Une première mondiale : Sony a développé un capteur CMOS rétroéclairé avec obturateur global

Sony a réussi à développer un nouveau type de capteur empilé rétro-éclairé pouvant lire chaque pixel simultanément pour au final obtenir un obturateur global (BSIGS). Bien que l’entreprise nipponne ait créé un tel type de capteur de seulement 1,46 million de pixels, cette technologie naissante a un potentiel important.

Un capteur rétro-éclairé avec obturateur global

Le capteur est capable de lire instantanément chaque pixel, car chaque pixel a son propre convertisseur analogique-numérique (ADC) imbriqué dans une «puce inférieure», qui est empilée sous une «puce supérieure» contenant les pixels photosensibles. Cela permet à tous les pixels exposés d’être lus simultanément, plutôt que séquentiellement, rangée par rangée, comme c’est le cas avec les capteurs CMOS traditionnels contenants beaucoup moins de «colonnes parallèles».

Cette lecture instantanée élimine la distorsion de l’obturateur roulant causée par la temporisation où chaque ligne de pixels étant enregistrée l’une après l’autre. Dans la plupart des puces existantes, les objets se déplaçant rapidement se déforment à mesure qu’ils progressent sur l’image, car les pixels situés en haut du capteur ont été lus plus tôt que ceux situés en bas. Cela peut également produire des bandes sous certains types d’éclairage artificiel. Grâce à l’obturateur global qui lit tous les pixels à la fois, cela résout ces deux problèmes.

Une photo prise avec un temps d’exposition de 0,56ms

Sony affirme que son capteur est le premier capteur CMOS haute sensibilité rétro-éclairé avec des « CAN » (colonnes parallèles) analogiques et ayant un nombre de pixels supérieurs à 1 million.

Bien qu’un million de pixels puissent paraître inexploitable en photographie, c’est un grand pas vers la production d’un capteur de qualité photographique. Les puces avec un obturateur global n’ont besoin que d’un obturateur électronique pour enregistrer des images d’action non déformées, permettant d’offrir la possibilité d’utiliser de plus courtes vitesses d’obturation électronique avec un flash et pouvant travailler sous un éclairage fluorescent sans produire de bandes.

Un capteur doté d’un obturateur global comme celui-ci, sera utile pour les photographes fixes et les photographes de cinéma. C’est également une amélioration majeure par rapport aux capteurs CMOS à obturateur global actuels, qui ont un pixel photosensible, puis un pixel de «stockage» auquel la charge est transférée après l’exposition. Ce pixel de stockage conserve la charge jusqu’à ce que les colonnes ADC soient lues ligne par ligne. Le problème avec cette approche est que votre zone de pixels actifs a maintenant un tas d’espaces morts par pixel pris par le «pixel de stockage».

En passant au BSI et empilés, nous pensons que cette technologie éliminera complètement le besoin de pixels de stockage, car vous pouvez lire tous les pixels à la fois à la fin de votre exposition.

Sony nous dit qu’il a dû inclure 1000x plus de CAN que normalement dans un capteur de 1 MP. Les ADC supplémentaires nécessiteraient beaucoup plus de courant, alors Sony a développé des ADC compacts à faible courant pour cette puce. De plus, le nouvel agencement de transfert de données à haute vitesse permet des vitesses de lecture et d’écriture rapides nécessaires pour faire fonctionner tous les ADC en parallèle et transférer les données numériques.

Bien que ce nouveau capteur n’arrivera pas demain matin dans nos appareils photo, il s’agit d’un grand pas en avant pour la technologie de capteurs avec un obturateur global, lesquels ont toujours offert des niveaux de bruit plus élevés et une plage dynamique plus faible.

Quand verrons-nous ce nouveau type de capteur évoluer vers des résolutions plus élevées ? Pour le moment cela demeure inconnu, mais nous gardons les doigts et les orteils croisés, car un appareil photo doté d’un capteur BSIGS serait une avancée majeure en photographie qui profiterait à la fois aux photographes, mais également aux fabricants d’appareils photo, qui utilisent depuis des années le même type de capteur, en augmentant uniquement le nombre de pixels pour se démarquer de la concurrence.

[via DPreview]