L’IMX462 pour le planétaire infrarouge (II) : moins efficace avant 750 nm

En dépit de sa très grande sensibilité, le capteur IMX462 est moins bien adapté qu’un capteur n&b pour une utilisation en mono avec des filtres rouge+IR ou IR court (685/700 nm).

Parmi les comparaisons entre capteur n&b et couleur que j’ai pu faire, il y en a une qui m’a un peu surpris lorsque j’ai vu les résultats. Le 16 septembre, par seeing relativement bon, j’ai photographié Jupiter avec le filtre Baader IR685, la 290MM et la 462MC, l’une après l’autre. Voici les deux images:

Comme on peut le voir, les deux sont très bonnes, mais celle prise avec le capteur couleur IMX462 semble sensiblement, mais sans ambiguïté, moins résolue que celle obtenue avec l’ASI290MM. Bien entendu, on peut toujours penser que la turbulence était plus forte au moment de la deuxième image. Mais même après avoir revisionné les vidéos, cela ne semble clairement pas le cas. Avec un oeil expérimenté sur l’information délivrée par tel ou tel filtre quand on observe une planète, il y a vite deux choses qui ont attiré mon attention.

Tout d’abord, la barge brune de la NEB visible à droite semble moins contrastée avec le 462. La comparaison est difficile car elle est en train de sortir du disque, mais on constate la même chose, subtilement, sur la barge orange presque invisible même sur les images en couleur, qui elle est en plein méridien central.

Mais surtout, une autre différence entre les deux images est moins subjective : l’ellipse du globe est moins prononcée avec le 462 qu’avec le 290MM : la largeur à l’équateur est moins importante. Ce n’est du reste pas une impression, car j’ai effectué le calcul sur les deux images…
Le ratio axe polaire/axe équatorial, sur Jupiter, vaut 0,935. Cela signifie que l’axe polaire mesure 93,5% de l’axe équatorial. Cependant, ce ratio va varier en apparence selon la longueur d’onde observée, à cause des phénomènes d’absorption de la lumière (ou au contraire, de sa diffusion), en particulier dans l’infrarouge.
Sur l’image avec la 290MM, le ratio est de 0,939.
Sur l’image avec la 462MC, le ratio progresse à 0,942.
Sur une image prise avec un filtre méthane, le ratio atteint 0,944. C’est avec ce filtre que l’ellipse est la moins prononcée (on a même l’impression que l’axe polaire est plus important que l’équatorial, mais c’est une illusion due à la grosse différence de luminosité, inverse de celle en lumière visible, entre les pôles et le limbe à l’équateur).

La conclusion à mes yeux est donc évidente : en dépit du fait que c’est le même filtre qui a été utilisé, l’image prise avec la 462MC enregistre des longueurs d’onde plus grandes qu’avec la 290MM. Les propriétés du capteur forcent la bande passante effective à se décaler vers l’infrarouge, et c’est cela qui explique l’aspect moins contrasté des barges brunes (elles tendent à disparaître dans l’IR), la différence de ratio (le limbe équatorial est plus fortement absorbé), et la perte de résolution, toutes choses constatées depuis longtemps entre le 685 Baader et d’autres filtres plus longs comme par exemple l’Astronomik 742. Comment est-ce possible, si le filtre est le même ?

Pour le savoir, il faut s’intéresser de plus près à la façon dont le capteur IMX462 restitue la lumière qu’il reçoit. Comme il s’agit d’un capteur couleur, cette restitution n’est pas identique suivant les photosites rouge, vert et bleu:

La figure ci-dessus est connue de tous les utilisateurs, c’est celle du constructeur. Pour les besoins de l’explication, j’ai cependant rajoutée une quatrième courbe : celle de la transmission moyenne du capteur, celle qu’on aurait en utilisant le capteur en mode monochrome, et les trois gains de couleur au même niveau : elle vaut 2V+1R+1B (sur la matrice de Bayer, il y a 2 photosites vert pour un rouge et un bleu).

Le truc, c’est que le 685 Baader commence à transmettre longtemps avant la partie monochrome du capteur (après 800 nm), et qu’une bonne partie de sa bande passante se trouve sur une région où la sensibilité moyenne du capteur est moindre que sur la partie monochrome, soit entre 700 et 800 nm. Voici un graphique qui montre à quoi ressemble la transmission effective de ce filtre en fonction du capteur utilisé :

Cette transmission effective est celle qui détermine la bande passante réelle du filtre. On voit qu’avec le capteur noir et blanc 290MM, le pic de transmission effectif se trouve autour de 700/720 nm. Mais quand on utilise le capteur IMX462, le pic réel est plutôt autour de 800/850 nm. Soit une différence de 100 nm environ… C’est beaucoup ! Et parfaitement cohérent avec les images. On a du reste une transmission effective sans doute assez proche de celle qu’on obtiendrait avec l’Astronomik 742.

Ce que l’on constate donc ici, c’est que le capteur IMX462 entraîne une perte d’efficience si on l’utilise avec des filtres qui transmettent avant le début de sa partie monochrome. Dit plus simplement, le gain en résolution par rapport aux filtres IR profonds (ceux qu’on a vus dans la première partie de l’enquête) sera plus modeste qu’avec un capteur noir et blanc.
Le gain en sensibilité, du reste, n’apparaît plus aussi déterminant. Ainsi, les paramètres de capture pour les deux images étaient les suivants:
– IMX290MM: expo 10 ms, gain 295, histogramme 49%
– IMX462MC: expo 8 ms, gain 250; histo 41%.
Le capteur noir et blanc apparaît à nouveau tout à fait compétitif, surtout s’il a accès à une meilleure résolution !

Une solution à ce problème serait de renoncer à une balance monochrome à l’acquisition (j’en parlerai dans le troisième volet) en augmentant le gain rouge, mais cela a une limite. En effet, dans une telle configuration, les photosites rouge sont susceptibles d’atteindre le maximum de luminosité avant les autres, entraînant des effets de saturation locale sur une image qui pourtant n’apparaît pas comme saturée.

De mon côté j’ai décidé de ne pas/plus me servir des filtres suivants avec le 462: Astronomik BP 642, Baader RG610 et IR685. Le premier qui pourra me servir est l’Astronomik 742, beaucoup plus proche de la partie monochrome, et pour lequel la balance gain en sensibilité/perte d’efficience sera plus favorable.
Bien entendu, si vous ne possédez que le capteur IMX462 et pas de capteur monochrome, rien ne vous empêche d’utiliser ces filtres, en connaissance de cause ! Il vous suffira de savoir comment effectuer les réglages, et on verra ça la prochaine fois.

A venir, le troisième et dernier volet : le réglage des caméras à IMX462 pour l’imagerie infrarouge planétaire.