Capteur d'image
Un capteur CMOS est un capteur d'image utilisé dans les appareils photo numériques ou les caméscopes. Ses parties photosensibles convertissent la lumière entrante en tension à l'aide de transistors situés sur le pixel. On distingue la conversion A/N sur puce et la conversion A/N hors puce.
Les capteurs CMOS sont des capteurs à pixels actifs, chargés de mesurer la lumière en tant que détecteurs à semi-conducteurs. Chaque élément dispose d'un circuit amplificateur pour la lecture du signal. L'utilisation de la technologie CMOS permet d'intégrer des fonctions supplémentaires dans la puce du capteur, telles que le contrôle de l'exposition ou la correction du contraste.
Où est-il utilisé ?
Les capteurs d'images sont utilisés dans les appareils photo numériques, les caméras vidéo, les appareils photo reflex et les smartphones. Mais ils prennent également de plus en plus d'importance dans le traitement industriel de l'image. Ils sont en outre complétés par des microlentilles sur les pixels, qui agrandissent les surfaces sensibles à la lumière. En outre, ils sont améliorés par la technologie des capteurs CMOS rétro-éclairés : l'exposition est ainsi réalisée par l'arrière à travers un substrat très fin. En intégrant l'électronique de lecture au capteur, les modèles deviennent plus compacts, plus économes en énergie et moins coûteux. Dans le traitement industriel des images, on constate une réduction des effets de blooming et une augmentation des taux de rafraîchissement. L'effet de blooming est une frange de lumière sur l'image causée par des zones lumineuses et surexposées de l'image.
Comment fonctionne un capteur CMOS ?
L'abréviation CMOS signifie "Complementary Metal Oxide Semiconductor". Il s'agit d'un circuit électronique basé sur l'effet photoélectrique qui convertit les photons en charges électriques. La transmission de cette information se fait pour chaque photodiode individuelle via un amplificateur, de sorte que chaque pixel est lu électroniquement.
Avantages et inconvénients de la technologie des capteurs d'images
L'évaluation intégrée de l'électronique par pixel offre de nombreux avantages. D'une part, la consommation d'énergie est considérablement réduite et d'autre part, la caméra est plus petite, puisque l'électronique d'évaluation se trouve sur la même puce. Par rapport aux capteurs CCD, on obtient également des taux de rafraîchissement plus élevés. En outre, l'effet de blooming est considérablement réduit. Dans la gamme NIR, c'est-à-dire dans la gamme du rayonnement infrarouge à ondes courtes, une sensibilité plus élevée est également obtenue. En outre, le capteur peut être lu de manière flexible en s'adressant directement aux pixels individuels.
L'inconvénient est que, dans certains cas, la sensibilité à la lumière est moins bonne, ce qui se traduit par une augmentation du bruit lorsque les images sont prises avec une luminosité plus faible.
L'utilisation de capteurs d'images dans l'inspection prépresse
Les capteurs CMOS sont utilisés dans le traitement industriel de l'image. Ce logiciel de traitement d'images est utilisé par EyeC dans le cadre de l'inspection desartwork et du prépresse et répond aux exigences élevées de l'industrie de l'imprimerie en matière de qualité d'image. Les scanners ultra-rapides de la solution logicielle EyeC Proofiler lisent les échantillons d'impression et, grâce aux capteurs d'image de haute qualité, détectent toutes sortes de défauts, tels que les écarts de couleur, les taches ou les passages maculés. Ce logiciel de haute qualité permet de vérifier les textes, les graphiques, le Braille et les codes 1D et 2D. Les erreurs sur tous les types d'emballages, tels que les boîtes pliantes, les notices ou les étiquettes, peuvent être détectées et corrigées pendant le prépresse, ce qui permet d'optimiser l'ensemble du processus d'impression.
Les différences entre les capteurs CCD
La principale différence entre les capteurs CMOS et CCD est la manière dont les pixels sont lus. Avec le capteur CCD, la charge est transportée sur l'ensemble de la puce et un convertisseur analogique convertit chaque pixel en une valeur numérique. En revanche, les capteurs CMOS possèdent plusieurs transistors pour chaque pixel : ceux-ci amplifient la charge et le transport s'effectue par des lignes traditionnelles. Actuellement, environ 75 % des capteurs d'images utilisés sont des capteurs CCD et environ 25 % utilisent la technologie CMOS. Le CCD présente l'avantage d'un bruit de lecture plus faible et d'une qualité d'image élevée, tandis que la technologie CMOS se distingue par l'élimination des effets de smear et de blooming.
Les deux types de capteurs d'images sont utilisés dans un large éventail d'applications, par exemple dans le domaine de la médecine. La technologie CCD est surtout utilisée dans les biosciences, où elle est nécessaire dans la technologie de la microscopie pour garantir une qualité d'image élevée. Les capteurs CCD sont également utilisés dans toutes sortes d'applications nécessitant de longs temps d'exposition.
Les CCD utilisent un mécanisme dit d'obturateur global, dans lequel tous les pixels du CCD sont exposés simultanément. La technologie CMOS conventionnelle, en revanche, utilise la technologie de l'obturateur roulant, dans laquelle l'exposition des pixels se fait ligne par ligne. Cela produit les effets de distorsion tant redoutés. Ces dernières années, le mécanisme de l'obturateur global a été développé pour la technologie CMOS. Il est utilisé pour les scans 3D en raison de sa faible consommation d'énergie et de son faible coût.
