Caméras
Vos besoins, nos solutions
Les caméras scientifiques pour la microscopie
Les caméras numériques sont le relai entre vos observations au microscope et le fichier image numérique qui sera votre support de travail et sans doute la seule trace finale de votre votre observation. Bien choisir la caméra qui fera ce travail est donc essentiel pour figer numériquement les informations pertinentes de vos observations.
Il existe tout d’abord deux grandes familles de caméras :
Les technologies de capteurs pour les caméras en microscopie:
– Les caméras CCD :
« Charge Coupled Device », pour dispositif à transfert de charges. Ce sont les premiers types de capteurs apparus avec les caméras numériques. Tous les pixels seront exposés à la lumière simultanément puis l’information sera transférée jusqu’à un convertisseur analogique/digital pour obtenir des images en niveaux de gris. La limite de ces caméras est justement le temps de transfert de ces données. C’est sur ce point que des stratégies de transfert des ont étés développées pour augmenter leur vitesse : Transfert de base : Full Frame CCD, transfert d’une image complète pour exposer pendant le décodage : Frame Transfert CCD , Transfert grâce à des lignes intermédiaires : Interline CCD et finalement pour de gros capteurs, on multiplie le nombre de décodeurs pour répartir le travail.
Les avantages: Il existe une grande diversité de taille physique des pixels (de 1.4 à plus de 20µm), et l’exposition est simultanée.
Le désavantage : Cette technologie est limité en vitesse. Pour les applications très rapides on passera sur la technologie CMOS.
– Les caméras EmCCD :
« Electron Multiplying CCD » , ces caméras sont des caméras dédiés à la sensibilité. Ce sont des caméras CCD ou le signal est amplifié grâce à une cascade d’électrodes avant d’être converti en signal numérique. Souvent ces capteurs ont de gros pixels (9-11µm) pour privilégier la sensibilité.
– Les caméras CMOS / sCMOS :
La technologie CMOS ( pour « Complementary Metal-Oxide-Semiconductor ») diffère de la technologie CCD dans la mesure ou chaque pixel de la caméra aura son propre convertisseur charge/tension et amplificateur. Cela augmente considérablement la vitesse de lecture de la caméra, On retrouvera cette technologie dans les modèles de caméras rapides évidement mais également dans des caméras ayant beaucoup de pixel pour plus de fluidité. Il existera ensuite deux grandes familles :
- les caméras ayant un shutter global ou « Global shutter » ou tous les pixels sont exposés simultanément puis l’information sera transférée
- les caméras ayant un obturateur en boucle ou « Rolling shutter » ou les informations sont transférées lignes à lignes.
Comment décrypter les spécifications des caméras de microscopie ?
– Rendement Quantique : Il s’agit de la capacité du capteur à transformer un photon en un électron. Il est exprimé en %, un capteur qui a par exemple un rendement quantique QE « Quantum Efficiency » de 60% transformera 100 photons arrivant en 60 électrons. Plus ce rendement est important plus la caméra sera sensible
– Nombre et taille des pixels : Ces paramètres vont conditionner l’échantillonnage de notre caméra. Plus les pixels seront petits plus vous collecterez d’information, dans la limite de la résolution fournie par votre optique. La taille des pixels va également jouer sur la sensibilité de votre caméra, plus la surface d’un pixel est grande plus on collecte de lumière. Il faudra donc trouver le bon équilibre entre résolution et sensibilité pour vos applications. Le nombre de pixel aura également une influence dans les performances de vitesse de la caméra, à technologie égale transférer plus de pixels prendra plus de temps.
– Taille des puits / bruit de lecture / Contraste : La taille des puits correspond en quelque sorte au stockage des électrons possible au sein du pixel. Le bruit de lecture sera le bruit électronique généré lors de la lecture de l’information des pixels de la caméra. Le contraste sera la résultante de ces deux paramètres à savoir le ratio entre la capacité totale et le bruit qui sera généré pour la lecture du potentiel du pixel (le niveau du puit en quelques sorte). Ainsi une caméra qui aura au niveau de ses pixels une grande capacité de stockage d’électrons et un faible bruit de lecture aura un grand contraste et donc une capacité de discriminer des niveaux d’intensités proches. Au contraire, peu de stockage et beaucoup de bruit de lecture résulte en un faible contraste ou le faible ratio signal sur bruit SNR limitera la discrimination des niveaux de gris.
