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Comprendre CAPTEURS APN férences constructives et destructives, explicable par la théorie électromagnétique.
Dopage et diode
Le courant (qui va dans le sens contraire des électrons) ne peut traverser la jonction que dans un seul sens.
On peut doper les semi-conducteurs pour en modifier certaines propriétés. Le dopage revient à insérer des quantités infimes d’impuretés, en choisissant des atomes qui ont soit plus d’électrons que l’atome habituel (par exemple du phosphore, qui a un électron de plus que le silicium) et c’est un dopage N, soit moins d’électrons (par exemple du bore), on parle alors de trous et c’est un dopage P. Le dopage crée un niveau accessible dans la bande interdite : il la rétrécit et donc, il faut moins d’énergie pour « sauter » le gap.
Pour réaliser le composant de base de l’électronique, la diode, on utilise une jonction PN. Lorsqu’on met en contact une zone P avec une zone N, l’interface est modifiée : les électrons surnuméraires et les trous se combinent au voisinage de cette dernière. Cette zone est appelée zone de déplétion. Si on applique une charge positive du côté P et une charge négative du côté N, les électrons vont avoir tendance à aller vers P et à faire apparaître un courant : la diode est passante. Si on fait l’inverse, la diode est bloquée puisque les électrons ne sont plus repoussés de la zone N à la zone P.
A l’aide d’électrodes placées sur les pixels, on peut transférer les charges de pixels en pixels
chères. C’est l’astigmatisme qui est d’autant plus sensible que la focale est courte. D’autres défauts sont générés par l’effet «de prisme » : les foyers des différentes couleurs ne se trouvent pas au même endroit, car l’indice de réfraction dépend de la longueur d’onde (ie, de la couleur). Pour lutter contre cet effet, on utilise d’autres matériaux, comme la fluorite (CaF2), qui ont des indices de réfraction moins différents en fonction de la longueur d’onde. C’est l’aberration chromatique, qui est d’autant plus sensible que la focale est longue.
Considérons à présent l’optique ondulatoire. La lumière ne se comporte par toujours comme des rayons se propageant en ligne droite sans interaction. C’est un rayonnement électromagnétique et elle en a donc les propriétés. En fait, une onde électromagnétique est appelée différemment en fonction de sa longueur d’onde (en nanomètres) ou de son énergie (en électronvolts). Plus la longueur d’onde est courte, plus l’énergie est grande. L’expérience des fentes de Young met en évidence l’existence d’inter-
Si le phénomène d’interférences ne pose pas de problème dans les optiques photographiques, un autre phénomène lié à la nature ondulatoire de la lumière intervient : la diffraction. Quand la lumière passe un trou de petite dimension, elle est diffractée. Ceci se produit au bord de tous les composants optiques, en particulier le diaphragme quand il est très fermé. La diffraction interdit par exemple les très puissantes lentilles de Fresnel, car les angles ainsi formés génèrent des défauts importants. Les lentilles de Fresnel sont par exemple les films à coller sur la lunette arrière d’un bus pour aider en manœuvre. Enfin interdit… Canon a sorti depuis quelque temps des objectifs à lentilles diffractives qui présentent alors les avantages suivants : compacité, gains de masse, aberration chromatique inversée (ce qui peut être très intéressant dans le cas des téléobjectifs) mais ils sont onéreux compte tenu de la complexité de fabrication pour contrer les défauts. Il y a fort à parier que les autres fabricants en proposeront aussi bientôt. La troisième façon d’aborder l’optique est de parler de « photons », ce que l’on appel l’optique corpusculaire. En effet, plusieurs propriétés optiques ne peuvent s’expliquer que par l’existence de ces particules. Le thème de l’article étant la prise de vue, nous allons nous concentrer sur les effets intervenant dans ce cas. Bonne nouvelle, vu la longueur des deux optiques précédentes, il n’y a pas dans les objectifs de phénomènes qui justifient le recours aux photons pour les expliquer… Mais, la prise de vue, ce n’est pas seulement la formation de l’image sur le capteur (numérique ou pellicule) ! Et côté capteurs, photons à tous les étages ! Nous en reparlerons donc plus loin.
THÉORIE SUR LES CAPTEURS Quand il s’agit d’enregistrer l’image, plusieurs méthodes sont possibles. La première utilisée est une méthode chimique. On employait pour ça du chlorure d’argent : ce composé blanc noircit à la lumière. Des grains de très petite dimension sont disposés sur la pellicule et quand la lumière frappe un grain, l’argent est réduit (il est transformé en argent métallique). La taille des grains définit la facilité à
Températures Le niveau de bruit d’un capteur est directement lié à sa température. Il faut donc le refroidir pour réaliser des poses longues. Pensez-y si vous êtes un accro de la pose B, sous peine d’avoir des photos horribles voire de cramer le capteur.
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Les capteurs CMOS utilisent une photodiode semblable à celle des CCD, mais ils traitent immédiatement le signal.
Hardware magazine octobre/novembre 07