Un CMOS ou Complementary Metal Oxide Semiconductor est un type de composant électronique. Il peut être de nature bien différente, comme par exemple une puce mémoire ou un capteur vidéo/photo. Ici sera abordé le type capteur optique.
Comment les capteurs CMOS fonctionnent ?
Tout d’abord, les photosites (les pixels) du capteur CMOS transforment les particules lumineuses, les photons, qu’à concentrer l’optique auparavant, en électrons. C’est ces électrons qui donnent naissance au signal électrique. Plus la lumière est importante plus le signal l’est aussi. C’est un fonctionnement similaire à un panneau photovoltaïque. Sauf qu’ici ce n’est pas le rendement électrique qui est recherché, mais plutôt une haute sensibilité et un faible bruit produit. Le signal est ensuite converti en numérique par un convertisseur analogique-numérique.
Ce convertisseur est d’ailleurs directement intégré au capteur CMOS, a coté de chaque photosites. Comme par exemple Sony le fait avec ces capteurs EXMOR. Sur les capteurs CCD le convertisseur est a part, en conséquence il y a moins de place de disponible pour chaque pixel sur les CMOS. Enfin le signal numérique est traité par un processeur pour améliorer différents aspects. Un filtre dichroïque rouge, chargé de filtrer le rayonnement infrarouge est placé devant le capteur, pour éviter un déséquilibre chromatique. Les capteurs sont en effet sensibles a cette couleur.
Quels avantages
Les capteurs CMOS sont moins chers que leur concurrent, les capteurs CCD. En fait c’est parce qu’ils proviennent des mêmes usines et processus, que bons nombres de processeurs. C’est aussi moins complexe à fabriquer. Du fait que chaque pixel possède son convertisseur A/N, il y a moins de place pour chacun des pixels, ils sont donc plus petit que sur un CCD similaire. La production de bruit (signaux parasites créés par le capteur) est supérieure par rapport à leurs cousins CCD, même s’il est vrai que les CMOS on fait d’énormes progrès ces dernières décennies en matière de sensibilité et de rapport signal/bruit. En revanche les capteurs CMOS consomment moins que les capteurs CCD. Ils sont utilisés de nos jours sur la plupart des reflex et hybrid. Les capteurs CMOS moderne sont très qualitatifs.
Une affaire de taille
Les capteurs CMOS sont disponibles bien entendus en plusieurs tailles. Les capteurs les plus grands, couramment utilisé, sont : L’APS-C (14.9×22.3-15.7×23.7-18.6×27.9) et le Full Frame (24×36). Plus le capteur est grand il récolte de lumière, plus il y a de pixels dans un format donné, moins chaque pixel recevra de lumière. Pourquoi est-ce important ? plus la lumière reçue sera grande, meilleures seront la précision et la qualité dans les prises sombres !. C’est pour ces raisons que la course a l’armement des pixels des fabricants ne peut pas continuer sans agrandir les capteurs…
Crédit image : Sony.