Refroidissement de la
QuickCam 
Modifications de P. Ryczek
Modifications de S. Weiller
Modifications d'Orion83
Modifications de J.
Fields
LA solution de Dave
Allmon
Modifications de G.
Honis
Le bruit d'origine thermique empèche à la QuickCam des poses supérieures à environ 4-5 secondes, il faut donc refroidir le capteur CCD de la QuickCam pour tenter un peu de ciel profond. Il existe plusieurs solutions de refroidissement du capteur, glace, Azote, CO2, modules à effet Peltier etc... La solution la moins onéreuse et la plus pratique sur le terrain est sans doute le refroidissement par Module à effet Peltier. Ce sont des modules thermo-électriques, dans lesquels le froid est produit par déplacement d'électrons dans des modules semiconducteurs. Le froid produit du côté endothermique du module s'accompagne d'une augmentation de chaleur du côté exothermique, il faut donc impérativement évacuer efficacement les calories produites à l'aide d'un radiateur surdimensionné, épaulé éventuellement par un ventilateur.
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Le montage qui suit a été réalisé sur une QuickCam Color 2, dont le capteur CCD, un Texas TC236P couleur, a été remplacé avantageusement par un TC237 (le capteur utilisé dans la caméra Kitty 237 de Bernard Dalstein), modèle identique mais noir et blanc (en réalité la doc Texas est fausse, et les broches 5 et 6 sont inversées, soit OUT1 et OUT2, mais cela ne gène en rien le fonctionnement de la QuickCam, les images réalisées le prouvent), plus performant en faible lumière et de meilleure résolution que le capteur couleur (à cause des 3 pixels nécessaires pour former l'image couleur). Attention, il n'est pas possible de remplacer ce capteur sur une QuickCam VC ou pro, leur capteur n'ayant pas d'équivalent noir et blanc. On peut encore trouver des Color 2 aux surplus américains (voir adresses).
TC236P (couleur) |
TC237 (noir et blanc) |
Le but étant d'utiliser tout ce qui peut être récupéré, le bloc d'alu sera réusiné de la façon suivante :

ceci afin de pouvoir insérer au-dessus du doigt fin le capteur CCD, celui-ci étant monté sur un support tulipe modèle Shrink (au pas de 1.78mm, Réf. Radiospares 187-2272, prix 43F)
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Les premiers essais à température ambiante donnent les résultats suivants :
Un premier essai a consisté à prendre deux images dans le noir (Dark), de pose identique de 30 secondes. La première image caméra non-refroidie, soit 34.4°C (ben oui c'est l'été !), la seconde après 10 minutes de refroidissement, soit 10.3°C sur le CCD (alimentation du Peltier en 12V pour une consommation de 3.5A). Les résultats sont les suivants, les deux images noires ont volontairement été éclaircies pour faire ressortir le bruit d'origine thermique :
![]()
A gauche, à 34°C - A droite à 10°C
Les images parlent d'elles-mêmes...
On peut dès lors procéder à des essais grandeur nature sur le ciel profond
Les images qui suivent ont été réalisées à 25km de Paris, en ville, au foyer d'une lunette Fluorite de 102mm à F/D=8. Température sur le capteur : 1.5°C, quelques passages nuageux, turbulence moyenne. Aucun Dark ni Flat n'ont été effectués.
Cliquez sur les images pour les agrandir :
Vous trouverez de nombreuses autres images en mode refroidi dans la galerie.
Désirant pousser la QuickCam dans ses derniers retranchements, des images de nébuleuses et galaxies ont été tentées.
Ces images ont été réalisées depuis le col de Chavade, en Ardèche, à 1300m d'altitude, au foyer de la lunette Fluorite de 102mm à F/D=8. Température sur le capteur : -6°C, ciel bien noir, atmosphère très pure, très faible turbulence. Aucun Dark ni Flat n'ont été effectués.
Conclusion
Les essais réalisés avec cette caméra en mode refroidi sont très intéressants sur tous les objets ponctuels, tels les amas ouverts, globulaires, étoiles doubles ou variables, ainsi que les astéroïdes. Avec la lunette Fluorite de 102mm, la magnitude 13.5 est atteinte sous un ciel clément. En une seule pose de 5 secondes, la magnitude 12 est accessible. On peut donc envisager des travaux avec la QuickCam, comme la surveillance d'étoiles variables ou doubles, astrométrie d'astéroïdes etc...
Néanmoins, il faut se rendre à une évidence : sur tous les objets faibles et nébuleux, rien ne sort, le temps de pose de 5 secondes est bien trop court pour impressionner quoi que ce soit sur le capteur, il faudrait pouvoir modifier le logiciel afin de faire en sorte que la caméra ne composite plus les images sur des temps de poses supérieurs à 5 secondes.
Il faut tout de même se consoler en pensant que la caméra refroidie n'est revenue qu'à environ 1500F, capteur noir et blanc et refroidissement compris, et que pour ce prix, de nombreuses applications sont possibles, et, en tout état de cause, c'est un très grand plaisir que de voir apparaître sur l'écran de l'ordinateur des étoiles aussi faibles et ce, pratiquement en temps réel (le rafraichissement avec la pose de 5 secondes et la lecture de la zone mémoire est d'un peu moins de 10 secondes).
SCOOP : LA solution a été trouvée, très simple, facile à réaliser, et permettant désormais d'effectuer des prises de vue ciel profond dans les mêmes conditions qu'une caméra CCD. Voir plus bas.
Même principe que précédemment, refroidissement par module Peltier, à la différence que le CCD ne se trouve plus sur le circuit imprimé mais pris en sandwich entre 2 plaques dont une en Alu. Plus d'infos sur le site de P. Ryczek.

images P. Ryczek
Prendre un can de soda.
Percer le fond d'un trou de diamètre 1"1/4. Couper la
partie du dessus qui est étroite et faire avec une cisaille de
petites coupures tout autour a 1cm d'écart. Rabattre a la pince
pour des raisons de sécurité (bord très coupant). Récuperer
un couvercle ou un fond de bouteille plastique etc et pratiquer
un trou pour le passage du cable USB.
Passer la QCam, mettre un peu de mousse pour rembourrer et
scotcher le couvercle plastique. La QCam peut rester ainsi indéfiniment.
A l'utilisation placer le cooler.


Test du système :
a) Dark frames avec et sans cooler

b) Images de mars avec et sans cooler. L'image Control est plus belle (- de turbulence a ce momment là) mais on remarque quelques pixels chauds absents sur l'image refroidie dans les mêmes conditions d'exposition.

Une idée très originale de refroidissement : récupérer une recharge de CO2 (utilisée sur les fusils de jeu de Paintball), et diffuser un léger flux de CO2 sur l'arrière du capteur CCD (dans le cas précis, c'est une QuickCam VC). Ce montage a l'énorme avantage de ne nécessiter aucun dessoudage du capteur. Plus d'infos sur le site d'Orion.
Images Orion83
Là, c'est déjà plus compliqué à mettre en oeuvre. Refroidissement par module Peltier et circulation d'eau, bref l'usine à gaz ! Voir le site de Jon Fields pour plus d'infos.

image J. Fields
Bon sang mais c'est bien sûr !!! Il suffisait d'y penser. Les problèmes d'imagerie de la QuickCam dans le noir sont uniquement dûs à la gestion du système d'antiblooming (anti-éblouissement des pixels). Il suffisait alors de supprimer la commande d'antiblooming pour pouvoir réaliser des poses de plusieurs secondes sans trop de soucis. Pour la QuickCam noir et blanc (et uniquement ce modèle, attention, sur les autres modèles, il n'y a pour l'instant aucune solution), on débranche un seul petit fil dans le connecteur de la QuickCam (le fil N°4 jaune), et le tour est joué. Alors là Bravo ! Voir le site de Dave Allmon et ses images. La quète d'images ciel profond avec une QuickCam est d'ores et déjà relancée... A suivre...


images D.
Allmon
A la lecture de ce site, je me suis empressé de réaliser cette petite modif très simple. Un seul fil est à débrancher, dans le connecteur parallèle du côté PC, le fil jaune N°4. Ecarter l'ergot plastique qui retient le sertissage, et tirer sur le fil. Penser ensuite à isoler ce fil avec du scotch d'électricien. Un essai dans le noir complet a été réalisé rapidement, sur une caméra N&B non refroidie, avec un petit objectif photo 2.8/28mm. C'est assez impressionnant. Une image de dark a été soustraite des images 10 et 20 secondes, grâce à Paint Shop pro. Les deux autres images 40 et 60 secondes sont brutes, sans dark. A partir de 30 secondes le bruit devient conséquent, mais un petit refroidissement et un bon dark soustrait correctement devraient remédier facilement à cela. La quète d'images ciel profond avec une QuickCam est d'ores et déjà relancée... A suivre...

Mise en application des modifications de Dave Allmon ci-dessus, avec un refroidissement par Peltier. Voir le site de Gary Honis.


image G. Honis