Panasonic annonce officiellement un capteur organique 8K opérationnel
Panasonic avait annoncé en 2013 des recherches sur un capteur organique qu’il devait explorer en partenariat avec Fuji mais l’annonce de Panasonic ne parle pas de Fuji. Ce capteur Panasonic organique (non 8K à l’époque) était sensé sortir en 2015 mais ce n’est que cette année que ce capteur a été finalisé. Panasonic annonce donc un capteur de nouvelle génération alliant silicium et film organique. Un exploit qui permettra au caméras de se débarrasser du rolling-shutter et d’exploser les limites actuelles en sensibilité et d’augmenter largement la plage dynamique.
Il s’agit là d’un capteur CMOS de 36 Mpix (8K donc) à 60 images par seconde sur lequel Panasonic a intégré non pas des photosites traditionnels mais un film organique sensible à la lumière.
Un petit shéma peut-être plus facile à comprendre (et en français) de la présentation par Panasonic de son futur capteur en 2013 :
C’est une avancée technologique majeure car un film organique offre de gros avantages notamment en vidéo. D’abord, sa nature organique le rend hyper rapide à recevoir et faire transiter les données, ce qui lui permet d’agir comme un obturateur global (global shutter), une performance qui élimine l’effet de déformations des verticales appelé rolling shutter propre aux CMOS classiques et surtout observables en vidéo, cet effet se caractérise par une distorsion marquée lors de mouvements rapides de l’opérateur ou du sujet. :
L’autre force du capteur, c’est sa plage dynamique, c’est-à-dire sa capacité à voir dans les hautes et basses lumières en même temps, une plage dynamique estimée à 14 diaph. Le film organique encaisse très bien les photons (niveau de saturation de 450k e- par « photosite ») et sa sensibilité peut être modulée de manière ultra fine en faisant varier le voltage.
Panasonic a également mis au point un suppresseur de bruit permettant de fonctionner à des vitesses plus élevées que les précédentes tentatives. Le capteur dispose également de deux différents modes, l’un pour la haute sensibilité et l’autre pour la saturation élevée, ce qui permet au capteur de capturer une plage dynamique plus large en une seule fois, par rapport aux capteurs traditionnels à base de silicium. Le capteur incorpore également un filtre de densité neutre électronique en ajustant cette tension, ce qui signifie que les photographes n’auront plus à transporter des filtres ND.
Panasonic annonce aussi avoir mis des solutions en place pour protéger cette partie organique, réputée comme fragile.
Pour le moment Panasonic parle d’intégrer ce nouveau capteur dans des caméras professionnelles, des caméras de surveillance, ou automobiles, mais ne parle pas d’appareils photo.
La sortie de ce capteur n’est en principe pas prévue avant 2020, il faudra patienter.
Et Sony
Sony a déposé trois brevets dont deux me semblent intéressants.
A Capteur organique
Brevet de Sony publié décrivant un capteur organique aux deux caractéristiques intéressantes :
1) C’est une sorte de capteur semblable à Foveon avec des pixels RVB empilés verticalement. Cela permet à chaque pixel de capturer les informations en couleur. Dans le même temps, les pixels peuvent être plus grands par rapport à un capteur RGB classique.
2) Le capteur utilise des matériaux organiques.
Le capteur RVB classique devient de plus en plus « stressé » par la réduction de la taille des pixels. Ce type de nouveau capteur breveté est une solution pour obtenir une résolution et une fidélité des couleurs beaucoup plus élevées.
On y voit en particulier une couche de pentacène, un semi-conducteur organique sensible dans le visible et le proche UV. Sony n’est pas la seule entreprise à explorer les possibilités de matériaux organiques puisque Panasonic va sortie le sien aussi comme nous l’avons vu plus haut. En effet, l’ajout d’une couche organique pourrait permettre de rapprocher le rendu image de celui de la pellicule argentique avec notamment une meilleure dynamique dans les hautes lumières. L’entreprise Invisage a réalisé une comparaison vidéo pour mettre en évidence les avantages de ce type de technologie.
Cette technologie utilise une couche organique de conversion photo-électrique avec un haut coefficient d’absorption au lieu de photodiodes en silicone. Cela permet à la section qui reçoit la lumière et au capteur d’atteindre des performances bien supérieures à ce que les capteurs habituels permettent. Elle agit surtout sur l’augmentation de la plage dynamique, tout en améliorant la sensibilité du capteur. Cela permet de prévenir les zones surexposées, tout en permettant aux zones plus sombres de garder des textures riches et des couleurs vives. De plus, ce type d’approche minimise le bruit numérique lors de l’utilisation de hautes sensibilités.
Contrairement à un capteur CMOS traditionnel, un capteur organique a une couche pour un film photoconducteur qui capture la lumière, et une couche séparée de circuit pour stocker les charges créées lorsque la lumière frappe le capteur. Ce changement permet aux capteurs de capturer une gamme plus large de lumière et de couleurs plus profondes. Avec cette conception différente, le boîtier peut contrôler la sensibilité du capteur organique en ajustant la tension envoyée au capteur.
B Brevet pour un capteur Sony à détection de la polarisation de la lumière
Autre brevet pour capteur Sony à détection de la polarisation de la lumière
Sony a mis sur le marché un capteur permettant la détection de la polarisation de la lumière. Destiné aux systèmes industriels, le capteur a été utilisé dans un produit de l’entreprise canadienne Lucid Vision Labs. En lieu et place d’une matrice de Bayer standard (avec des filtres colorés), Sony a placé une matrice de polarisation linéaire (0°, 45°, 90°, 135°) pour permettre une estimation de l’orientation de la polarisation de la lumière. La détection de la polarisation a un intérêt dans le contrôle qualité : les matériaux, en particulier polymères, présentent des variations locales de polarisation en cas de choc ou de forte contrainte mécanique. La commercialisation de ce type de capteur à destination du grand public paraît cependant improbable.
Avec les brevets, on ne sait jamais combien de temps on va devoir attendre pour voir ce genre de capteurs sur les appareils Sony fabriqués en série. Pourtant, ce qui est inhabituel avec les brevets de Sony, c’est qu’ils ont effectivement partagé certaines photos du capteur organique ce mois-ci.
Troisième brevet chez Sony :
Un capteur CMOS rétro-éclairé avec « Global Shutter »
Sony venait d’annoncer quelques heures avant Panasonic avoir réussi à développer un capteur CMOS rétro-éclairé avec « Global Shutter », ce qui est particulièrement intéressant dans le domaine de la vidéo. Si on ne peut exclure un hasard du calendrier, ces deux annonces, bien qu’apparemment différentes concernent le même type de progrès apportés aux capteurs de nos prochains appareils.
Pour le moment le capteur annoncé par Sony n’est que de 1,46 mégapixel mais on connait Sony et ses ingénieurs… 
Ce capteur empilé rétro-éclairé peut 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.
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».
Et Fuji alors ?
Il y a un an, Fujifilm expliquait que ses équipes de recherche et développement continuaient de travailler sur un capteur organique.
Vive la concurrence qui va apporter d’importants progrès en termes de plage dynamique, de photographie et vidéo en basse-lumière, ainsi que la disparition de l’effet “Rolling shutter” dans les vidéos.
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