Photon etc. présente son glossaire de mots et termes spécifiques aux technologies rencontrées sur le site. Il vise à donner une meilleure compréhension de mots particulièrement spécifiques et techniques qu’on peut rencontrer en navigant le site. Ce glossaire sert aussi à établir les définitions propre à Photon etc. pour certains termes pour lesquels il n’y pas de consensus dans la communauté.
B
Bouclier thermique
Le bouclier thermique (communément appelé par son terme anglais cold shield) protège le détecteur infrarouge des rayonnements thermiques parasites provenant de l’extérieur de son champ de vue. Le bouclier est généralement refroidit à la même température que le capteur. La portion du rayonnement indésirable qui atteint le capteur définie l’efficacité du bouclier thermique. Le bouclier thermique devient un écran thermique lorsque son efficacité est de 100% puisque, dans ce cas, il devient aussi le diaphragme d’ouverture du système.
Bruit de lecture
Le bruit de lecture est le bruit le plus important à considérer au choix d’une caméra qui travaillera avec des scènes peu brillantes. Pour une caméra qui reçoit beaucoup de signal, ou qui n’est pas suffisamment refroidie, le bruit de lecture peut être noyé dans le bruit de grenaille ou le bruit d’obscurité et n’est donc pas aussi prévalent. Le bruit de lecture est une combinaison des bruits liés aux variations des processus physiques de la chaîne de conversion des charges du capteur CCD (ou CMOS) en signal de voltage et du bruit dans l’opération de l’électronique qui digitalise ce signal. Il détermine la plage dynamique maximale de la caméra. Plus faible est le bruit de lecture, plus bas est le nombre minimal de photons/électrons nécessaires pour distinguer des éléments de l’image.
Bruit de photon
Le bruit de photon est causé par l’aspect quantique des photons composants l’image. Dix-milles photons distribués sur milles pixels ne donnera pas une image uniforme à dix photons par pixel, la valeur moyenne. Certains pixels auront 2, 1, ou même 0 photons. Certains pixels auront 18, 19 ou même 20 photons. Le bruit de photon est proportionnel à l’écart-type du nombre de photons par pixel. Pour un million de photons distribués sur ces mêmes milles pixels, l’écart-type du nombre de photon par pixel augmentera , mais moins vite que le nombre moyen de photon par pixel. L’image apparaîtra donc plus nette, moins bruitée.
Bruit d’obscurité
Le bruit d’obscurité, aussi appelé bruit du courant d’obscurité ou bruit thermique, est la variation statistique du courant d’obscurité. Il est la version électronique du bruit de grenaille des photons. Alors que le courant d’obscurité peut être soustrait à l’image, le bruit d’obscurité est toujours présent. Le bruit d’obscurité augmente avec le temps d’intégration et l’intensité du courant d’obscurité, qui dépend lui-même de la température. Ainsi, plus courte est l’exposition, moins l’image est affectée par le bruit d’obscurité. Il se mesure en électrons par seconde à une température donnée et se calcule tel que :
Bruit d’obscurité = sqrt[(courant d’obscurité)*(temps d’intégration)
C
Champ sombre
La microscopie en champ sombre est une méthode de visualisation applicable en microscopie lumineuse ou électronique. Elle consiste à retirer la lumière non diffuse de l’image finale, grâce au contrôle du parcours optique de l’illumination par un condenseur spécialisé. Ainsi, le spécimen en observation se détache en clair de l’arrière-plan qui apparaît comme très sombre, voire complètement noir. La méthode permet d’obtenir des images bien contrastées d’échantillons transparents sans coloration. La microscopie en champ sombre repose sur l’effet Tyndall, soit la diffusion de la lumière par les petites particules en suspension dans un élément autrement transparent. L’observation d’un faisceau laser à travers un nuage de fumée est un exemple de cet effet.
E
Éblouissement et étalement
L’éblouissement de type blooming est une aberration optique liée au débordement des puits d’électrons qui composent un capteur CCD ou CMOS. Lorsque la charge électrique d’un pixel atteint sa valeur limite, les charges excédentaires déborderont vers les pixels adjacents. Un point, petit et net, extrêmement brillant de l’image apparaîtra donc comme un point large et diffus. Le blooming peut être contrôlé avec le temps d’obturation, mais devient problématique pour des scènes fortement hétérogènes en illumination.
Le smear est une aberration similaire, mais est reliée à la diffusion des charges, ou des photons, vers le registre de décalage d’un capteur CCD. Dans ce registre, les charges sont plus mobiles dans l’axe verticale de l’image. Le smear apparaît donc comme un long trait vertical dans la colonne de pixel qui contient l’élément brillant. Un CMOS n’ayant pas de registre de décalage, il n’est pas sujet au smear. Le smear peut être atténué en protégeant adéquatement le registre des photons incidents.
Écran thermique
L’écran thermique est une sorte spéciale d’écran utilisé pour les caméras infrarouge. Il aide à ce que le détecteur ne perçoive que la radiation provenant de l’espace objet. L’écran thermique est en fait le diaphragme d’ouverture, fixe, installé à l’intérieur du boîtier Dewar (voir image). L’écran thermique coïncide avec la pupille de sortie de la lentille IR.
Efficacité quantique
L’efficacité quantique (EQ) correspond à la probabilité d’un photon incident sur la surface photosensible à générer un électron sur un de ses pixels. Elle dépend de l’énergie du photon, de la nature du capteur et des éléments qui le protègent (verres, films, etc.). Elle est donc significativement dépendante de la longueur d’onde du photon incident. L’efficacité quantique est donc une courbe, allant de 0 à 100%, couvrant une gamme spectrale définissant la plage de sensibilité du capteur. L’efficacité quantique est parfois appelée IPCE (Incident-Photon-to-electron Conversion Efficiency). Elle est importante pour des images à très basse luminosité et pour la calibration en intensité d’images à large bande spectrale.
R
Refroidissement thermoélectrique
Le refroidissement thermoélectrique utilise l’effet Peltier pour pomper électriquement la chaleur d’une surface froide vers une surface chaude. Les modules thermoélectriques, TEC, se présentent souvent comme de minces rectangles de céramiques de surfaces variables. Ils sont appréciés en électronique pour l’absence de pièces mobiles (favorisant une durée de vie plus grande et une absence totale de vibration) et de gaz réfrigérants, rendant leur implémentation dans des circuits plus simple. Ils permettent d’atteindre de très basses températures, mais leur efficacité de dissipation de chaleur est faible. Pour augmenter cette efficacité, la surface chaude doit être activement refroidie par une autre méthode, eg. air soufflée, eau, etc. Pour atteindre de grands gradients de températures, les TEC peuvent être étagés, au coût d’une décroissance rapide de leur efficacité de dissipation de chaleur.
S
Spectre infrarouge
NIR : longueurs d'onde allant d'environ 750 à 1 400 nm et est couramment utilisé dans des applications telles que la spectroscopie, la télédétection et l'imagerie médicale.
SWIR : longueurs d'onde allant d'environ 900 à 1 700 nm mais peut également être classé de 900 à 2 500 nm et est utilisé dans des applications telles que la détection de l'humidité, le tri des matériaux et les télécommunications. Les capteurs à l'arséniure de gallium et d'indium (InGaAs) sont les principaux capteurs utilisés dans l'imagerie SWIR, et le tellurure de mercure et de cadmium (MCT, HgCdTe) couvre l'autre partie du spectre.
eSWIR : longueurs d'onde allant d'environ 2 500 à 3 000 nm et est utilisé pour des applications telles que la télédétection, la détection chimique et la détection de la température.
MWIR : longueurs d'onde allant d'environ 3 000 à 8 000 nm et est utilisé dans des applications telles que l'imagerie thermique et la détection de gaz.
LWIR : longueurs d'onde allant d'environ 8 000 à 15 000 nm et est utilisé dans des applications telles que la vision nocturne, la surveillance et l'imagerie thermique.
Chacune de ces gammes spectrales possède des propriétés différentes qui les rendent adaptées à des applications différentes. Il est essentiel de comprendre leurs différences pour sélectionner la technologie appropriée à une tâche donnée.
