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GEII S3 - P3Physique des capteurs - CCD
Systemes de transmission
F. Morain-Nicolierhttp://pixel-shaker.fr
frederic.nicolier@univ-reims.fr
CRESTIC - URCA/IUT Troyes
12 octobre 2009
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Prix Nobel de Physique - 2009
Les maıtres de la lumiere
Charles K. Kao Willard S. Boyle George E. Smith
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Charles K. Kao
Realisations concernant la transmission de la lumiere dans des fibres pour lacommunication optique.
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Willard S. Boyle & George E. Smith
L’invention d’un circuit semi-conducteur destine a l’imagerie, le capteur CCD.
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Applications
camera numerique
scanners
APN (et telephones portables)
astrophotographie
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Applications
camera numerique
scanners
APN (et telephones portables)
astrophotographie
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Applications
camera numerique
scanners
APN (et telephones portables)
astrophotographie
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Applications
camera numerique
scanners
APN (et telephones portables)
astrophotographie
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Vikink Lander 1 : premiere photo prise a la surface de mars - 20 juillet 1970. 4500cliches, certains encore exploites aujourd’hui.
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A quoi ressemble la puce ?
Ouvrons un telephone portable
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CCD
1970 : CCD = Charge Coupled Device⇒ Systeme a transfert de charges
1984 : premiere camera CCD professionnellecouleur.
groupe de cellules juxtaposees quicommuniquent entre elles,⇒ une cellule se charge, puis se vide dans savoisine.
cellule = photocapacite MOS.
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La photocapacite MOS
metal
oxyde
s.-c. dope P
/�
)
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La photocapacite MOS
metal
oxyde
s.-c. dope P
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La photocapacite MOS : polarisation
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La photocapacite MOS : polarisation
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La photocapacite MOS : polarisation
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La photocapacite MOS : accumulation
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hν
+f -f~
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La photocapacite MOS : accumulation
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+++f -f
�
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La photocapacite MOS : accumulation
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++-f -f-f -f-f -f-f -f-f -f-f -f -f -f-f -f
-f -f-f -f
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CCD : principe
il faut transmettre les charges pour liberer la cellule pour qu’un nouveau cyclepuisse commencer.
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CCD : principe
il faut transmettre les charges pour liberer la cellule pour qu’un nouveau cyclepuisse commencer.
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CCD : principe
il faut transmettre les charges pour liberer la cellule pour qu’un nouveau cyclepuisse commencer.
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CCD : principe
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CCD : principe
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Types de CCD
Retines CCD a transfert integral de trame « FULL FRAME » (FFT CCD).
Retines CCD a transfert de trame (FT CCD)
Retines CCD « interligne ».
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Capteur Full Frame Transfert
Les lignes Lignes CCDverticales jouent a la fois lerole de capteurs de lumiereet de moyen detransmission des charges.
Grand rendement, fill factor' 100%
obturation optique pendantle transfert de charge.
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Capteur Frame Transfert
second jeu de lignes CCD,masquees par une couchemetallique opaque.
le transfert est rapide.
Pas d’obturation optiquenecessaire.
fill factor ' 100%
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Capteur Interligned
des cellules aveugles sontintercalees entre les rangeesverticales
fill factor baissesensiblement
Plusieurs resolutionspossibles.
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CCD : acquisition de la couleur
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CCD : acquisition de la couleur
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Filtre de Bayer
Respecte la sensiblite de l’oeil.
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Filtre de Bayer
filtrage compose de 50% de vert, 25% de rouge et 25% de bleu qui donne sonnom au codage obtenu « 4 :2 :2 :RGB »
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acquisition de la couleur : tri-CCD et Foveon
Principe du prisme
Foveon
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acquisition de la couleur : tri-CCD et Foveon
Principe du prisme
Foveon
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Caracteristiques principales des CCDs
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Caracteristiques principales des CCDs
200nm a 1200nm (environ), max dans le bleu-vert
Sensibilite dans l’infrarouge suit l’epaisseur de la zone photosensible36
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Non Uniformite de la reponse photonique des pixels
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Courant d’obscurite
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CCD : smearing
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CCD : smearing
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Biblio
Ouvrages
“Acquisition et visualisation des images”, A. Marion, Eyrolles
“Les secrets de l’image video”, P. Bellaıche, Eyrolles
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