Capture d’images biologiques et numériques Travail réalisé dans le cadre des TPE 2004/2005 par KRAFT Marion et SCHWAB J-François
Définition de la lumière Célérité de la lumière: C = λ.f Longueur d’onde: λ Fréquence: f
L’œil Schéma de l’œil humain:
La capture d’images en détail 1) La rétine: Composé de 3 couches: la couche des cellules ganglionnaires -la couche granuleuse interne - la couche des cellules
La couche des photorécepteurs L’œil humain comporte: - 120 Millions de bâtonnets - 5 Millions de cônes
Les cônes Spectre d’absorption des cônes: Représentation d’une molécule de Iodopsine M:
Rétinal « Le rétinal est une molécule dérivée de la vitamine A, liée à l’opsine par liaison C = N. Il a la capacité de s’isomériser en contact avec un photon, ce que l’on appelle la photoisomérisation, il passe alors de sa forme 11-cis-rétinal en tout-trans-rétinal. »
La couche granuleuse interne Schéma simplifié: La couche suivante, dénommée couche granuleuse interne, comporte une variété de neurones rétiniens : - les cellules horizontales - les cellules bipolaires - les cellules amacrines
La capture d’images en détail 2) Le capteur CCD: « Revenons à la lumière. L’énergie apportée par un photon dépend directement de sa longueur d’onde notée λ. L’énergie d’un photon est exprimé avec la formule d’Einstein: H x (c/ λ) où c est la vitesse de la lumière et h la constante de Planck (6,621034 Js). L’énergie requise par un électron pour passer du stade d’électron périphérique à celui d’électron libre est notée W. Ainsi L’énergie fournie par le photon doit être supérieur à W. On à donc : (h(c/ λ)) > W Soit : (h(c/ W)) > λ . »
Le chemin des photons « En récapitulant, les photons traversent les électrodes, puis l’isolant, avant de frapper le silicium. Des électrons sont éjecté grâce à l’énergie reçue et sont instantanément attirés par les électrodes. La couche d’isolant est là pour les retenir. »
Le transfert des charges Principe: Les charges sont dirigé vers la « file d’attente » pour être ensuite lu un par un par l’étage de lecture Voici un exemple de lecture d’information:
Remarque: « Dans la pratique, les électrodes de chaque cellule photosensible permettent d’attirer et de repousser successivement les électrons : on déplace alors les électrons sans mélanger ceux des différents photosites. » Filtre de Bayer:
La capture d’images en détail 1) Œil numérique (Montage fictif)