EVALUATION DE LA REPONSE SPECTRALE
DE L'APPAREIL PHOTO NUMERIQUE
CANON EOS 10D

La mesure de la réponse spectrale du CANON EOS 10D a été réalisée de jour avec le spectrographe LORIS en analysant la lumière solaire ambiante. Voici un exemple en couleur de spectre obtenu lors de cette session :

Le graphe ci-après montre le profil spectral brut obtenu. Il s'agit de l'addition des  trois canaux Rouge, Vert et Bleu extraits d'une image RAW. (traité avec Iris V4.0).  Il faut ici bien noter qu'il s'agit d'un résultat brut, c'est-à-dire qu'aucune pondération de correction chromatique n'a été appliquée aux canaux. Donc, le signal est exactement tel qu'il sort du capteur CMOS de l'appareil numérique. Quelques raies spectrales ont été indiquées dans cette figure.

On remarque immédiatement que la raie rouge de l'hydrogène (H alpha) se situe dans le queue de réponse de cet APN, pratiquement à la limite de la sensibilité, ce qui laisse présager quelques problèmes pour réaliser facilement des images de nébuleuses à émission ans le rouge... La réponse dans le bleu est en comparaison satisfaisante.

La graphique suivant montre les trois réponses rouge, verte et bleu normalisées au pic. La source de lumière est encore le spectre solaire (on voit les raies spectrales).

Pour réaliser le graphique suivant on a divisé le signal observé dans chaque canaux par le spectre théorique d'une étoile G2V (le type spectral du Soleil). Ceci permet d'éliminer la contribution spectrale de l'étoile. Le résultat est par ailleurs légèrement lissé. Ce document permet notamment d'estimer le recouvrement des bandes spectrales (pureté spectrale) et la position des coupures de bande (on note que la raie de l'oxygène interdite [OIII] à 5007 A est à cheval sur les canaux bleu et vert, ce qui est malheureusement un grand classique avec ce type de matériel).

Le graphique suivant montre une tentative pour trouver la vraie réponse spectrale du CANON EOS 10D. Pour cela il est nécessaire de supprimer le filtre spectral constitué par la spectrographe lui-même (essentiellement l'efficacité spectrale du réseau de LORIS, un modèle à transmission blazé à la longueur d'onde de 5800 A). La réponse spectrale de LORIS associé à un détecteur CCD Kodak KAF-1602E a été souvent déterminée. En partant d'une connaissance du rendement quantique du KAF-1602E relevé sur les notices d'informations de Kodak il est possible de trouver le rendement de LORIS sans détecteur et ainsi de corriger le signal observé en sortie de l'appareil numérique Canon. Le calcul est assez indirect et probablement entachée d'une certaine erreur mais qui ne remet sans doute pas les conclusions. Voici le résultat.

La haute sensibilité dans le bleu relativement à la partie rouge est encore plus criante. Avec le EOS 10D testé, la réponse au niveau de H-alpha ne représente que 3% de la réponse mesurée dans bleu-vert ! Cet appareil est quasi insensible à des longueurs d'onde plus grandes que 6750 angstroms.

Voici le spectre calibré du Soleil observé avec LORIS associé au Canon EOS 10D et un zoom Canon 24-85 mm utilisé à f=85 mm (i.e. la réponse instrumentale est retirée pour trouver le vrai flux spectral du Soleil). Un défaut de focalisation explique la perte de contraste des raies dans le bleu profond (chromatisme des optiques).

Détail de la région du spectre solaire allant du triplet vert du magnésium jusqu'à la raie rouge de l'hydrogène.

Compte tenu de la réponse spectrale du EOS10D, qu'elle est l'intensité relative des raies d'émission d'une nébuleuse classique une fois l'image réalisée avec cet appareil ? Le graphe ci-après montre la distribution spectrale de la nébuleuse Messier 8 (cliquer ici pour des détails sur les conditions d'acquisition de ce spectre).

En faisant le produit du spectre de la nébuleuse par la réponse du EOS 10D/300D on note que l'intensité de la raie H-alpha devient significativement plus faible que les raies  [OIII] et même H-beta.

 

Pour équilibrer la balance chromatique afin d'afficher la nébuleuse sous sont aspect classiquement représenté on peut tenter de remplacer la couche R de l'image RGB par la couche d'une image exposée 3 à 5 fois plus. Mais dans l'image va être globablement affectée par une dominante rouge. Un meilleur résultat peut probablement être obtenu en ajoutant un filtre rouge dans le faisceau optique lors de cette seconde prise de vue. Le graphe suivant montre le spectre du Soleil (spectre non corrigé de la réponse instrumentale) dans la bande R du EOS 10D, puis en ajoutant un filtre photo rouge classique (type passe-haut équivalent au Wratten 25A), ou en ajoutant un filtre rouge foncé Lumicon H-alpha.

La faiblesse du CANON EOS 10D/300D dans la partie rouge du spectre ne doit pas masquer l'étape importante que représente l'arrivée de ce type d'appareil reflex pour l'observation numérique du ciel, la démocratisation de cette pratique qu'il induit, la facilité de mise en œuvre qui conduit à un indéniable plaisir d'utilisation et l'excellent rapport performance/coût. Ne pas oublier non plus qu'il n'y a pas que des nébuleuse dans le ciel et que le spectre est étendu, avec une partie bleu riche et passionnante. Quand bien même, s'il s'agit de réaliser une étude scientifique des nébuleuses diffuses, et non plus seulement esthétique, il faut garder en mémoire que la raie H-beta est une copie conforme de la raie H-alpha, hors H-beta est parfaitement accessible avec le EOS10D/300D !

Retour à la page d"index d'évaluation du 10D