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Photographie numérique : Sony a créé un capteur d’images courbe

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Avec un capteur d'images CMos rétroéclairé à la surface aussi courbe que celle d'un œil humain, Sony affirme tenir un dispositif plus simple dans sa conception et d'une sensibilité plus élevée qu'un capteur plat.

Ce schéma produit par Sony compare l’architecture d’un capteur d’images CMos plat (plane) avec celle de son capteur courbé (curve). L’un des avantages est la possibilité d’utiliser une lentille (lens) plate avec une ouverture plus grande. Autre point positif mis en avant par Sony, la disposition des photodiodes (PD) leur permet de capter directement les rayons de lumière. En outre, la partie en silicium du capteur est modifiée par la courbure, ce qui contribue à réduire le bruit engendré par le courant d’obscurité. © Sony Corporation

S'inspirant de l'anatomie humaine, une équipe d'ingénieurs de chez Sony a développé un capteur d'images rétroéclairé sur une surface à courbure hémisphérique. Cette innovation vient de faire l'objet d'une présentation lors du symposium VLSI (Very Large Scale Integration, soit intégration à grande échelle) qui s'est tenu la semaine dernière à Honolulu (Hawaï). « Lorsque la lumière transmise par un objectif frappe une cible perpendiculaire telle qu'un capteur d'images CMos, il se forme un cercle de lumière appelé cercle d'image. Il est difficile pour un capteur CMos plat de délivrer une grande sensibilité d'image à haute résolution à cause de la limite physique fondamentale connue sous le nom d'efficacité quantique », expliquent les chercheurs de Sony en préambule de leur présentation.

D'où l'idée de créer un capteur d'images dont la surface adopte une courbure identique à celle de l'œil humain. Pour y parvenir, les ingénieurs disent avoir eu recours à un système de pliage spécialement conçu pour ce projet. Selon Kazuichiro Itonaga, membre du département de recherche et développement de Sony en charge de ce projet, le capteur CMos courbe offre plusieurs avantages par rapport à un capteur plat.

Sur cette photo fournie par Sony, on distingue la courbure du capteur CMos qui, d’après la firme japonaise, est équivalente à celle d’un œil humain. © Sony Corporation

Un capteur courbé fonctionnerait mieux

Tout d'abord, cette géométrie permet de l'associer à une lentille plate avec une plus grande ouverture. Par ailleurs, les photodiodes situées à la périphérie du capteur sont courbées vers le centre, ce qui signifie que les rayons de lumière les toucheront directement et non obliquement comme c'est le cas pour les photodiodes d'un capteur plat.

Enfin, le double cintrage modifie la largeur de la bande silicium dans la zone du capteur, ce qui contribue à réduire le bruit provoqué par le courant résiduel circulant à travers le pixel aussi appelé courant d'obscurité. Selon les chiffres communiqués par Sony, les capteurs CMos courbes sont 1,4 fois plus sensibles dans leur partie centrale et deux fois plus sensibles sur leur extrémité. Les détails techniques sur le procédé de fabrication et le rayon de courbure du capteur n'ont pas été divulgués. Sony a simplement indiqué qu'après le cintrage, le capteur est « stabilisé » avec de la céramique.

Deux modèles de capteurs CMos ont été présentés au symposium VLSI. Le premier, destiné aux appareils photo, mesure 43 millimètres de diagonale tandis que le second, prévu pour les smartphones, mesure 11 millimètres. Sony dit avoir fabriqué une centaine de capteurs CMos courbés. La marque japonaise n'a pas donné de précision quant à un usage commercial de cette innovation dont on ne peut encore juger l'efficacité réelle.

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