On n’en finit plus de vouloir ré-inventer le capteur photosensible. L’enjeu est large : ceux-ci sont de plus en plus présents dans des produits de plus en plus variés, et les capteurs d’images doivent être toujours plus discrets et toujours plus efficaces. Dans le cas des appareils photo compacts et des smartphones, la pression est toujours à plus de pixels, dans des ensembles plus compacts et sans nuire à la sensibilité.

Des pistes existent pour améliorer le classique capteur au silicium, par exemple en remplaçant les filtres colorés par des nanofils permettant de limiter la perte de lumière. Plus radicaux, certains fabricants travaillent sur des capteurs organiques, qui ont l’avantage d’être naturellement sensibles à la lumière visible (les diodes au silicium réagissent, elles, mieux à l’infrarouge).

Organique sur silicium

Chez Samsung, c’est un démonstrateur hybride qui a été présenté : un capteur classique est recouvert d’un film organique. Il ne s’agit pas, comme chez Panasonic et Fujifilm, d’utiliser une couche organique photosensible puis de traiter son signal via une électronique Cmos, mais réellement de superposer un film organique et un capteur Cmos complet.

En fait, la couche organique offre une sensibilité maximale au vert, comme l’œil humain. Recouvrant tout le capteur, elle permet de capturer cette couleur sur l’ensemble de la surface sensible – au contraire d’un capteur classique, dont la moitié des photosites seulement sont sensibles au vert.

Cette couche organique laisse passer les couleurs qu’elle ne capture pas, ce qui permet aux photodiodes de la couche inférieure de récupérer cette lumière non-verte. Les photosites du capteur Cmos sont donc filtrés pour séparer le rouge et le bleu, chaque couleur étant donc captée sur la moitié de la surface du capteur (au lieu d’un quart pour un capteur à matrice de Bayer). En fin de compte, chaque photosite fournit donc deux valeurs : vert et bleu ou vert et rouge, ce qui simplifiera également le dématriçage et limitera les problèmes de moiré.

En théorie, à taille de photosites égale, cette structure serait approximativement deux fois plus sensible qu’un classique capteur à matrice de Bayer ; réciproquement, elle permettrait d’augmenter encore la densité des capteurs sans diminuer leur sensibilité – quand bien même, en l’état actuel de l’optique, il paraît difficile de réellement améliorer la définition des images de compacts et de téléphones.

Reste bien entendu à industrialiser le procédé, si possible pour un prix raisonnable, avant d’espérer le voir dans des appareils commercialisés. Des nombreux autres projets de capteurs reposant sur la chimie organique, aucun n’a pour l’instant fait l’objet d’une application grand public…

 L’article de Nature (en anglais)