Panasonic met au point le capteur photo APD-CMOS pour des images en couleur de très haute précision sous une luminosité de 0,01 lux

Comparison of images without multiplication and with multiplication under 0.01 lux illuminance (Graphic: Business Wire)

OSAKA, Japon--()--Le groupe Panasonic a annoncé aujourd’hui la mise au point d’un capteur photo CMOS (APD-CMOS) qui utilise des photodiodes à avalanche (APD)*1 dans chaque pixel. La société a réussi à obtenir des signaux électriques amplifiés 10 000 fois*2 grâce à la multiplication par les APD des photoélectrons générés par conversion photoélectrique dans le photodétecteur. Vous pouvez ainsi prendre des photos aux couleurs très nettes même à la lumière des étoiles (luminosité de 0,01 lux) ou dans tout autre endroit très sombre.

*1 Des photodiodes capables d’obtenir de grands signaux électriques en situation de faible luminosité (c.-à-d. avec un petit nombre de photons). Des signaux de sortie élevés peuvent être obtenus en multipliant les photoélectrons générés dans la couche de conversion photoélectrique.

*2 Par comparaison avec les capteurs photos ne disposant pas de fonction multiplicatrice (selon nos propres recherches, à la date du 3 février 2016)

Ce nouveau capteur offre une haute sensibilité d’images grâce à la multiplication des photoélectrons, permettant d’obtenir des photos avec une large palette de couleurs sans avoir à augmenter le temps d’exposition, même dans des endroits sombres. En outre, la multiplication des photoélectrons peut être contrôlée instantanément en modifiant la tension appliquée aux APD en fonction de la luminosité au moment du traitement de l’image, vous permettant ainsi de prendre des photos dans toutes les conditions d’éclairage, des plus lumineuses aux plus sombres. Les applications attendues pour ce capteur sont notamment les caméras de surveillance nécessitant des images couleur avec une plage dynamique étendue, ainsi que les appareils industriels qui requièrent une imagerie d’une très haute sensibilité.

Cette avancée offre les avantages suivants : 

  • Des images couleur haute sensibilité : 
    40 million/lux・sec・μm2 (10 000 fois plus sensibles que les appareils traditionnels)
  • Une plage dynamique étendue :
    100 dB (40 dB de plus que les capteurs CMOS traditionnels)

Les technologies suivantes ont servi de base pour cette avancée :

  • Une technologie de conception pixel APD dans laquelle les photodiodes à avalanche et le stockage de charges sont incorporés dans le convertisseur photoélectrique pour non seulement multiplier mais également accumuler les photoélectrons contenant les informations de couleurs générées.
  • Une technologie à sensibilité variable dans laquelle la multiplication est contrôlée en un centième de seconde grâce au contrôle de la tension appliquée aux ADP, permettant ainsi d’obtenir des images vidéo à 30 ips capables de suivre les changements de luminosité.

Avec les capteurs photo traditionnels, les photoélectrons convertis par effet photoélectrique lors de la prise de photos dans des endroits sombres peuvent passer en dessous du niveau de bruit, limitant ainsi l’environnement photo à celui d'un clair de lune (soit une luminosité d'à peu près 0,1 lux). C’est pourquoi les sources de lumière proches de l’infrarouge ou les multiplicateurs de photos ont été utilisés pour la prise de photos en environnement sombre. Toutefois, les sources de lumière proches de l’infrarouge présentent l’inconvénient de ne pouvoir générer des images en couleur, tandis que le point faible des photomultiplicateurs est de contraindre à agrandir l’appareil photo pour intégrer une alimentation grande capacité.

Le résultat de cette avancée a été annoncé lors de la Conférence internationale Solid-State Circuits 2016, qui s’est tenue à San Francisco le 1er février 2016.

À propos de Panasonic
Panasonic Corporation est un leader mondial spécialisé dans le développement de technologies et de solutions électroniques diverses destinées aux clients actifs dans les domaines des produits électroniques grand public, du logement, de l’automobile, des solutions d’entreprise et des dispositifs. Depuis sa création en 1918, la société s’est étendue à l’échelle mondiale. Elle exploite actuellement 468 filiales et 94 sociétés associées à travers le monde, et a enregistré un chiffre d’affaires net consolidé de 7 715 billions JPY pour l’exercice clos le 31 mars 2015. La société, dont la mission est d’établir une nouvelle valeur par le biais de l’innovation à travers ses divisions, utilise ses technologies afin de créer une vie et un monde meilleurs pour ses clients. Pour en savoir plus sur Panasonic :  http://www.panasonic.com/global.

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