fente d'entrée du spectrographe est le ligne horizontale sombre faiblement visible.

Balayage de la surface solaire
Mode spectrohéliographe de LHIRES

 Retour