Camera Artemis 11002 et les inconvenient de l'absence d'un obturateur mécanique.
Artemis camera 11002 and mechanical shutter-less effects

Cette camera est intéréssante a plus d'un titre : elle est compacte, moins chère que ses concurentes, elle integre un grand CCD KAI-11002 (24x36mm). Le fait que ce CCD soit interligne, permet de s'affranchir du très couteux obturateur mécanique (et de la place qu'il prend)... mais ce shutter electronique, intrinsèque à l'architecture du CCD, n'est pas aussi performant qu'un obturateur mécanique : il fuit un peu. Cette page propose un test sur le ciel de cette camera.

Une camera ART-11002 a été montée sur un Intes de 180mm d'ouverture F/10 (1800 mm de focale).
La camera est utilisée sans filtre : elle ne comporte pas de roue a filtre intégrée, ni de capteur de guidage.
Un refroidissement à du CCD à -26°C (temperature exterieur de +11°C) a été obtenu. Pas de givre, ni de buée ont été constatés. Le bruit de lecture de la camera a été mesuré à 12 électrons.
Toutes les images sont acquises en binning 1x1, soit 1.03" par pixel, avec un seeing longue pose cette nuit là de 3.5".

Si on pose 1s sur une etoile de magnitude 0, une trainée verticale est visible (image suivante). Elle est issue de la fuite de lumiere de l'étoile à travers le registre vertical du CCD pourtant couvert d'un masque en aluminium. C'est ce qu'on appelle le defaut de "smearing" et ce processus a lieu uniquement pendant la lecture du CCD. Le KAI-11002 est spécifié comme ayant un smearing de -80 dB, c'est a dire que l'atténuation de l'obturateur électronique est de 10 000.
Cette trainée est donc provoquée pendant la lecture du CCD qui dure 23.4s. Les pixels situés sur les lignes au dessus de l'étoile brillante sont obligés, pour etre lus, de traverser la zone de pixels où se trouve l'etoile brillante. Durant ce passage, il se font contaminer la la lumière de l'étoile, malgré le masque en aluminium.

La "présence" de cette trainée est fonction de la magnitude de l'étoile (ou plus exactement de la densité de photons par pixel), du temps de lecture du CCD (exactement du temps de lecture d'une ligne du CCD), et de la brillance du fond de ciel.

Mais en aucun cas de la durée de la pose :, on poserait 300s, la trainée verticale aurait la même "force".
Seul l'environnement de l'étoile serait affecté par le blooming avec une pose plus longue (et de la diffusion optique)... mais le blooming n'est pas le sujet abordé dans cette page, il s'agit du "smearing" que l'on ne confondra donc pas avec le blooming..

Pose de 1s, étoile de magnitude 0.0, la trainée verticale est visible... elle est modulée par le seeing.

Pose de 60s sans correction de guidage, étoile de magnitude 0.0, la trainée verticale à la même intensité que l'image precedente, sauf que le signal du fond de ciel tend à la faire "disparaitre".

Pour information, en reprenant l'image precedente (60s de pose) avec d'autres seuils de visualisation, le blooming est inexistant... preuve de l'efficacité du dispositif anti-blooming du KAI-11002 !

L'image suivante est une pose de 10s avec une étoile de magnitude 1.25

L'image suivante est une pose de 10s avec une étoile de magnitude 2.87, la trainée verticale n'est persque plus visible et sera facilement noyée dans le fond de ciel lors d'une pose plus longue... (mais peut réaparaitre aprés addition de plusieurs images).

L'image suivante est une pose de 10s avec une étoile de magnitude 3.45, la trainée verticale est imperceptible .... même en vision en négatif... on note aussi une presence du fameux "vertical banding" du KAI-11002, cette camera n'echappe pas non plus a ce phénomène...mais c'est un autre sujet.

Conclusion :
Le fait que cette camera ne presente pas d'obturateur mécanique (electronic shutter) n'est pas un handicap... elle s'en tire trés bien : il faut vraiment avoir des étoiles trés brillantes dans le champ pour observer la trainée verticale "au dessus" de ces dernières. Cette trainée peut être sans conséquences pour certaines application, et facilement retirable avec un tampon duplicateur de n'importe quel logiciel.

Cependant, il ne faut pas oublier une chose : le test présenté ici, a été effectué avec un instrument donné (180mm F/10), si, par exemple, la caméra était montée sur un 500mm F/3.6 avec un seeing de 2 secondes, la densité de lumière par pixel serait beaucoup plus importante ! Un simple calcul donne un facteur 23.6x plus en energie, soit 3.4 magnitude. Dans ce cas, l'effet d'une étoile de magnitude 3.43 avec le 500 mm provoque le même effet avec une étoile de magnitude 0 avec l'intes 180 mm .. donc à méditer...