HM31- Capteurs APN v3.qxd
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niques ont commencé quand le CCD est apparu à la fin des années 60.
CCD (CHARGED COUPLED DEVICE) Le premier problème des pellicules qui a conduit au développement des capteurs CCD, c’est que seule une petite partie de la lumière réagit avec les cristaux photosensibles. Pour les applications en faible lumière telles que l’astronomie, c’est un gros défaut. Les capteurs CCD exploitent l’effet photoPrincipe d’un pixel CCD
capter la lumière : ce sont les « ISO » caractéristiques de la sensibilité. Quand la photographie est passée à la couleur, d’autres composés ont été utilisés, mais le principe reste le même. Moins de 5 % des photons auront un effet sur la pellicule. La seconde méthode pour enregistrer l’image, c’est le recours à un capteur électrique. Les premiers ont été développés en même temps que la télévision… Ces capteurs complexes se comportent comme un tube cathodique « à l’envers », ce qui explique en partie l’encombrement des caméras de télévision il y a encore 25 ans. Les capteurs électro-
Le capteur Foveon reproduit la structure de la pellicule.
électrique : lorsque la lumière frappe un matériau, cela peut déclencher la circulation d’électrons, c'est-à-dire un courant électrique. Dans le cas d’un capteur CCD, les photons frappent les atomes d’une zone N, ils excitent les électrons : ceux-ci se retrouvent dans la bande de conduction et sont captés par une zone P (délimitée par le jeu des différences de dopage, pour avoir des zones très localisées). Le nombre d’électrons stockés dans ces zones est directement lié au nombre de photons qui ont frappé la zone. Une fois ce stockage réalisé, il faut faire un balayage pour récupérer l’information. C’est le rôle de l’électrode : créer un transistor MOS. Quand on applique une tension à l’électrode, les électrons peuvent passer d’une zone à celle d’à côté. Avec une horloge, on réalise le balayage pour déplacer les électrons vers un point où ils seront captés et la valeur, analogique jusqu’à présent, sera numérisée.
Une matrice de Bayer permet d’obtenir une image en couleur (après traitement) à partir de points monochromes.
On obtient une très grande sensibilité, car plus de 70 % des photons vont créer une charge, avec un faible niveau de bruit. Cependant, la réalisation des divers dopages et couches est complexe. De plus, il ne faut pas de défauts sur la surface du capteur qui est souvent très supérieure à celle d’un CPU. Enfin, l’électronique de commande est complexe, notamment au niveau des horloges de commande du balayage.
Hardware magazine octobre/novembre 07
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