Premier essai de l'appareil photo numérique EOS Canon 300D en spectrographie

 

Une couverture nuageuse tenace m'a malheureusement conduit à faire les tout premiers essais spectrographiques de mon nouveau APN sur la très faible lumière solaire ambiante.

Le Canon 300D était monté sur un spectrographe de construction personnelle de type Barèges. Equipé d'un réseau Edmund Optic de 1200 traits/mm, d'un objectif collimateur de 135 mm de focale (optique photo Sicor ouverte à 2,8) et d'un objectif de chambre constitué par le zoom Sigma 28-55 vendu avec l'appareil Canon, le spectro était pourvu d'une fente fine (environ 0,3 mm) placé à environ 30 mm de l'entrée du collimateur.

Le spectrographe était fixé au foyer 6,3 d'un télescope Celestron C8. Installé sur une monture allemande le télescope était pointé par l'entrebâillement d'une fenêtre sur une portion de ciel d'un gris à peu près uniforme. Objectif de chambre à 55 mm de focale et à 5,6 d'ouverture. L'APN était réglé sur une sensibilité de 400 ISO. Trois images, posées chacune 0,3 secondes, ont été acquises.

La première surprise vient de l'énormité des images : 3088 pixels sur 2056 pixels ce n'est pas rien !

L'image brute ci-dessous, réduite à 25% de sa dimension, rend assez bien compte de ce que l'on voyait (en beaucoup plus petit !) sur l'écran de contrôle, au dos de l'appareil, après la prise d'image

 

 

Quand au poids des images il est évidemment en rapport avec leur "gigantisme", d'ou une certaine lenteur dans le traitement…. Les PC, même pas trop archaïques, se mettent un peu à "ramer". Mais on dispose en contrepartie d'un très grand champ. Le spectre solaire tient en totalité (à l'aise ..) sur le capteur. L'image, qui s'affiche très rapidement (moins de 3 secondes) après la prise de vue sur l'écran LCD de contrôle, permet de vérifier facilement la qualité de la mise au point (sous réserve d'utiliser la fonction de zoom de l'afficheur). Un autre avantage de cet APN, et non des moindres, tient à la facilité de mise en œuvre : plus besoin d'utiliser une alimentation, un ordinateur, des câbles…. , il est totalement autonome. Mais les accros du portables peuvent continuer, sans problème, à se servir de leur ordinateur pour "piloter" l'APN : un câble et un logiciel adéquats sont livrés avec l'appareil. La réserve en énergie semble confortable, très certainement suffisante pour une nuit d'astro-photo.

L'image ci-dessous permet de se rendre compte de la dispersion spectrale, qui avec le montage utilisé est de 1,36 A/pixel. Il s'agit d'un petite partie d'une image brute non réduite. Le triplet du magnésium (à gauche) et le doublet du sodium (à droite) sont parfaitement résolus. La faible lumière diffusée par le ciel très nuageux, la mauvaise étanchéité à la lumière ambiante du spectro (à améliorer !), mais aussi le codage sur 12 bits du Canon (et non pas sur 15 bits comme sur une Audine) peuvent expliquer la faible dynamique de l'image brute.

 

 

Un traitement très simplifié a été appliqué à une seule des 3 images acquises :

Conversion du format RAW en format JPG sous IRIS (une acquisition directe en jpg "haute qualité", moins gourmande en octets aurait été plus judicieuse, le format RAW étant réservé aux images susceptibles d'être exploitées scientifiquement). Découpe d'un "ruban" horizontal sur le spectre. Redimensionnement du "ruban" à 640 pixels de longueurs et à 100 pixels de hauteur sous Photoshop (image du haut sur le montage ci-dessous). Conversion en FIT avec QuickcamCopy (image du milieu) et passage sous VisualSpec pour la calibration spectrale et l'identification des raies (courbe du bas).

 

La courbe bleu du haut est celle du spectre acquis corrigé de la réponse instrumentale et la courbe du bas correspond au profil spectral d'une étoile de type solaire tiré du catalogue spectral de VisuaSpec.

 

Le courbe ci-dessous correspond au profil spectral brut (sans correction de la réponse instrumentale) du spectre acquis.

La chute après 6200 A (environ) montre la faible sensibilité dans le rouge (et qui plus est dans le proche IR) du capteur C-MOS du Canon D300. Ce détecteur ne semble vraiment pas adapté a un éventuel programme de suivi de la raie H alpha des étoile Be. Pas question de détrôner les capteurs CCD dans cette partie du spectre. Le C-Mos semble bien, également, ne pas aller très loin dans le bleu et le violet : les deux raies du Ca II (à 3968 et 3933 A) ne sont pas visibles.

La courbe de réponse spectrale du montage (et non pas la courbe de réponse de l'appareil Canon qui à été déjà l'objet d'un travail récent de Chrsitian Buil) visible ci-dessous a été tracée par VisualSpec.

On peut remarquer la très bonne réponse dans le bleu (4700-4800), le creux dans le jaune-verdâtre (vers 5600) et la légère remontée dans le jaune-orangé/orange (vers 5800-5900).

Pour aller plus loin que cette modeste "étude" on pourra consulter avec profit les sites de Christian Buil : http://astrosurf.com/buil/us/digit/eval.htm

Et de Daniel Dejean : http://perso.wanadoo.fr/daniel;dejean/bricastro1.htm