Capteurs Photographiques

Projet Capteur 3SGM :

Capteurs Photographiques

Introduction

La plupart d’entre nous possèdent un appareil photographique. C’est devenu un objet de tous les jours et accessibles à tous.

Depuis le XIXème siècle avec la chambre photographique jusqu’à nos jours avec le reflex numérique, l’appareil photographique a subit beaucoup d’avancées technologiques. Ces évolutions ont notamment été possibles grâce au perfectionnement des capteurs photographiques.

Dans le monde actuel, nous sommes entourés de différents capteurs. Parmi eux, les capteurs photographiques se développent grâce au jeu de la concurrence entre les entreprises. Ces capteurs se rassemblent en trois groupes : les CCD, les CMOS et les Foveon.

Les capteurs photographiques fonctionnent grâce à différentes technologies complexes et très intéressantes que nous expliquerons dans ce dossier.

Figure 1-Capteur CCD

Table des matières

Introduction 1

Lexique technique 4

Historique 5

Comparaison entre argentique et numérique 6

Appareil photographique argentique 6

Appareil photographique numérique 6

Le capteur CCD 8

Fonctionnement global 8

Principe du transfert de charge 8

Les capteurs d’image 9

La couleur 11

Matrices à couleurs complémentaires 11

Matrices à couleurs primaires 13

Les filtres 15

Le traitement 15

Caractéristiques des capteurs 15

Dimensions 15

Sensibilité 16

Capacité de remplissage (Ke-) 16

Bruit de sortie (e-) 16

Vitesse de transfert (MHz) 16

Dynamique (sans dimension) 16

Les différents types de CCD 17

CCD « plein cadre » (full frame) 17

CCD « à transfert de trame » (full-frame transfer) 17

CCD « interligne » 17

Le capteur CMOS 19

Fonctionnement global 19

Transistor CMOS 19

Fonctionnement d’un transistor MOS 19

Cellule inverseuse en principe CMOS 20

Transfert de l’information 21

Le capteur Foveon 25

Comparaison entre capteurs 27

La dimension 27

La sensibilité 27

La résolution 27

La taille des photosites 27

Conclusion 30

Bibliographie 31

Lexique technique

CCD : Capteur Charge-Coupled Device.

CMOS : Capteur Complementary Metal Oxyde Semi-conductor.

FOVEON : Capteur créé par la société Foveon.

Pixel : Unité de base permettant de mesurer la définition d’une image numérique matricielle. A chaque pixel lui est associée une couleur décomposée en trois couleurs primaires.

Bruit : Tout signal recueilli ne servant pas à la reconstitution de l’image mais présent au niveau du capteur.

Photosite : Cellule comportant la photodiode. Généralement, quatre photosites forment un pixel.

Photodiode : Diode sensible à la lumière. Elle transforme le signal lumineux en signal électrique.

Blooming : éblouissement. On parle de blooming à propos de l'éblouissement des cellules du capteur en cas de forte luminosité. Si les aberrations chromatiques sont naturellement présentes dans la vision humaine elles sont en photo particulièrement accentuées depuis l'ère numérique. Ce phénomène est apparenté aux aberrations chromatiques car il se traduit par des zones surexposées dont le liseré est coloré.

Smearing : Le smear est une aberration très proche du blooming : on le considère comme un blooming vertical. On appelle smear une bande verticale de largeur variable, apparaissant sur une image, dû à une source de lumière trop forte. C'est également un défaut lié aux lumières trop hautes. Ce phénomène se voit distinctement sur l'écran LCD de votre appareil photo numérique et apparaît le plus souvent sous la forme d'une barre blanche au niveau d'une source lumineuse (un soleil couchant par exemple).

Compact : Appareil photographique léger et de petite taille.

Bridge : Appareil à mi-chemin entre un compact et un reflex.

Hybride : Appareil compact à objectif interchangeable.

Reflex : Appareil permettant un grand nombre de réglages manuels, utilisé par les professionnels.

Historique

Depuis la diffusion des appareils photographiques numériques dans le grand public, les avancées technologiques en thermes de capteurs se sont enchainées.

Tout au long de cette partie, nous pourrons visualiser cette évolution technologique grâce à l’historique des capteurs photographiques.

Résumons cette évolution en quelques dates

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