La figure ci-après montre la courbe de rendement quantique du KAF-0400.
 
Le rendement quantique du CCD Kodak KAF-0400.

Le KAF-0400 est compatible broche à broche avec son grand frère, le KAF-1600. Celui-ci possède une surface sensible 4 fois plus importante, avec 1768x1024 pixels, mais est aussi bien plus coûteux. Le prix d'un KAF-1600 grade 2 est de l'ordre de 35000 F. Si ce prix ne vous disuade pas, sachez qu'il est techniquement possible de remplacer dans Audine le KAF-0400 par un KAF-1600, même si l'aspect extérieur des boîtiers est assez différent. Cependant, pour réaliser cette opération, vous devez souder directement, sans support, les circuits U7 et U8 sur le circuit imprimé supérieur.
 
Le KAF-0400L est un CCD fonctionnellement identique du KAF-0400, mais possédant un dispositif anti-éblouissement. Il évite par exemple d'avoir des trainées disgracieuses s'échappant des étoiles saturées. Ce CCD n'est pourtant pas un très bon choix pour l'astronomie en raison d'une perte brute de sensibilité de 30% environ par rapport au KAF-0400 standard. En outre, la structure anti-éblouissement située entre les pixels risque de poser des problèmes pour certaines études faisant appel à des mesures photométriques précises. En contre-partie, l'aire du pixel correspondant au drain anti-éblouissement est insensible au courant d'obscurité et effectivement, en pratique, un CCD KAF-0400L anti-blooming (la traduction en anglais d'anti-éblouissement) présente un signal thermique plus faible de 30% qu'un CCD KAF-0400.

Le rendement quantique du KAF-0400L. Remarquez la perte de sensibilité par rapport au KAF-0400.

Il faut noter encore l'existence d'une version couleur : le KAF-0400C. Le boîtier est miniature et impose de souder le CCD sur un petit circuit imprimé intermédiaire pour l'adaptation dans Audine. Une fois la chose faite, le KAF-0400C est totalement compatible électroniquement au KAF-0400. La seule différence notable (à part le boîtier) est microscopique : les pixels sont recouverts en alternance de filtres rouge, vert et bleu dans le KAF-0400C.

A gauche un KAF-0400C monté sur un circuit imprimé intermédiaire, dessiné spécifiquement, et pouvant s'enficher dans le support du KAF-0400 standard.
 
L'image qui provient d'un KAF-0400C ressemble de prime abord à celle de son cousin, le KAF-0400. Ce n'est qu'en triant judicieusement les pixels et en réalisant un petit travail d'interpolation que l'on extrait trois images distinctes, équivalentes à celles que l'on aurait obtenues en faisant trois images successives de la scène au travers de filtres rouge, vert et bleu. Les trois images ci-dessus montrent un exemple typique d'extraction des composantes colorées du KAF-0400C, avec de gauche à droite, les images rouge, verte et bleu de la scène (traitement QMiPS32).
Image en couleur de carte géographique réalisée à partir des trois composantes rouge, verte et bleue de l'exemple précédent.
Le rendement quantique relatif des pixels rouges, verts et bleus d'un CCD KAF-0400C. Notez que les pixels bleus présentent une remontée de sensibilité dans le rouge, ce qui va nécessiter quelques acrobaties au moment du traitement des images pour restituer un rendu des couleurs correct. Notez encore que la sensibilité dans le bleu est très médiocre.

Kodak peut fournir une version spéciale du KAF-0400 avec une sensibilité accrue dans la partie bleue du spectre : le KAF-0401E. Ce CCD n'est pas à confondre avec un autre composant introduit en 1996, le KAF-0400E, qui a été loin de briller par ces performances. Entre-autre, le courant d'osbcurité était alors 4 ou 5 fois plus élevé par rapport au KAF-0400, la dynamique très faible, le signal d'offset fortement variable en fonction de la température, le gain en sensibilité dans le bleu somme toute assez faible, de l'ordre de 20%, ... Bref, un CCD peu séduisant. Très récemment, début 1999, Kodak a annoncé l'arrivée d'une gamme de nouveaux CCD à fort rendement quantique dans le bleu, les Blue Plus Image Sensor, dont fait partie le KAF-0401E. D'après les premiers résultats, Kodak maîtrise à présent la technologie des CCD à forte sensibilité dans le bleu. Pour accroitre cette sensibilité, le constructeur a rendu transparente l'une des deux électrodes de la structure à deux phases des CCD de la famille KAF. Cette électrode transparente est à base d'indium (technologie ITO pour Indium Tin Oxyde). Outre sa transparence, l'électrode transparente à un indice de réfraction tel que les pertes par réflexion sont réduites à son niveau. Le résultat est un rendement quantique qui passe de 38% pour le KAF-0400 à 62% pour le nouveau KAF-0401E à la longueur d'onde 0.6 micron. Surtout, à 0.4 micron le rendement quantique du KAF-0400E (30%) est 10 fois supérieur à celui du KAF-0400. A 0.35 micron, c'est-à-dire dans l'UV, la sensibilité du KAF-0401E est encore de 15% ! Ce CCD reste sensible jusqu'à 300 nm, mais à ce stade, c'est l'atmosphère et les verres optiques traversés qui commencent à attenuer sérieusement le signal. Le courant d'obscurité, déjà particulièrement faible dans le KAF-0400, diminue encore en passant de 10 à 6pA/cm2. Tout ceci représente un gain très important : la sensibilité globale est pratiquement doublée par rapport au KAF-0400 pour une image obtenue sans filtre, la réalisation d'images trichromes devient un plaisir, la grande sensibilité dans le bleu ouvre de très importantes perspectives en spectrographie, en photométrie, en imagerie haute résolution, etc.

Le rendement quantique du nouveau KAF-0401E. Celui-ci concurence sérieusement les CCD amincis, bien plus délicats à fabriquer et coûteux.
 
Le KAF-0401E est compatible sur le plan du brochage avec le KAF-0400. Cependant quelques tensions sont à ajuster, mais dans de faibles proportions. Pour pouvoir l'utiliser il faut donc agir sur les potentiomètres de réglage d'amplitude des horloges et souder des Zener de valeur un peu différente par rapport à la version de base. Mais rien n'empèche d'intégrer ce composant très performant dans la caméra Audine.
La transmission optique du hublot de la caméra Audine, qui est fait à partir d'un verre tout à fait banal. Cette courbe est caractéristique des verres standard avec une début de coupure dans l'ultraviolet à partir de 350 nm. Pour exploiter le KAF-0401E dans l'UV il faudrait employer des verres en silice ou en quartz et...  aussi travailler en dehors de l'atmosphère terrestre car celle-ci est pratiquement opaque en dessous de 300 nm. Notez que la transmission moyenne est de l'ordre de 90% en raison des pertes par réflexions vitreuses sur les deux faces du hublot. Pour amémiorer cette performance (autour de 98%) il faut traiter antireflet ces deux faces (il est alors impératif d'utiliser un traitement multicouche large bande efficace depuis 350 nm jusqu'à 1000 nm).
 
Le tableau suivant résume les différences entre le KAF-0400 et le KAF-0401E sur le plan électrique :
 
DIFFERENCES ENTRE LE KAF-0400 ET LE KAF-0401E
 
KAF-0400
KAF-0401E
VDR
+10.0V
+11.0V
VSS
+0.7V
+2.0V
VOG
+3.0V
+4.0V
GUARD
+7.0V
+9.0V
Niveau bas de V1
-8.0V
entre -9.0V et -10V
Niveau haut de R
+3.0V
+4.0V
 
Pour passer du KAF-0400 au KAF-0401E vous devez effectuer les modifications suivantes sur les cartes Audine : Compte tenu du fait que dans Audine la tension VDR est proche de 10.4V, c'est-à-dire marginalement la valeur acceptée par le KAF-0401E, nous ne modifions aucun composant lié à la production de cette tension.

Lors de la phase de réglage il faudra ajuster le potentiomètre P2 pour modifier le niveau bas de l'horloge V1 à -9V au lieu de -8V. En revanche il n'y a pas lieu de toucher au niveau haut (+0.5V).

Le surcoût du KAF-0401E est de l'ordre de 1000 F pour un grade 2. Comme l'ensemble de la gamme Kodak sera bientôt remplacée par les CCD série E, il y a fort à parier que les prix baisseront. Outre les très bonnes performances, l'arrivée de ce CCD est une bonne nouvelle car elle garantit pour longtemps la pérénité de notre famille KAF-0400 favorite.

L'image ci-après permet de comparer la taille du KAF-0400 (ou du KAF-401E) avec le grand frère KAF-1602E. Tout comme le KAF-0401E, ce dernier dispose d'une sensibilté accrue par rapport à son prédécesseur, le KAF-1600. La KAF-1602E possède 1536x1024 pixels, ce qui lui confère une surface sensible 4 fois plus grande que celle d'un KAF-0400.

A gauche, un KAF-0401E. A droite un KAF-1602E. Par rapport au KAF-1600, le KAF-1602E est conditionné dans un boîtier nettement moins long, ce qui facilite son intégration.

Notez qu'il est parfaitement possible de monter un KAF-1600 ou un KAF-1602E dans une caméra Audine ! Le temps de lecture est de 17 secondes environ en binning 2x2, ce qui reste très honnète compte tenu du nombre de pixels de ce CCD.

Un KAF-1602E monté sur un jeu de cartes électroniques Audine (ce CCD est compatible broche à broche avec le KAF-0400/KAF-0401E). L'ouverture dans la carte supérieure d'Audine a été prévue dès l'origine de la conception pour laisser de la place à un drain thermique élargi compatible avec ce gros capteur.
 
Vous trouverez une traduction complète en français du datasheet du KAF-0400 sur le site de David Romeuf.