ICX424 (SC3) Webcam Modifications.

Premierement, Merci pour votre demande d'instructions 

Pour info, voici ce a quoi vous vous engagez.

1. Vous ne distribuerez pas ces instructions.
2. Vous ne placerez pas d'informations derivees de ces instructions dans le domaine public.  Si vous avez une amelioration ou une astuce que vous voudriez partager avec les autres, je me ferai un plaisir d'ajouter cela aux instructions distribuees, en vous citant pour cet ajout.
3. Vous ne vendrez pas une camera modifiee selon cette methode, plus chere que le cout de la webcam et des composants ajoutes, a moins de reverser tout benefice supplementaire a MSF.
4. Vous ne vendrez pas une camera modifiee selon cette methode dans le cadre d'un vente globale de materiel.
5. Ces instructions vous sont donnees 'dans l'etat' avec aucune garantie de validite ou de qualite de fonctionnement.  Vous acceptez d'etre responsable des eventuelles blessures ou dommages resultants de cette modif. 

Maintenant que les formalitees sont remplies, voici les instructions!

J'ai divise cette modif en 3 niveaux.  Les niveaux 1 et 2 sont assez simples, le niveau 3 etant plutot reserve a ceux qui veulent encore repousser les limites!

1,  Remplacement d'un ICX098 avec un ICX424 (SC3.1)

A premiere vue  ca n'est pas aussi simple que de retirer et de remettre en place directement un autre capteur CCD!  Premierement, l'ICX424 a plus de pattes!!!

Les datasheets des 2 CCD's peuvent etre telecharges en suivant ces liens. ICX098 et ICX424.

Voici une mini liste des differences qu'il faut connaitre.                    

i.         L'ICX424 est alimente par du 5V pour les portes horizontales et de remise a zero, a comparer aux 3V de l'ICX098
ii.                  L'ICX424 a 3 horloges verticales contre 4 pour l'IXC098
iii.                L'ICX424 a besoin de -7.5V pour les horloges verticales contre -5.5V pour l'ICX098
iv.                 L'ICX424 a des impulsions de transfert de charge sur V2 et V3 contre V2a et V2b pour l'ICX098
v.                   L'ICX424 n'a pas tout a fait les memes courbes d'horloge de transmission d'image que l' ICX098.
vi.                 L'ICX424 a plus de pattes de mise a la masse, necessite une alimentation differentiee et une gestion differente de l'amplificateur de gain.

Les solutions a ces problemes sont:-
Pousser l'horloge horizontale a 5V sans ajouter un delais trop important risquant de perdre la synchro de signal (moins de 10 nano-secondes).
Transferer le signal V3 vers le driver vertical et l'entree V2b, tout en gardant le signal de transfert sur V2b, et utiliser ce signal d'horloge hybride comme V3 pour l'ICX424.
Utiliser une 'pompe de charge' et une diode zener pour generer l'alimentation en -7.5V et remplacer le -5.5V de la webcam.
3 circuits integres logiques peuvent etre utilises pour reformater les horloges prevues pour l'ICX098, de telle sorte qu'elles prennent l'apparence de celles du datasheet de l'icx424, et mettre V3 a zero volt comme le necessite les impulsions de controle de transfert.
A cause des pattes en plus et autres variantes, un condensateur et quelques connexions nouvelles sont necessaires.

Entre Noel et Nouvel An 2002/3, Je me suis arrange pour realiser les circuits electroniques capable de regler les problemes ci-dessus, et je fus heureux de voir que l'ICX424 pouvait parfaitement fonctionner dans une webcam.  Comme vous pouvez l'imaginer, cette modif etait un peu complexe.

Mais il y a une bonne nouvelle.  Quand une partie du circuit commenca a faire des siennes, je l'ai deconnectee et je me suis rendu compte que le capteur fonctionnait toujours.  J'ai alors retire les autres parties electroniques ajoutees, une par une pour voir jusqu'ou je pouvais simplifier la modif, sans que ca ne nuise au fonctionnement.  Le resultat est que la modif s'en trouve extremement simplifiee!!!!!

Je me suis rendu compte que l'ICX424 allait fonctionner avec
3Volts sur l'horloge des portes horizontales et reinitialisation
-5.5V sur l'horloge verticale
Et on a simplement besoin d'un transfet d'impulsions sur V2 ou V3.

Plus simplement: l'ICX424 peut etre installe dans une webcam avec juste l'addition d'un condensateur!!!!!!!!!!!! :)
(Il convient quand meme de dire que le CCD n'est plus utilise dans ce cas avec ses specifications d'origine.  Et qu'un taux d'image eleve en mode normal peut etre ici inutilisable)

  Voici les nouvelles connexions

Voir aussi fig 1.

Si vous voulez souder un ICX424 sur la carte electronique de la webcam, essayez en alignant la patte 16 avec le pad 14 et vous verrez que la plupart des pattes d'un coté du CCD seront en face des Pad's correspondant.  

Une webcam equipee d'un ICX424 est deja tres sensible sans autre modification.  Si vous avez besoin d'une camera utilisee comme chercheur ou pour de l'autoguidage, il n'est alors pas indispensable d'aller plus loin dans les modifications. 

2 Modifications longue pose (SC3.2).

D'autres bonnes nouvelles pour la simplicite.  La webcam munie de son ICX424 peut etre modifiee pour prendre des longues poses exactement de la meme maniere que pour les modifs de base existantes (SC1) (Liens ici et ici).  Par contre, comme l'ICX424 ne supporte pas la gestion de trames separees, il est inutile de realiser une modif toutes options (SC2) pour faire de l'autoguidage ET de l'acquisition en simultane.  Voir plus loin pour la desactivation de l'ampli.

Une modif 'Dead Bug' sur qc4000

3 Binning 2x1 (SC3.3).

Bon ben c'est trop facile jusqu'ici!  Si vous visez un peu plus de difficultes, alors cette partie est pour vous.

En additionnant deux rangees de pixels ensemble dans le registre horizontal de la CCD, la camera peut devenir deux fois plus sensible au prix d'une legere perte de resolution verticale.  Pour realiser cela, deux approches sont possibles.  Soit utiliser l'horloge verticale deux fois par rangee, ou bloquer l'horloge horizontale a chaque nouvelle rangee. C'est cette derniere methode que j'ai retenu.

En utilisant un 'flipflop', on garde les lignes paires ou impaires.  Ca prend en compte le signal du driver vertical (V2b) qui arrive une fois par ligne au moment ou l'horloge horizontale est inactive.  De maniere a synchroniser le comptage en haut de chaque image, la reinitialisation du 'flipflop' est connectee au signal 'vertical' de la webcam.  Le systeme est fait de telle sorte que quand les parties 'non images' du CCD sont effacees, l'horloge horizontale est autorisee a fonctionner sans se soucier de la decharge du CCD.  Une porte NAND est utilisee pour soit laisser passer les impulsions de l'horloge, ou pour mettre les horloges a l'etat inactif.  Pour faire en sorte de respecter le 'timing' extremement serre, H2, lui-meme legerement en avance sur H1, est utilise comme seule entree.  Donc H1 est mis en forme en inversion de H2, qui est alors lui meme inverse a nouveau pour devenir H2.   Il y a une complication subtile en utilisant des circuits integres logiques pour generer les horloges horizontales. Les signaux sont generes a l'etat logique haut ou bas, alors que la CCD est un composant analogique.  Cela fait que les signaux logiques sont sacrement 'moches' contenant des oscillations de transition qu'il faut adoucir.   En utilisant des inductances en Ferrite en ligne, la qualite du signal peut etre amelioree, avec a la clef moins de bruit de lecture.   

Dernier probleme additionnel, les valeurs limites au noir optique et aux pixels satures du convertisseur A/D.  Ces signaux mettent en place les offsets du voltage fourni au convertisseur A/D.  Si ces valeurs limites arrivent avant la synchro des horloges de registres horizontaux, alors les valeurs de voltage de la video ne sont pas bons, et le resultat sera des images digitalisees comme si elles etaient ultra compressees.  En faisant passer ces signaux de valeurs limites par un filtre NAND, on peut ne pas tenir compte de celles qui arrivent quand les horloges horizontales sont stoppees.  Le timing necessaire ici n'est pas aussi precis que pour l'horloge horizontale elle-meme.

Comme l'electronique de la webcam fonctionne en 3.3V et que nous avons besoin de signaux propres et a haute vitesse, il vaut mieux utiliser des circuits logiques d'une famille fonctionnant sous 3.3v.  Il y a beaucoup de possibilites en composants de surface dans ce voltage, mais moins de choix dans les boitiers DIL standard plus faciles a manipuler.  La famille AC est vendue en version DIL et est parfaitement utilisable ici.  

Vous trouverez ici le schema du circuit. 

Les points marques * sont de bons emplacements pour ajouter des inductances.  Le 5V peut etre pris sur l'alimentation USB, et alimenter un regulateur 3.3V.  Il faut utiliser des condensateurs de decouplement a cheval sur chaque circuit logique. 

Quand une image en binning 2x1 est recuperee de la webcam, elle a une alternance de lignes d'image et de lignes noires.  La derniere version du logiciel Desire peut corriger ces images au vol, ou d'autres programmes comme PaintShopPro peuvent etre utilises pour desentrelacer l'image. 

NB  Bien que ce circuit permette a la camera de produire une image qui est pratiquement aussi peu bruitee que l'originale, elle ajoute quand meme un peu de bruit.  De toute facon, l'addition de plusieurs images reduira nettement cet effet. Quoi qu'il en soit, si vous pensez utiliser cette camera principalement a haute resolution, il est preferable de ne pas aller plus loin que le niveau 2.

Desactivation de l'ampli.

L'effet 'pre-ampli' issu de l'ICX424 est a priori nettement moins important que celui genere sur les ICX098 utilises sur les webcams. D'autre part, comme l'ICX424 est bien plus sensible, on a quasiment rien a gagner a poser plus longtemps qu'1 minute ou a peine plus. Pour ces raisons, je vous recommande de faire des essais sans coupure de 'pre-ampli'.  Si plus tard vous voulez ajouter cette option, alors la methode 'standard' consistant a faire chuter le voltage du CCD fonctionnera.  L'ICX424 necessite un voltage plus important pour rester fonctionnel que l'ICX098, et il est aussi succeptible de generer des bandes diagonales comme l'ICX098..