Propriétés

Le signal d'obscurité, enregistré alors qu'aucune source n'éclaire le détecteur, rend compte de divers signaux et bruits affectant toute image délivrée par une caméra CCD.

Quelques défauts

Divers artefacts dégradent la réponse idéale d'un CCD.

• Colonne morte : Un pixel défectueux pour la fonction de lecture bloque l'information de toute une colonne.
• Traînée : L'absence d'obturateur lors de la lecture conduit à un phénomène de traînée.
• Frange : Des franges d'égale épaisseur apparaissent en lumière monochromatique, et traduisent les irrégularités d'épaisseur de la galette. Ne pas les corriger nuit aux observations.

Les principales caractéristiques

• Rendement quantique : Mesure le rapport du nombre de photo-électrons créés au nombre de photons incidents. Sa valeur est élevée : de 40 à 80% selon la technologie du CCD (CCD épais éclairé par l'avant, ou CCD aminci éclairé par l'arrière), là où la plaque photo était limitée au mieux à quelques %.
• Dynamique : Grande dynamique, et linéarité idéale, jusqu'à la saturation, lorsque le puits de potentiel est plein (typiquement de l'ordre de photo-électrons pour les caméras actuelles avec des pixels de côté de l'ordre de 10 micromètres).
• Bruit de fond : Faible (d'autant plus faible que la caméra est refroidie).
• Numérisation : Le signal est directement numérisé en sortie de l'étage d'amplification.
• Taille : Les tailles actuelles maximales pour l'observation astrophysique sont de l'ordre de 4k 4k pixels, soit 16 millions de pixels; la taille est le seul domaine où la plaque photographique proposait de meilleures performances. Les pixels ont des côtés de typiquement 10 micromètres.
• Domaine spectral : Le domaine spectral est fonction du matériau semi-conducteur (de 0.4 à 1.2 micromètres pour le silicium), mais aussi de son éventuel dopant ; l'adjonction d'une couche de matériau aux propriétés photovoltaïques à un CCD permet d'étendre le domaine spectral de sensibilité.

Conversion analogique-numérique

Le signal numérisé est proportionnel au nombre de photo-électrons :

avec le facteur de conversion exprimé en ADU par électron.

Le signal numérisé est codé sur un nombre de bits en accord avec la dynamique du signal.

Transfert de trame

Pour une caméra sans obturateur, le phénomène de traînée est la signature de la lecture des images par transfert de trame.

Exemple de caractéristiques

Les caractéristiques des 12 CCD d'une caméra à grand champ du télescope CFH sont présentées par l'appliquette ci-dessous. L'unité ADU signifie analog to digital unit (et kADU = 1000 ADU) ; RN = read-out noise = bruit de lecture ; lin = domaine de linéarité. Le rendement quantique, exprimé en pourcentage, est donnée pour les bandes B, V, R, I et Z'.