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Les capteurs d’image CCD (Charge Coupled Device, à transfert de charge), mis au point par e2v au titre du contrat passé avec le Centre National d’Études Spatiales (CNES) et retenus par Thalès Alenia Space pour équiper l’instrument d’imagerie optique haute résolution (HR) qui sera intégré au satellite d’observation terrestre Pléiades du CNES (lequel embarque deux types d’équipements e2v pour l’imagerie panchromatique et multispectrale), affichent des performances supérieures au cahier des charges.

À l’issue de tests en environnement, les performances optiques et radiométriques (qualité d’image) des capteurs d’image se sont révélées supérieures aux prévisions, l’instrument présentant une FTM (fonction de transfert de modulation) et un rapport signal-bruit 1,5 fois plus élevés que dans les spécifications d’origine.

L’instrument optique haute résolution de 200 kg comporte, pour son plan focal panchromatique, cinq capteurs e2v CCD98-50 offrant chacun une résolution de 6 000 pixels, soit 30 000 pixels par ligne. Ces capteurs CCD intègrent en outre une fonctionnalité TDI (Time Delay Integration) se prêtant à l’acquisition d’images haute résolution (70 cm au sol) et leur substrat aminci offre une sensibilité optimisée.

Pour satisfaire aux conditions de performances spécifiées dans le cahier des charges, le capteur CCD présente les caractéristiques suivantes :

• Taille des pixels et pas de masque de 13 μm

• Structure d’électrodes de transfert quadriphasées, montées en parallèle, sur quatre couches de polysilicium

• Structures anti-blooming longitudinales à l’intérieur de chaque pixel, optimisées pour l’éclairage en face arrière afin de préserver un facteur de remplissage de 100%

• 6 000 pixels actifs par ligne, avec un maximum de 20 lignes TDI

• Sélection en vol du nombre de lignes TDI actives

• 10 registres de lecture série, intégrant chacun un amplificateur de sortie optimisé, chaque sortie couvrant 600 pixels par ligne

• Boîtier spécifique en nitrure d’aluminium, avec fenêtre avec un revêtement antireflet

• À l’instar de la plupart des capteurs d’image e2v, le capteur TDI Pléiades intègre un mode d’éclairage en face arrière pour une sensibilité et un rendement quantique élevés

Le satellite Pléiades comporte également un plan focal multispectral, utilisant un capteur CCD e2v de type AT71554, présentant les caractéristiques suivantes :

• 4 lignes photosensibles

• 1 500 éléments photosensibles par ligne

• Taille des pixels de 52 x 52 µm

• Non-uniformité de la réponse photoélectronique (PRNU) de 1% eff.

• Non-linéarité : 1%

Le projet Pléiades fait partie du programme franco-italien ORFEO (Optic & Radar Federated Earth Observation), qui scelle la coopération des agences spatiales nationales CNES et ASI (Agenzia Spaziale Italiana) et marque une avancée technologique majeure dans les systèmes d’observation optique de la Terre. Le lancement des deux satellites d’observation Pléiades est prévu respectivement début 2010 et 2011 ; placés en orbite autour de la Terre, ceux-ci réaliseront, au moins durant cinq années , des photographies à très haute résolution, panchromatiques et multispectrales, à une altitude de 694 km.

« Les capteurs CCD d’e2v pour l’instrument d’imagerie optique haute résolution Pléiades offrent une résolution optimisée de 70 cm sur une large fauchée (20 km), après fusion, entre les bandes du spectre visible et proche de l’infrarouge », précise Didier Dantes, responsable du département chaîne d’imagerie de Thalès Alenia Space à Cannes.

« Grâce à la réponse photoélectronique élevée obtenue via le substrat aminci et un taux de lecture des capteurs e2v pouvant aller jusqu’à 66 MHz sur 10 sorties, le rapport signal-bruit exigé peut être atteint avec 10 lignes TDI sélectionnées seulement, sans ralentissement du satellite », ajoute Alain Bardoux, responsable du département chaîne de détection du CNES.

« Nous avons travaillé en étroite coopération avec Thalès et le CNES sur la mise au point et la fabrication de ces capteurs. Il est extrêmement gratifiant de constater que ceux-ci affichent des performances supérieures au cahier des charges et ouvrent de nouvelles possibilités aux applications d’observation terrestre », conclut Brian McAllister, Directeur Général de l’activité imagerie spatiale et scientifique chez e2v.

http://www.e2v.com