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Omnivision : des couleurs sans filtre

12/04/2014 | Franck Mée

Omnivision n’est pas le plus connu des fabricants de capteurs, mais il propose quelques modules techniquement avancés. Il étudie aussi des pistes d’évolutions originales : il vient de déposer un brevet visant à utiliser les caractéristiques du silicium pour capturer une image en couleur sans utiliser de filtres colorés.

Pour capturer des images en couleurs, presque tous les appareils reposent sur le même principe : utiliser un capteur dit "panchromatique", sensible à toute la lumière visible (voire, souvent, à l’infrarouge), et rajouter dessus une matrice de filtres colorés pour que chaque photosite ne reçoive que la lumière d’une couleur. Cette méthode pose deux problèmes : il faut reconstituer les couleurs manquantes point par point pour obtenir les pixels colorés de l’image (opération appelée dématriçage), et l’efficacité de la capture de lumière est diminuée par les filtres — ils réduisent le spectre lumineux enregistré et diffusent la lumière qui les traverse, nuisant au piqué. L’installation du filtre est également complexe, celui-ci devant être aligné très précisément sur les photosites.

L’exception, c’est les capteurs Foveon de Sigma, qui utilisent une propriété du silicium : la lumière le pénètre plus ou moins profondément selon sa couleur. En empilant trois diodes photosensibles l’une sur l’autre, la première reçoit surtout du bleu, la suivante est plus sensible au vert et la dernière ne capte que du rouge, ce qui permet de connaître les couleurs point par point sans dématriçage. Ici, le principal problème est le peu de lumière qui traverse le capteur jusqu’aux couches profondes : les Foveon sont traditionnellement bien moins sensibles que les capteurs à matrice, inconvénient que le marque espère réduire avec le nouveau Quattro.

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Les couleurs reçues par une diode dépendent de la profondeur à laquelle elle est gravée : seul le rouge atteint celle enfouie à 2 microns (à gauche), le rouge et le vert parviennent jusqu’à la diode jaune à 0,6 µm (au centre), et une diode gravée à 0,2 µm réagit même au bleu et devient donc panchromatique (à droite).

Le brevet Omnivision utilise la même propriété, mais dans un design simple, toujours basé sur la logique de matrice : sans empiler les diodes comme chez Sigma, chaque photosite est gravé plus ou moins profondément pour capter des couleurs différentes. Certains sont ainsi panchromatiques (B pour blanc sur le schéma), d’autres ne captent plus le bleu (ils sont donc désignés par la couleur complémentaire, jaune), et les derniers ne sont sensibles qu’au rouge (R).

Les inconvénients du dématriçage restent donc, mais le design Omnivision supprime les filtres colorés : la fabrication du capteur devrait donc être simplifiée et sa sensibilité lumineuse augmentée, sans la complexité de fabrication d’un capteur Foveon.

Au passage, Omnivision étudie différentes possibilités de matrices : selon la répartition des photosites de chaque couleur, la sensibilité globale du capteur (portée surtout par les photosites panchromatiques) et sa capacité à différencier les couleurs (liée aux photosites jaunes et rouges) varient. La marque a également pensé à des matrices plus grandes que le 2x2 inspiré par Bayer, mais elle n’a pas poussé jusqu’à une matrice de 36 photosites, comme Fujifilm l’a fait sur ses capteurs X-trans. Sans doute celle-ci est-elle plus compliquée à gérer…

Reste maintenant à savoir si ce brevet sera appliqué et à quelle échéance. En matière de capteurs, nombre de projets sont en effet restés sans effet (comme les matrices alternatives de Kodak) ou attendent toujours leurs applications concrètes (capteurs organiques, filtres remplacés par des prismes séparateurs…).

- Le site d’Omnivision

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