1 / 41

Œil IL et CCD

Œil IL et CCD. Thierry Midavaine WETO 2005. 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. La magnitude en astronomie.

hanzila
Download Presentation

Œil IL et CCD

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 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

  3. .

  4. 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 = 2.5119 • Une étoile de magnitude V 0 délivre un éclairement de 2.65 10-6 lux • ou 3.92 10-8W.m-2.µm-1 • ou 1.09 10+11photons.m-2.µm-1.s-1

  5. L ’œil humain

  6. La focale de l œil • 60 dioptries soit une focale de 16,7mm • un indice moyen de 1.336 comme l ’eau. • Un indice de la cornée et du cristallin de 1.38

  7. Rappels sur l ’oeil • La rétine est composée de 120 millions de bâtonnets et de 6 millions de cônes (RVB). • 100000 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 150000 par mm2. Elle constitue un champ de 1 à 2° avec une résolution de 1 ’ (0,3mrd, 10/10èmeou 1,5mm à 5m).

  8. Pavage de la rétine

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

  10. 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.

  11. Ftm de l ’œil

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

  13. 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 2.10-3cd.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).

  14. 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.

  15. 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.

  16. Un œil dilaté dans un fond noir • 7mm : S=3.85 10-5m2 • Résolution 3 ’ • Bande FWHM : 0.1µm • mag V 0 : 1.5 10-13W ou 4.2105 photons/s • mag V 7.8 un ratio de 1320 soit 320photons/s • ou 32 photons en 100ms! • Quelle est l ’influence du fond?

  17. 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!

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

  19. 2.1 6.3 8.0 4.4 7.1 5.3 5.6 5.5 6.9 5.0 3.1

  20. 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

  21. Gain en magnitude D gain Delta télescope mag 0.2 1111 7,6 0.6 10000 10

  22. La transmission atmosphèrique • Au zenith perte de 0,3 magnitude

  23. La luminance du fond de ciel • la haute atmosphère • la lumière Zodiacale • la Voie Lactée • le fond intergalactique

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

  25. La carte du fond de ciel modélisé depuis les mesures de DMSP • Domaine de radiance depuis 1.54 10-9 jusqu ’à 3.17 10-7 W.cm-2.sr-1.µm-1 • à 550nm 1.47 10-3 W.lm-1

  26. Sensibilité spectrale du récepteur

  27. Code des couleurs

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

  29. 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

More Related