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Capteur CCD (charge-coupled device)

Composant électronique utilisé en astronomie et en imagerie (appareils photo numériques, scanners), le CCD associe un circuit de transports de charges électriques associé avec un capteur optique. La fonction d'un CCD n'est pas de récupérer la lumière mais de tranférer les charges photoélectriques récupérées par une matrice de capteurs (lignes et colonnes) suivant un ordre bien défini, chaque charge étant transférée à tour de rôle vers le circuit de traitement.

La majorité des techniques utilisent un condensateur sensible à la lumière dont la capacité (et par transposition la charge électrique - tension) varie avec le niveau d'éclairage. Il ne détecte que des niveaux de gris. Pour récupérer les 3 couleurs de base (en fait 4, deux capteurs récupèrent la couleur verte), la lumière est filtrée (un filtre par couleur). Le circuit de traitement va d'abord transformer le signal analogique en signal digital. La courbe de réponse lumière / charge est rarement linéaire ce qui nécessite un traitement additionnel de correction effectué par un DSP, un microcontrôleur ou un DIGIC (processeur spécialisé de Canon pour ses appareils numériques)

Trois types sont actuellement produits, les deux premiers intègrent le capteur optique (condensateur sensible à la lumière) et le CCD qui s'occupe du transport:

• Full frame (pleine trame): toute la surface est utilisée pour la récupération des photons lumineux.
• Full Frame transfert (transfert de trame): utilise deux matrices de même dimension. La première sert à prendre la photo, l'autre reçoit les données de la première directement (sans traitement) et va elle créer la photo. Ceci permet d'augmenter la vitesse de prise de vue pour la photo suivante.
• Interligne: dans le cas, les groupes de CCD s'occupant du transfert sont disposés en alternance avec des photo-diodes, plus sensibles que les simples condensateurs utililisés dans les deux séries précédantes. Cette solution permet aussi une meilleure souplesse d'utilisation en permettant des résolutions différentes.

Fujitsu a développé trois gammes spécifiques:

• Super-CCD HR (2000), dans ce cas, la surface n'est plus carrée mais orthogonale, ce qui augmente le taux d'intégration des capteurs sur une surface donnée.
• Les séries SR et SRII utilisent deux capteurs, un gros orthogonal et un petit qui améliore la qualité de l'acquisition. La différence vient de l'agencement des petits par rapport aux gros. Cette solution ajoute deux bits, un dédié aux couleurs de haute fréquence, une aux basses fréquences.
• Les Super-CCD HR qui en découlent améliorent la quantité de lumière récupérée en modifiant la structure du capteur.

L'avantage du CCD par rapport aux autres méthodes est lié au prix de fabrication, malgré des vitesses d'acquisitions moyennes. Une nouvelle technologie basée sur le CMOS permet une réduction des coûts pour une gravure plus fine.

Dernière mise à jour, le 26/01/2021