Thierry Midavaine WETO 2005

Présentation au sujet: "Thierry Midavaine WETO 2005"— Transcription de la présentation:

1 Thierry Midavaine WETO 2005
Œil IL et CCD Thierry Midavaine WETO 2005

2 Les unités photomètriques
Energie Joule J lm.s photons Flux Watt J.s-1 lumen photons.s-1 Intensité W.sr-1 candela Luminance W.sr-1.m-2 cd.m-2 Eclairement W.m-2 lux magnitude

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5 .

6 La magnitude en astronomie
Un rapport 100 entre l ’éclairement de deux sources correspond à une différence de 5 magnitudes. 1 magnitude correspond à un rapport de 5100 = Une étoile de magnitude V 0 délivre un éclairement de lux ou W.m-2.µm-1 ou photons.m-2.µm-1.s-1

7 L ’œil humain

8 La focale de l œil 60 dioptries soit une focale de 16,7mm
un indice moyen de comme l ’eau. Un indice de la cornée et du cristallin de 1.38

9 Rappels sur l ’oeil La rétine est composée de 120 millions de bâtonnets et de 6 millions de cônes (RVB). neurones sur le nerf optique. Les cônes sont de 1 à 1.5µm de diamètre et disposés de 2 à 2.5µm les uns des autres. 25 ’ ’ Au centre, la fovea (diam de 0.3mm) la densité de cônes est de par mm2. Elle constitue un champ de 1 à 2° avec une résolution de 1 ’ (0,3mrd, 10/10èmeou 1,5mm à 5m).

10 Pavage de la rétine

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12 Diamètre de la pupille Le diamètre d de la pupille dilatée peut
dépasser 7mm avec les enfants; de moins de 2mm à 8mm

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15 Résolution et FTM de l œil
La meilleure résolution est obtenue pour une pupille de 2.4mm. Pour des pupilles plus petites elle est limitée par la diffraction. Les aberrations dominent pour des pupilles supérieures. Avec les bâtonnets l ’acuité visuelle est de 2 à 3/10eme.

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17 Ftm de l ’œil

18 Modélisation de l œil 4 paramètres: La dimension de l ’objet
La luminance du fond Le seuil de contraste La durée de la stimulation

19 La luminance la plus faible détectable
Vision diurne pour les cônes avec des luminances >3cd.m-2 Vision nocturne pour les bâtonnés avec des luminances <3.10-5cd.m-2 Transition entre les deux domaines pour cd.m2 Le seuil de détection est donné pour des flux de 50 à 100 photons à 510nm incidents sur la cornée (Hetch et al 1942).

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21 Temps de réponse de l ’oeil
Sa constante de temps augmente lorsque la luminance diminue ! Elle varie du 1/100èmes au 1/10èmes Les cônes ont une réponse de 5/100èmes A très faible niveau de luminance elle peut être de l ’ordre de la seconde.

22 La limite de détection de l ’oeil
Middletown W.E.K., Vision through the atmosphere, University of Toronto Press Toronto, Canada, 1958, cité dans différents manuels, la limite de détection de l'oeil d'un point est voisin de 2E-9 lm/m2 pour un fond à 1E-5 cd/m2, ce qui fait une magnitude de 7,8.

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24 Un œil dilaté dans un fond noir
7mm : S= m2 Résolution 3 ’ Bande FWHM : 0.1µm mag V : W ou photons/s mag V 7.8 un ratio de 1320 soit 320photons/s ou 32 photons en 100ms! Quelle est l ’influence du fond?

25 La limite de visibilité
C ’est le contraste C=(LO-Lf)/Lf limite perceptible à l ’œil nu. Elle est fonction de l ’angle solide sous lequel est vu l ’objet. Ce contraste limite diminue lorsque l ’objet est vu sous un angle plus grand. Les bâtonnets ont une capacité d ’intégration spatiale. La meilleure détection n ’est pas faite pour les objets ponctuels!

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27 Evaluation du fond Magnitude 20 par arcsec2 : 4.2 105 x 10-8
soit: photon.s-1.as-2 sur 3 ’ et 100ms: 14 photons

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29 2.1 6.3 8.0 4.4 7.1 5.3 5.6 5.5 6.9 5.0 3.1

30 Le gain d ’antenne Avec un télescope de diamètre D la sensibilité de l ’œil est amplifiée par un facteur de gain proportionnel au rapport des surfaces: G = D2/d2 La luminance du fond de ciel est inchangée avec un grossissement équipupillaire gé = D/d La luminance varie comme l ’inverse du carré du rapport de g/gé

31 Gain en magnitude D gain Delta télescope mag ,6

32 La transmission atmosphèrique
Au zenith perte de 0,3 magnitude

33 La luminance du fond de ciel
la haute atmosphère la lumière Zodiacale la Voie Lactée le fond intergalactique

34 L ’atlas mondial de la brillance du ciel de P. Cinzano

35 La carte du fond de ciel modélisé depuis les mesures de DMSP
Domaine de radiance depuis jusqu ’à W.cm-2.sr-1.µm-1 à 550nm W.lm-1

36 Sensibilité spectrale du récepteur

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39 Code des couleurs

40 Loi sur le fond de ciel Le fond La fluctuation du fond
Le rapport signal sur bruit.

41 Bibliographie Y. Le Grand: Optique physiologique, Masson 1972
Smith: Modern Optical Engineering, Mc Graw Hill Handbook of Optics, OSA P. Cinzano et al: The artificial night sky brightness mapped from DMSP satellite Operational Linescan System measurement