Principes de fonctionnement des analyseurs d’images CCD
Analyseurs d’images

Pendant de nombreuses années, l’analyse d’images a fait appel à la technologie des tubes à vide dans lesquels un faisceau d’électrons vient adresser et lire chacun des points d’une « cible » photosensible. Cette cible est généralement constituée d’une couche transparente conductrice de polarisation superposée à une couche photoconductrice qui convertit l’image optique en image électronique.

Les tubes de prise de vues ont une longue histoire, diverses générations technologiques se sont succédé, les progrès ont été permanents. Les tubes ont finalement atteint des performances remarquables qui les ont fait utiliser en télévision couleur standard et à haute définition ainsi que dans des domaines très exigeants tels que le domaine médical, le domaine spatial et le domaine militaire.

Pour mémoire, on peut citer quelques ancêtres des tubes de prises de vue : Photicon, Orthicon et les familles plus récentes à photoconduction tels que : Vidicon, Plumbicon, Newvicon, Saticon ; ce dernier étant plus particulièrement adapté à la prise de vues à haute définition.

Cependant, bien que les tubes aient atteint de hauts niveaux de performance en résolution et sensibilité, ils ont toujours été des composants fragiles nécessitant un environnement complexe pour leur mise en œuvre. La difficulté majeure résulte de l’existence d’un faisceau électronique d’analyse qu’il faut créer, focaliser et dévier dans une enceinte à vide poussé. Les tubes ont de surcroît une durée de vie estimée à quelques milliers d’heures, des caractéristiques variables dans le temps et sont assez consommateurs de puissance électrique. La cible photoconductrice est aussi un élément destructible par suréclairement prolongé.

Les progrès fulgurants de la microélectronique ont conduit assez naturellement les constructeurs à réfléchir à une alternative technologique au tube.

La réponse à ces réflexions est venue avec les techniques d’intégration monolithique sur substrat semiconducteur silicium qui ont permis de regrouper les fonctions de conversion optoélectronique, de balayage et de préamplification sur un même substrat de silicium.

Les travaux sur les mémoires à haute densité pour calculateurs et, en particulier, les architectures de mémoires à bulles et de mémoires à cellules (MOSMetal Oxide Semiconductor) ont largement contribué à la recherche de solutions originales.

C’est finalement autour de la cellule MOS que se sont cristallisées les idées qui ont permis la naissance d’une nouvelle génération d’analyseurs d’images intégrés.

Ce document rappelle les principes de base et les caractéristiques essentielles des analyseurs d’images intégrés dont l’usage s’est généralisé dans les secteurs industriels, scientifiques, militaires, médicaux, de la télévision professionnelle et domestique, et des télécommunications.