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Qu'est-ce qu'une caméra CCD refroidie ?

Une caméras CDD refroidie est un appareil photo numérique dont l'élément récepteur de lumière est un capteur CCD (Charge Coupled Device) refroidi.

Un CCD, également appelé "dispositif à couplage de charge", est un type de capteur d'image. les CCD sont utilisés pour convertir l'énergie lumineuse en une charge électrique, qui est ensuite capturée sous forme de données d'image. Ils sont souvent utilisés dans la photographie, la production de films et l'astronomie, etc.

Les caméras CCD comportent un certain nombre de capteurs de lumière (pixels) sur la surface réceptrice de lumière. Chacun d'entre eux produit une charge qui dépend de l'intensité de la lumière. Ces charges sont lues sous forme de signal analogique et converties en signal numérique. Ces caméras peuvent atteindre une résolution d'image élevée, une gamme dynamique et un faible niveau de bruit.

Elles sont également excellentes pour capturer des images dans l'obscurité et détecter des sources lumineuses faibles. Cependant, les caméras CCD sont relativement sensibles à la lumière et le bruit augmente avec la durée d'exposition.

Utilisations des caméras CCD refroidies

Les caméras CCD refroidies sont principalement utilisées pour la photographie (où les images sont obtenues sous forme de signaux numériques par l'intermédiaire de l'élément récepteur de lumière) en y connectant un PC. Elles le sont également pour la photographie nécessitant de longues expositions, comme l'astrophotographie, en raison de la réduction du bruit causée par le refroidissement.

D'autres utilisations dans le domaine de la recherche comprennent l'analyse de l'ADN et l'analyse spectroscopique. Elles sont également utilisées pour la détection faible (photographie) de la chimiluminescence, qui nécessite l'intégration du signal par de longues expositions, et pour les images de luminescence en combinaison avec des microscopes électroniques et des microscopes optiques. Ces derniers tirent parti de l'aspect de détecteur multicanal du CCD.

Principe des caméras CCD refroidies

Dans une caméra CCD refroidie, un élément Peltier est utilisé pour refroidir le CCD afin de permettre de longues expositions. La caméra CCD utilise un capteur d'image (photocapteur) pour accumuler une charge électrique en fonction de la lumière externe. Celle-ci est ensuite convertie en signal électrique par un convertisseur A/N pour produire une image numérique.

Lorsqu'elle est utilisé à température ambiante, il se produit un phénomène (courant d'obscurité) dans lequel un courant électrique circule même en l'absence de lumière. Cela constitue une cause majeure de bruit. Ce n'est pas un problème pour la photographie normale avec des expositions de quelques secondes seulement. Toutefois, le bruit causé par ce courant d'obscurité a un effet significatif lors de la photographie à longue exposition.

La prise de vue et la gestion de la température de refroidissement s'effectuent sur un PC équipé d'un logiciel dédié. Ainsi, la connexion à un PC est indispensable lors de la prise de vue avec ce genre de caméra. Comme le bruit peut être réduit, elle est utile pour la photographie astronomique, lorsque l'obturateur est ouvert et que de longues expositions sont utilisées, et pour la détection de la chimiluminescence. Dans cette dernière, une faible luminescence est détectée en accumulant des signaux pendant de longues expositions.

Comment choisir une caméra CCD refroidie

1. Résolution

La résolution est un facteur important pour le détail et la précision d'une image. La résolution à choisir dépend de l'utilisation et de l'usage qui en est fait.

Les résolutions plus élevées conviennent à l'observation d'objets minuscules et de structures détaillées. Cependant, elles affectent également la taille des fichiers et la vitesse de traitement. Ils doivent donc être adaptées en fonction de l'objectif et de l'usage prévu.

2. Taille des pixels

La taille des pixels indique la taille physique des pixels individuels. Plus la taille du pixel est grande, plus la sensibilité est élevée. Toutefois, la résolution est généralement réduite. La taille de pixel appropriée dépend des caractéristiques de l'objet observé et des conditions de prise de vue.

3. Niveau de bruit

Le bruit est un facteur qui affecte directement la qualité de l'image. Les caméras CCD refroidies peuvent réduire le bruit en refroidissant le capteur. Cependant, les niveaux de bruit varient selon les modèles et les fabricants. Il est particulièrement important dans des conditions d'obscurité ou de faible luminosité.

4. Vitesse de fonctionnement

Elle indique la vitesse d'acquisition d'une image ou de transfert des données. Des vitesses de fonctionnement élevées sont nécessaires pour l'acquisition continue et les utilisations d'imagerie rapide. Il est important de vérifier la fréquence d'images ainsi que le taux de transfert de données de la caméra et de sélectionner la vitesse appropriée en fonction de l'utilisation prévue.

5. Capacité de refroidissement

Les caméras CCD refroidies disposent d'un système de refroidissement pour refroidir le capteur. Cette capacité est importante pour garantir que la température du capteur reste constante. En premier, vérifiez l'efficacité du système de refroidissement et la plage de températures de refroidissement. Sélectionnez ensuite la capacité de refroidissement appropriée à l'environnement et à l'usage dans lesquels la caméra sera utilisée.

6. Interface et la compatibilité

Pour utiliser une caméra CCD refroidie, il faut une interface qui permette l'échange de données entre la caméra et un ordinateur ou une unité de contrôle. Les interfaces les plus courantes sont USB, FireWire et Gigabit Ethernet. Il est important de vérifier la compatibilité avec le système utilisé et de sélectionner l'interface appropriée.

Informations complémentaires sur les caméras CCD refroidies

Caméras avec capteurs CMOS

Ces dernières années, de plus en plus de caméras ont remplacé les caméras CCD par des capteurs CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Ils sont moins chers, plus économes en énergie et peuvent lire les données plus rapidement.

Toutefois, à l'exception de certaines utilisations spécialisées, ils peuvent être inférieurs aux caméras CCD en termes de qualité d'image et de sensibilité.