Les caméras numériques enregistrent des images à l’aide de cellules photosensibles appelées « dispositif à transfert de charge » ou CCD (pour Charge Couple Device, en anglais). Un CCD n’est rien d’autre qu’une mince couche de silicium divisée en une multitude de petits carrés appelés « éléments d’image » ou pixels (pour picture element, en anglais). Sur un CCD, chaque pixel est séparé par de fins isolants.

Pour prendre une image, il suffit d’exposer le CCD à la lumière, comme on le ferait avec une pellicule ou une plaque photographique. Lorsque de la lumière frappe un pixel, le silicium produit une charge électrique : plus il y a de lumière, plus la charge est grande. À la fin de la pose, le microprocesseur de la caméra lit la charge de chacun des pixels, ligne par ligne, et transforme le tout en image numérique.

L’intérêt des CCD pour les astronomes tient à leur grande sensibilité : sur 100 photons (ou particules de lumière) par exemple, un CCD parvient à en détecter jusqu’à 80 alors qu’une plaque pho Pour en lire plus
Les caméras numériques enregistrent des images à l’aide de cellules photosensibles appelées « dispositif à transfert de charge » ou CCD (pour Charge Couple Device, en anglais). Un CCD n’est rien d’autre qu’une mince couche de silicium divisée en une multitude de petits carrés appelés « éléments d’image » ou pixels (pour picture element, en anglais). Sur un CCD, chaque pixel est séparé par de fins isolants.

Pour prendre une image, il suffit d’exposer le CCD à la lumière, comme on le ferait avec une pellicule ou une plaque photographique. Lorsque de la lumière frappe un pixel, le silicium produit une charge électrique : plus il y a de lumière, plus la charge est grande. À la fin de la pose, le microprocesseur de la caméra lit la charge de chacun des pixels, ligne par ligne, et transforme le tout en image numérique.

L’intérêt des CCD pour les astronomes tient à leur grande sensibilité : sur 100 photons (ou particules de lumière) par exemple, un CCD parvient à en détecter jusqu’à 80 alors qu’une plaque photographique ou un œil humain n’en décèle qu’un seul. Ainsi, exposer un CCD pendant deux minutes permet de révéler des détails qui n’apparaîtraient qu’au bout d’une heure d’exposition avec une plaque photographique.

Outre pour la photographie, les CCD sont entre autres utilisés dans les photocopieurs, les machines à fac-similés (ou fax), les digitaliseurs et les lecteurs de codes barres.

C’est en 1969 que deux chercheurs des Laboratoires Bell, les Américains Willard Boyle et George Smith, dessinent la structure de base d’un CCD et définissent ses principes d’opération. Quelques mois plus tard, ils mettent au point la première caméra vidéo au monde fonctionnant avec un CCD.

En 1973, la compagnie américaine Fairchild Imaging met au point le premier CCD commercial. Composé d’une matrice de 100 x 100 pixels, il est utilisé en 1974 pour produire la première image astronomique prise par une caméra numérique. Il s’agit d’une image de la Lune captée par un télescope de 20 centimètres.

En 1976, Fairchild Imaging met en vente la première caméra CCD commerciale : c’est la Fairchild MV-101.

En 1979, les caméras CCD font leur entrée en astronomie professionnelle. L’Observatoire national de Kitt Peak, aux États-Unis, emploie alors une caméra numérique de 320 x 512 pixels sur son télescope de un mètre. La supériorité des CCD sur les plaques photographiques est alors vite démontrée.

En 1983, l’usage des caméras CCD se répand largement dans les observatoires astronomiques professionnels. Des objets célestes des milliers de fois plus pâles que ceux apparaissant sur les plaques photographiques les plus sensibles sont alors étudiés pour la première fois : l’Univers révèle alors un nouveau visage.

Aujourd’hui, les caméras numériques font partie intégrante de l’équipement standard de tout observatoire professionnel. La plus grande, MegaCam (en 2006, au télescope de 3,6 m Canada-France-Hawaï), utilise une mosaïque de 40 CCD, pour un total de 340 millions de pixels.

© 2006 Une idée originale et une réalisation de L'ASTROLab du Parc national du Mont-Mégantic

Photo couleur du quelqu’un avec un dispositif à transfert de charge ou CCD dans leur main

Dispositif à transfert de charge ou CCD.

NASA

© NASA


Photo noir et blanc du Willard Boyle et George Smith en experiment avec un téléviseur et caméra

Willard Boyle et George Smith.

Lucent Technologies Inc.

© Lucent Technologies Inc.


Image couleur de la lune

La première image astronomique prise par une caméra CCD.

ASTROLab du Parc national du Mont-Mégantic

© Domaine public


Photo couleur du Caméra CCD sur une table

Caméra CCD utilisée à l'Observatoire du Mont-Mégantic.

Observatoire du Mont-Mégantic

© Observatoire du Mont-Mégantic


Objectifs d'apprentissage

L’apprenant va :
  • nommer des contributions récentes, y compris celles du Canada, au développement des technologies pour l’exploration spatiale;
  • décrire en détail le rôle que jouent des technologies canadiennes dans l’exploration de l’espace;
  • dessiner un système solaire avec toutes ses composantes;
  • établir le lien entre les atomes et la lumière à l’aide de différents instruments.

Page d'accueil du Centre des enseignants | Trouvez des ressources d'apprentissage et des plans de leçons