Un capteur à 16,8 millions de pixels

Mobilité

Foveon, industriel dans le secteur des semi-conducteurs, annonce un capteur photographique doté d’une résolution de 16,8 millions de pixels. Un record pour cette technologie qui pourrait remplacer les capteurs CCD des appareils photo numériques actuels, grâce à son coût de fabrication moins élevé.

Aujourd’hui, les appareils photo numériques atteignent une résolution de 3 voire 4 millions de pixels. Déjà la qualité des images s’approche presque de celle de la photo argentique dans les formats classiques. Mais avec une résolution de 16,8 millions de pixels (4 096 x 4 096 pixels), le capteur de Foveon établit un record. Il contient pas moins de 70 millions de transistors, deux fois et demi plus qu’un Pentium III ! Pourtant il faut relativiser, car même si la technologie CMOS est très prometteuse, le capteur n’est pas encore intégré dans un boîtier.

Cette technologie CMOS est loin d’être une inconnue. En effet, la grande majorité des circuits intégrés existants sont des circuits CMOS, c’est-à-dire Complementary metal-oxyde semiconductor. Les capteurs CMOS présentent un certains nombre d’avantages par rapport aux capteurs CCD (Charged coupled device) présents dans la majorité des appareils photo numériques. “Les principaux avantages des CMOS résident dans la possibilité d’intégrer d’autres circuits dans le capteur lui-même, et dans le fait que les CMOS peuvent être produits dans des usines classiques de circuits intégrés” explique Rick Baer, ingénieur responsable de l’évaluation des capteurs CMOS et CCD au laboratoire central de recherche de Hewlett-Packard. Il en découle des coûts de production deux à trois fois moindres que pour les capteurs CCD.

De plus, les capteurs CMOS ont une consommation largement inférieure à celle des CCD, ce qui un élément déterminant dans la fabrication d’un appareil photo numérique. La différence s’explique par la technologie. “Ces deux types de capteurs détectent la lumière de la même manière”, détaille Rick Baer, “les photons sont absorbés par le silicium et, pour simplifier, une charge électrique est produite. La grande différence entre CCD et CMOS est que dans le cas des premiers, la charge est transmise de pixel en pixel – ce qui requiert d’ailleurs un voltage élevé – puis collectée et convertie en données numériques dans un circuit séparé. Dans les capteurs CMOS, la charge peut être convertie directement, et surtout simultanément, au niveau de chaque pixel”.

Jusqu’à maintenant, les capteurs CMOS souffraient d’une faible résolution, d’un manque de sensibilité et le “bruit” au sein du circuit était important. Ce qui explique pourquoi les capteurs CCD sont utilisés dans pratiquement tous les équipements photographiques numériques de haute qualité, tandis que l’on retrouve des capteurs CMOS principalement dans les équipements dotés d’une résolution moins bonne, telles les webcams.

L’arrivée de capteurs CMOS possédant une haute résolution comme celui de Foveon pourrait bien renverser la tendance. Mais il est à noter que dans son cas, il s’agit d’un capteur noir et blanc. Pour passer à la couleur, il faudrait assigner trois couleurs aux pixels, ce qui diviserait la résolution par 2 ou 3. Une autre solution consisterait à prendre trois photos avec un filtre de couleur différent à chaque fois (rouge, vert, bleu) pour ensuite recréer une image en couleurs. C’est ce qui se fait déjà pour les photos des catalogues de vente par correspondance par exemple, mais le sujet doit être parfaitement statique. D’autres procédés sont envisageables.

Ensuite la question qui se pose concerne l’optique à adapter. En effet, la taille du capteur est un élément déterminant. Plus un capteur est gros, plus il est précis en quelque sorte. Rick Baer détaille le problème : “Le capteur de Foveon mesure 22 millimètres sur 22. Par comparaison, Philips produit un capteur CCD à 6 millions de pixels qui mesure 24 mm sur 36. Sachant qu’ils ont montré qu’ils pouvaient produire des pixels de 5 microns, Philips pourrait très bien produire un capteur possédant une plus grande résolution que celui de Foveon. C’est un choix, un équilibre à trouver avec la sensibilité voulue. Pour des questions de fabrication liées à la taille des wafers, les dimensions du capteur de Foveon correspondent à une limite. Et diminuer la taille des pixels risque de poser des problèmes d’intégration des transistors, sans compter que la résolution serait rapidement limitée par l’optique”.

Face à une telle résolution, la dernière problématique concerne le stockage, une image de 16 millions de pixels prenant forcément beaucoup de place. Mais la question n’est pas la plus difficile à régler. Aujourd’hui, nous nous situons peut-être à un tournant pour la photo numérique autour des capteurs CMOS, “du fait de leur faible coût et de leur grande capacité d’intégration, le marché va certainement exploser”, estime Rick Baer. Ce n’est peut être pas un hasard si l’EOS D 30, boîtier professionnel doté d’une résolution de 3,25 millions de pixels que Canon lance à la fin octobre, est équipé d’un capteur CMOS…

Pour en savoir plus  :

* Le site de Foveon

* Une discussion sur les capteurs CMOS sur Advanced imaging

* Le Canon EOS D 30


Lire la biographie de l´auteur  Masquer la biographie de l´auteur