Introduction

Les capteurs numériques d'image sont omniprésents dans notre vie de tous les jours : appareil photographique, videoconférence, webcam, et bien sûr dans nos téléphones portables (quoique...). Les capteurs d'images représentent plus de 40% des ventes de composants optoélectroniques. De 2002 à 2007, les ventes de capteurs d'images ont augmenté de 35%, ces ventes étant principalement composées de capteurs CMOS dans les appareils photos basiques des téléphones portables, et de CCD pour les appareils photos numériques. Durant la première moitié de l'année 2007, les ventes ont baissé de 12% par rapport à 2006, année pendant laquelle les capteurs CMOS avaient permis d'obtenir un chiffre d'affaires de 4,2 milliards de dollars, ce qui représente 30% de mieux qu'en 2005. Sur l'année entière, les ventes de capteurs CCD et CMOS ont diminué de 7% ; cette baisse des ventes aurait été due au marché des téléphones portables qui commençait à stagner. A présent, on prévoit que les ventes vont augmenter d'environ 14% par an jusqu'à 2012, en raison de marchés émergents : en imagerie médicale, jouets, jeux vidéos, ... et atteindra 13,2 milliards de dollars en 2012 ; déjà entre 2007 et 2008, le chiffre d'affaires a augmenté de 10%, passant de 6,9 milliards à 7,6 milliards de dollars. Les ventes de capteurs CMOS ont atteint les 4,4 milliards de dollars en 2008, ce qui représente une hausse de 19%, après une chute du chiffre d'affaires de 12% en 2007. Quant aux CCD, leurs ventes ont baissé de 1% en 2008 (3,2 milliards de dollars) alors qu'elles n'avaient pas augmenté en 2007.

Le marché des capteurs explose et surtout l'analyse de l'offre demande de plus en plus de compétences pour bien choisir « Son capteur ».

Mais quelles sont les contraintes dont il faut tenir compte, comment lire les données techniques et surtout comment évaluer ses besoins et ses performances ??? Ce cours reprend les différentes questions sous forme littérale et essaie d'apporter au lecteur une réponse ou, au mieux, un cheminement qui lui permettra de dégager ses propres conclusions sur la pertinence de l'investissement à effectuer. Dans tous les cas, il devra se poser la question clef QIQA : « Quelle Image pour Quelle Application ? » Nous supposerons ici que les notions d'imagerie sont bien connues du lecteur, et qu'il lui suffira d'utiliser ses connaissances pour choisir optique et capteur en adéquation...

Pour numériser une image, plusieurs scénarii sont possibles (Fig.1), soit par un balayage d'une ligne, soit point par point répartis sur une surface (ces « points » pouvant eux-mêmes être des imagettes constitutives de l'image finale). La résolution finale de l'image sera dès lors gouvernée par sa taille et le nombre de pixels qui la constitue, et ce en fonction de la taille physique de chaque pixel. On trouve aussi une définition de l'image non plus en dpi (point par pouce), mais en lp/mm (paire de lignes/mm), sachant qu'il faut deux pixels pour générer une paire de lignes...

Ce cours est organisé en une partie « cours » et une étude de cas. Quelques exercices complètent cette présentation des capteurs d'images.