La figure 1 correspond à l'histogramme d'une image d'obscurité d'un CCD KAF-400. Elle représente le nombre de pixels ayant une valeur donnée. On remarque la présence de 3 bosses sensiblement équidistantes, et dont, qui plus est, les hauteurs sont dans un rapport constant par rapport à la précédente. Un examen à plus grande échelle montre l'existence d'une quatrième bosse qui satisfait à ces deux critères.
Figure 1. Histogramme
Sur les figures suivantes, la courbe de la figure 1 a subit une translation horizontale de +94 ADU , et un facteur d'échelle de 0.07 et elle est affichée en jaune superposée à la courbe originale. Un léger offset en Y a été appliqué localement sur la courbe d'origine pour tenir compte de la composante exponentielle qui se superpose aux 4 bosses.
Ces figurent montrent bien la proposition avancée au début, confirmant un pas et un ratio constant entre deux bosses successives de l'histogramme.
Figure 2. Bosse 2 (rouge) et bosse 1 (translatée + échelle)
Figure 3. Bosse 3 (rouge) et bosse 2 (translatée + échelle)
Figure 4. Bosse 4 (rouge) et bosse 3 (translatée + échelle)
Cette relation entre les bosses doit permettre de comprendre l'origine de ces pixels anormaux. Elle implique d'abord qu'il s'agit d'un phénomène à très petite échelle (sub micronique).
Pour une raison à déterminer, des sites très petits, répartis au hasard sur la surface du CCD, génèrent un certain nombre bien déterminé d'électrons par unité de temps pour une température donnée. Une analyse faite par ailleurs monte que ce sont toujours les mêmes sites.
La répartition au hasard est prouvée par le fait que, sur une surface donnée (en l'occurrence un pixel de 9 microns de coté), on a une probabilité 1/N d'avoir 1 site, 1/(N*N) d'en avoir 2, 1/(N*N*N) d'en avoir 3 etc...
La finesse des pics (au bruit de mesure près) montre qu'il s'agit d'un phénomène parfaitement défini; TOUS les sites génèrent exactement le même nombre d'électrons.
La cause la plus probable est à rechercher dans l'élaboration du barreau de silicium. D'autres études, qui n'ont jamais mentionné le phénomène décrit ici, ont montré que, suivant le fournisseur du barreau de Silicium, pour un même process appliqué par ailleurs, le comportement des pixels chauds n'était pas le même, avec des rapports très importants de l'ordre de 4.
Les mêmes mesures ont été faites sur 4 CCD différents d'origine KODAK, produits à plusieurs années d'intervalle, et on trouve le même phénomène, mais, qui plus est, avec pratiquement les MEMES ratios.
Toutefois, sur le KAF-1600, les pics n'apparaissent pas aussi symétriques que sur le KAF-400. Une observation des répartitions permet de comprendre l'origine du biais, qui résulte d'une sélection en fabrication: en effet, pour le KAF-1600 (1536 * 1024), KODAK définit, pour le classement de ce CCD, une zone centrale et une zone périphérique, le taux de défauts, pour une classe donnée, étant plus élévé dans la zone périphérique. Or, l'analyse détaillée montre qu'effectivement il y a moins de pixels chauds dans cette zone centrale, d'une façon significative. Pour qu'une telle fluctation de probabilité puisse être mise en évidence, il faut supposer qu'un pourcentage important de CCD partent à la poubelle, ce qui expliquerait que le prix croisse beaucoup plus vite que la surface (un KAF-6400, (3072 * 2048) coûte en gros 100 fois plus cher qu'un KAF-400 (768 * 512))
Pour plus d'information, contacter Jean-Claude PELLE