Les caméras CCD Qu’est ce qu’une camera CCD ? Principes

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1 Les caméras CCD Qu’est ce qu’une camera CCD ? Principes
Particularités pour l’astronomie Avantages / Inconvénients Audine Les étapes pour observer en CCD La couleur Exemple d’images prise avec audine

2 Qu’est ce qu’une caméra CCD ?
Applications grand public de la CCD Caméra de vidéosurveillance Camescopes Webcam… Capteur CCD = Charged Coupled Device, c’est le composant électronique qui collecte la lumière, 1 photon incident crée un électron qui est accumulé. Les APN contiennent un capteur CCD couleur.

3 Pixel Acronyme de “Picture Element”(utilisé couramment pour les APN avec des “Mégapixels”) Une image est composée de pixels Dans une image, chaque pixel a une valeur entière qui correspond à une intensité lumineuse (ex entre 0 et 32768) Le KAF 400 de l’audine fait 762*512 pixels -> pas de notion de couleur en CCD, on parle de “niveau de gris”

4 Principe d’une caméra CCD
Schéma bloc d’une camera CCD La matrice CCD est composée de colonnes et de lignes de pixels Chaque pixel : un niveau de gris L’ensemble des pixels forme l’image Alternance RVB pour les capteurs couleurs

5 Les contraintes en astronomie
Nécessité de faire des longues poses pour accumuler le plus possible de photons, problème du “bruit” à cause de la température Eviter d’utiliser des capteurs couleurs pour faire des mesures précises (photométrie, sensibilités) → les produits CCD grand public sont inadaptés pour faire de l’astrophotographie, c’est pour cela que des caméras “spéciales” sont fabriquées avec des capteurs N/B et un système de refroidissement. Les marques connues:SBIG, Starlight Xpress, Apogee, Meade…

6 Avantages des caméras CCD
Plus sensible que l’argentique (80% vs 5%) Les images sont obtenues immédiatement et sont ‘jetables’ si elles ont été bougées Possibilités de poses “cumulées” Possibilités de traitement numérique Sensibilité accrue et linéaire dans le temps Tous les grands observatoires professionnel n’utilisent plus que des CCD

7 Inconvénients des caméras CCD
Prétraitement nécessaire, c’est long Portabilité restreinte (220 Volts, il faut refroidir le capteur CCD et ça consomme beaucoup !) Taille du capteur petite (champ restreint) en comparaison au 24/36 de la photographie argentique conventionnelle Cout élevé (ordinateur portable) Problèmes informatiques

8 Champ CCD vs Argentique
Les images couleurs représentent la couverture des chips CCD simulant une image RGB obtenue avec un télescope de 200 mm f/10 muni d'un réducteur focal de 0.63x comparée à la surface d'un film de 35 mm (avec M42 comme image négative). A gauche la couverture du chip KAF-6300, à droite celle du chip KAF Document R.Wodaski/T.Lombry.

9 Caméra CCD typique: Audine
Caméra conçue par des amateurs autour du capteur CCD Kodak KAF-400, une bonne alternative aux caméras chères sur le marché… Plus de détails sur

10 Les étapes d’une observation CCD
Etape 1: l’observation avec le télescope Etape 2: Le prétraitement des images Etape 3: Le traitement des images Les étapes 2 et 3 sont purement “informatiques” et consistent à utiliser des logiciels dédiés (IRIS, Prism…)

11 1ère étape: l’observation
C’est celle qui consiste à prendre des ‘clichés’ du ciel avec la caméra CCD branchée au foyer du télescope ou de la lunette, à la place de l’oculaire. Difficulté pour viser les objets à cause du champ restreint Prise des images brutes (ex: 10 images de M51 avec une pose de 20 secondes) Photo Christian Buil

12 2ème étape: le prétraitement
Le prétraitement consiste à supprimer les défauts d’une image brute qui sont liés: - A l’électronique de lecture - Le bruit thermique et les défauts du capteur - Les défauts de l’optique de l’instrument

13 3ème étape: le traitement
Le traitement consiste à appliquer des transformations mathématiques sur des images prétraitées. Le traitement permet de faire sortir des ‘détails’ contenus dans l’image et/ou d’éliminer certaines autres information. Exemples: Filtrage, masque flou, convolution, FFT, ondelettes

14 Et la couleur en astro ? Certaines caméras pour l’astro ont un capteur couleur: ex MX5 chez Starlight mais des inconvénients: la résolution, la sensibilité et impossibilité de faire des mesures photométriques correctes. Photo Starlight Xpress La méthode traditionnelle pour faire des images couleurs prendre 3 images de l’objet avec un filtre différent a chaque fois. Les 3 filtres sont R (Rouge), V(Vert) et B(Bleu). Le traitement informatique permet de recombiner les images. Photo SBIG

15 Exemple d’images prises avec une audine (KAF 400)
Photos Gilles Maghami

16 Exemple d’images - 2 Photo Gilles Maghami Photos Pierre Charpentier

17 Site intéressant Un comparatif technique des caméras du marché (copyright Denis Bergeron)

18 Conclusion Excellente alternative à la photo argentique
Voir des galaxies et des objets du ciel profond avec de petits instruments Utilisation « scientifique » possible (courbes d’astéroide, supernovae, spectroscopie)

19 Questions