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Les capteurs CCD

 

Le capteur CCD, ou le capteur Charge Couple Device en anglais, est l'élément technologique indispensable pour réaliser une photographique numérique.

C'est l'équivalent du film ou de la pellicule en photographie argentique.

Il permet de réaliser un tableau de pixels, qui est le constituant principal de l'imagenumérique. 

Le capteur CCD se compose de 4 composants indispensables :
- une surface de photosites qui absorbent la lumière
- une matrice colorée
- des microlentilles
- des filtres IR et AA

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Les photosites fonctionnent comme un piège à lumière. En appuyant sur le déclencheur de l'appareil photo, le photosite se remplit de photons. 

A la fin de la prise de vue, le photosite contiendra un certain nombre de photons. Cette information est ensuite traduite en un signal électrique qui sera codée en binaire.

Plus un photosite aura reçu de lumière, plus la valeur sera haute. L'ensemble de ces données est ensuite enregistré dans un fichier informatique.

Cependant, les photosites ne sont sensibles qu'à la lumière blanche et ne permettent donc pas de différencier les différentes radiations colorées qui la composent.

Pour y remédier, des filtres colorées en rouge, vert et bleu sont ajoutés sur les photosites, ce qui permet de recréer les trois couleurs primaires dans chacun des photosites et ainsi obtenir toutes les variétés de couleurs. L'opération de conversion vers le code RGB s'appelle le dématriçage. 

 

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Le filtre le plus utilisé est la matrice de Bayer. 4 photosites sont nécessaires pour créer un pixel : un rouge, un bleu et deux verts.

La sur-représentation du vert vient du fait que l'oeil humain est plus sensible à la longueur d'onde du vert, le résultat sera donc plus naturel en photographie. 

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Les microlentilles ont pour objectif de faire converger les rayons lumineux vers les photosites, pour éviter de perdre des photons.

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Enfin, les filtres permettent de réduire les ultraviolets qui parviennent au capteur, de réduire la quantité de lumière ou de protéger les photosites du capteur. 

Un capteur contient plusieurs millions de photosites et augmenter leur nombre permet d'augmenter la qualité de l'image.

Cependant, une augmentation trop importante de leur nombre est à l'origine d'une taille trop petite qui ne leur permet pas d'absorber suffisamment de lumière : la qualité de l'image sera appauvrie. 

A nombre de pixels égal, plus un capteur est petit, plus la taille des photosites est petite.

La taille des photosites augmente proportionnellement à la taille des capteurs.

Une grande taille de photosites permet au capteur d'absorber plus de lumière, permettant de réaliser de meilleures images en basse luminosité ou alors réaliser des clichés avec une plage dynamique plus élevée, c'est à dire des clichés avec plus de contraste. 

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Une définition de 12 millions de pixels est suffisante pour une impression sur papier ou pour une utilisation sur les réseaux sociaux.