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Sur le marché, il existe deux types d’appareils utilisables.  Le premier et le plus commun est l’appareil photo numérique vendu dans une gamme de prix. Et le second est la caméra à Dispositif à Transfert de Charge plus spécialisé et moins commun d’où son prix.

Le fonctionnement

 

En 1897, Hertz découvre l'effet photoélectrique en montrant qu'une plaque de zinc électrisée se décharge lorsqu'elle reçoit de la lumière ultraviolette. Cette technologie a permis de développer des composants capables de remplacer le film photo et le film caméra. Le premier capteur CCD a été conçu en 1970 dans les laboratoires Bell par W. Boyle, G. Smith et G.G. Amelio. Le premier capteur DTC est créé en 1974 par Fairchild Electronic. Les premières versions étaient des caméras vidéo qui utilisaient un tube à vide à photo capteur intégré. Le capteur DTC est apparu lors de la miniaturisation des circuits électroniques.

Le capteur DTC est une matrice de certaine dimension composée de photosites. Les photosites sont de dimension, de forme et de matériaux  différents. Le matériau de fabrication dicte la sensibilité aux bandes spectrales. Cette sensibilité varie avec la longueur d'onde pour un même matériau. Les photosites convertie en variation de courant les photons de l’image, c’est à dire l’effet photoélectrique. La sensibilité du photosite est sa capacité de convertir un photon pour un électron. Les photosites de la matrice sont lue ligne par ligne et digitalisé. La saturation des photosites se traduit par des électrons excédentaires qui contaminent les photosites voisins. Un dispositif anti-éblouissement peut limiter ce phénomène en évacuant les électrons excédentaires durant l'intégration mais diminue la sensibilité.

Le spectre visible se situe entre 0.40mm et 0.70 mm pour le violet, le bleu, le vert, le jaune, l’orange et le rouge. Les infrarouges se situent entre 0.7 mm et 1cm. Les ultraviolets se situent entre 0.04 mm et 0.4 mm.

La caméra numérique

 

Ce sont de véritables appareils DTC complets de technologie fermée conçue pour répondre au besoin des consommateurs. Le capteur DTC est une mosaïque constituée par l’assemblage d'éléments sensibles à la lumière. Chacun de ces éléments est appelé photosite. Un photosite délivre un courant proportionnel à la quantité de lumière qu'il reçoit. Le maximum de sensibilité est situé vers le rouge et le seuil minimum est de 50%. Les données fournies par ce capteur est une image noire et blanche. Pour avoir une image couleur, on applique un masque filtre qui spécialise le photosite pour une couleur primaire. Pour cela on utilise un filtre de Bayer constitué d'un quadruplet de filtres colorés collés à un quadruplet de photosites pour constituer un point image élémentaire ou pixel. Ce pixel est un élément RVVB puisque l’œil humain est plus sensible au vert. Le filtre est déposé sur la matrice lors de la fabrication de celle-ci ou légèrement décalé provoquant une frange colorée sur le pourtour d’un objet sur fond sombre. Cette technologie est relativement nouvelle et ce n’est pas tous les appareils qui sont conçues ainsi ce qui explique la variété de prix. Leur principale caractéristique est :

 

·        La dimension de sa matrice. La différence de sensibilité entre deux types de matrice est proportionnelle à la surface du pixel.

·        Son temps de pose qui accroît dans des proportions énormes la probabilité d'obtenir de bonnes images brutes.

·        Ne contient aucun système de refroidissement, puisqu'elle n'est pas destinée à la longue pose.

·        Le rapport Signal / Bruit élevé et dynamique.

·        L’option d’un objectif fileté selon un standard, ce qui permet l’utilisation de nombreux filtres et convertisseurs.

·        Son rapport des performances en planétaire.

·        Leur autonomie de fonctionnement et connectivité informatique.

·        L’image finale standard VGA a été retouchée automatiquement selon des algorithmes sauf pour la catégorie professionnelle.

·        La dimension réelle de la matrice versus la dimension interpolée de l’image.

·        Catégorie professionnelle, domestique et internet.

Le capteur DTC

 

Ce sont de véritables appareils DTC de technologie ouverte conçue pour répondre au besoin industriel et scientifique. Le capteur DTC est une mosaïque constituée par l’assemblage d'éléments sensibles à la lumière. Chacun de ces éléments est appelé photosite. Les photosites sont sensible à une large bande spectrale et leur rendement quantique dicte leur catégorie et leur prix. Cet appareil est caractérisé par :

 

·        La dimension de sa matrice et du pixel, le champ dépend directement du nombre de pixels du capteur.

·        La largeur spectrale convertie et du rendement quantique.

·        La puce de type front-illuminated ou back-illuminated. ( KODAK, Sony  Marconi, SITe, Micron et autres )

·        La sensibilité peut varier entre 80 et 98% pour un même capteur back-illuminated.

·        Le besoin d’accessoires et de programme de contrôle. ( Software Bisque's, AstroArt, Maxim DL/CCD, Iris et autres )

·        Un système de refroidissement permettant de longue pose et une réduction du bruit.

·        Sa grande capacité à obtenir un bon rapport signal /bruit.

·        Son rapport des performances optimisées pour l'imagerie du ciel profond.

 

Tous les capteurs DTC possèdent un rendement optimum entre 80 et 98%. Pour le type front-illuminated, la perte est due à la méthode de fabrication de la puce peut coûteuse. Pour le type back-illuminated, la surface de captage est le même. La méthode de fabrication est différente laissant le passage de la lumière à 100%. Son coût de fabrication est plus dispendieux en plus des droits de patente.

Les caméras DTC ( SBIG, Starlight XPress,Apogee et autres ) sont actuellement composées de deux capteurs. Le premier est le capteur d’imagerie et le second permet l’autoguidage par entraînement de la monture à l’aide d’une étoile cible. Comme le capteur DTC est à large bande spectrale au-delà des couleurs primaires, l’utilisation de filtre est nécessaire pour capter seulement la longueur d’onde désirée.

Actuellement, il existe des roulettes à filtre qui permet l’utilisation successive de filtres. Ces filtres sont généralement les couleurs rouges, bleues et verts combinés à l’infrarouge. Ces filtres sont dispendieux mais nécessaires à la réalisation d’image LRVB.  Le temps de pose pour chacune des bandes RVB dépend de la sensibilité du capteur. Les nouveaux capteurs sont plus sensibles mais coûtent  plus chère. Vous pouvez utiliser des filtres infrarouges, ultraviolets, hydrogène-Alpha ou autres ce qui permet de voir l’univers sous différents niveaux et de découvrir de nouveaux objets.

Pour les astronomes amateurs,  l’imagerie DTC permet d’étendre les capacités du télescope. Le capteur DTC est plus sensible que l’œil humain, l’image nous montre plus de détail et même des objets jusqu’ici invisibles. Dans les zones

Le temps d’exposition est le plus important facteur. Plus vous capturez de lumières, plus votre image contient de détail et plus les objets de faibles magnitudes sont accessibles. L’essentiel est d’obtenir un bon rapport signal/bruit. Le signal est la conversion en électron de l’image et le bruit est inhérent à l’électronique de la caméra en plus de l’éclairage ambiant artificiel ou non et des sources magnétiques. Le bruit électronique est minimisé par un système de refroidissement et par la soustraction du dark frame. Les autres bruits comme des points hors foyers dus à la poussière sur l’optique sont enlevés par le biais d’un flat fields. La température du capteur DTC ne doit pas être inférieure au point de rosé ambiant sinon de la glace ou du givre peut se former sur celui-ci.

Comme les objets célestes ne sont pas de même magnitudes lors d’imagerie, certain peuvent provoquer un éblouissement. Les capteurs DTC disponibles sont équipés du dispositif anti-éblouissement ou non. La durée d’exposition dépend de la magnitude de l’objet visé. Pour un même objet, la méthode d’imagerie sans dispositif anti-éblouissement est d’additionner plusieurs poses de courte durée, par exemple 15 poses de 1 seconde tandis qu’avec le dispositif, vous prenez qu’une seule prise de 15 secondes.

 

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