OBTURATEUR A CRISTAUX LIQUIDES
Bernard Dalstein

Cette page montre une première tentative d'évaluation  des cristaux liquides comme obturateur dans les caméras CCD. L'avantage des obturateurs à cristaux liquides par rapport à leurs homologues mécaniques est bien sur ne présenter aucune pièce en mouvement. La compacité et la facilité de mise en oeuvre sont aussi des atouts.

L'écran à cristaux liquides testé est un modèle économique. La mise en oeuvre a été réalisée par Bernard Dalstein.

L'obturateur testé. Notez que la surface de l'écran de ce modèle couvre largement la surface sensible de CCD de la classe des KAF-0400/1600.

La qualité de planéité des surfaces optique de l'écran parait suffisante pour ne pas détériorer l'image qui se forme sur le CCD à partir du moment où l'écran est placé quelques millimètre en avant du CCD. L'écran ne parait pas non plus diffuser significativement la lumière, ce qui est important pour conserver un bon contraste (cependant il n'a pas été possible pour l'instant de faire une mesure de diffusion directe).

La courbe suivante (mesures effectuées par C. Buil) montre la transmission spectrale de l'écran en fonction de ces 2 états : ouvert ou fermé.

Il apparaît que même lorsque l'écran est "ouvert" la transmission n'est pas égale à 1. Avec le modèle utilisé l'atténuation du flux est de l'ordre de 75% en moyenne. Lorsque l'obturateur est fermé, il n'est malheusement pas totalement opaque.dans le visible puisqu'il laisse passer environ 7% du flux. Une autre propriété importante apparaît sur cette courbe : la fonction d'obturation n'est effective que dans le domaine visible. Dans le bleu (en dessous de 4500 A) et dans l'infra-rouge (au delà de 7500 A), l'obturateur devient transparent même lorsqu'il est fermé.

La courbe suivante montre le facteur d'atténuation de l'obturateur qui est défini par :

1 - (transmission "obturateur fermé" / transmission "obturateur ouvert")
La facteur d'atténuation est de l'ordre de 100-10=90% dans le visible. Il devient 0% dans le bleu et dans la partie infra-rouge du spectre.

Il n'est pas certain qu'une atténuation de 90% soit acceptable pour un obturateur dans certaines applications (imagerie lunaire ou acquisition de flat-field crépusculaires notamment). De plus, le fait que cette atténuation s'annule dans des régions spectrales où le CCD reste particulièrement sensible est un très sérieux problème.

Il faut souligner de plus que l'atténuation diminue encore lorsque l'écran est incliné de quelques degrés (de 10% pour une inclinaison de 10° environ). Cela peut poser des problèmes avec des optiques à forte ouverture relative (F/D<5).

On a vu que la transmission n'est  pas égale à 1 lorsque l'obturateur est ouvert. Ça ne sera vraiment gênant qu'en imagerie du ciel profond.

Enfin, les paramètres optiques d'un écran à cristaux liquides changent assez fortement en fonction de la polarisation de la lumière incidente. Cela a été bien vu sur le modèle testé, sans qu'il ait été possible de faire pour l'instant une étude quantitative.

Conclusion : ce premier essais à montré qu'il était facile de mettre en oeuvre un obturateur à cristaux liquides. En revanche celui-ci doit être choisi très soigneusement. Il faut essayer de viser un facteur d'atténuation de 99% dans la majeure partie du spectre accessible à un CCD . C'est à cette condition que les cristaux liquides concurrencerons les modèles mécaniques. La prospection est en cours...

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