Publié le 25 avril 2016 - par

Une nouvelle Caméra Pi V2 pour le Raspberry Pi : 8 Mégapixels au compteur !

capteur_caméraUn nouveau périphérique pour le Raspberry Pi vient de voir le jour. la CAMERA PI v2 améliore encore la qualité d’image qu’il sera possible d’obtenir avec la framboise :).
Le capteur passe de 5 Mpixels à 8 Mpixels (60% de pixels en plus!) mais surtout il utilise la technologie BSI (Back Side Illuminated ou Illumination par l’arrière) qui permet à la lumière d’atteindre la diode sensible à la lumière sans devoir traverser les couches de connexion des pixels. Ces couches comportent des pistes conductrices en métal qui provoquent de la diffraction et des réflexions nuisibles à la qualité de l’image. De plus l’action directe de la lumière sur la diode améliore la sensibilité du capteur.

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La Camera Pi V2

La nouvelle version de la caméra possède des caractéristiques améliorées par rapport à la Camera Pi d’origine :

  • Capteur 8 Mégapixels
  • Dimension du capteur 3280 x 2464 pixels
  • Résolutions vidéo 1080p30, 720p60 et 640x480p90
  • Dimension du pixel 1,4 µm X 1,4 µm avec technologie OmniBSI
  • Dimension de la partie optique 1/4″

La Caméra Pi v2, comme le modèle précédent, sera disponible en 2 versions : avec ou sans filtre infrarouge.

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La technologie OmniBSI

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Capteur OmniBSI

OmniBSI ™ représente une évolution importante dans la production des capteurs d’image CMOS (CIS = CMOS Image Sensor). L’approche est radicalement différente de celle des architectures de fabrication traditionnelles des pixels appelée FSI (Front Side Illumination = Illumination par l’avant). Avec l’utilisation de la technologie BSI (Back Side Illumination = Illumination par l’arrière), le fabricant OmniVision propose des architectures de CIS permettant une amélioration de la sensibilité, de la reproduction des couleurs et une meilleure qualité d’image.

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La construction d’un capteur CMOS avec ses 8 millions de pixels oblige à créer plusieurs couches comportant les transistors et les liaisons électriques vers les pixels. L’épaisseur du métal déposé est tellement fine, que le métal est presque transparent (eh oui, il n’y a pas que le grillage du poulailler qui soit en métal transparent 🙂 ). Malgré cela une partie de la lumière est diffusée ou réfléchie par les couches métalliques du capteur FSI. La conséquence est une diminution de la sensibilité du pixel (lumière absorbée ou réfléchie) et de la diaphonie avec les pixels voisins (lumière réfléchie et dispersion).

La technologie OmniBSI consiste à monter le capteur d’image à l’envers et à disposer les filtres de couleur et les micro-lentilles sur la face arrière des pixels de telle sorte que la lumière soit recueillie par la face arrière du capteur. OmniBSI renverse la disposition des couches. Le métal et les couches diélectriques se trouvent alors sous le réseau de capteurs, offrant un chemin beaucoup plus direct à la lumière pour qu’elle atteigne le pixel. Ceci qui optimise le facteur de remplissage (taille des pixels plus importante) pour offrir une meilleure sensibilité en faible lumière.

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Cliquer pour agrandir

Cette approche diffère des architectures classiques d’éclairage par l’avant (FSI), dans lesquelles la lumière arrive sur la zone photosensible par la face avant du pixel. Cela oblige la lumière à traverser en premier lieu les transistors, les couches diélectriques et des pistes en métal. Ceci peut bloquer la lumière ou la dévier vers les pixels voisins réduisant le facteur de remplissage  et créant d’autres problèmes comme la diaphonie entre les pixels.

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Les avantages d’OmniBSI

  • Amélioration de l’efficacité quantique (QE) et de la sensibilité
    • OmniBSI atteint 70-80% d’efficacité contre 40% pour les FSI
    • OmniBSI augmente  la sensibilité de 50%
  • Réduction de la diaphonie électrique et optique
    • Moins de sensibilité aux variations d’éclairage
  • Angle de champ plus large (CRA = Chief Ray Angle)
    • Permet de fabriquer des modules plus minces
    • Permet d’utiliser des lentilles avec une ouverture plus importante
      (meilleur rendement en faible luminosité)
    • Moins d’assombrissement de l’image en raison de la meilleure sensibilité
    • Meilleure compatibilité avec les zooms ( dans lesquels le CRA change)

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Le capteur qui équipe le module Camera V2 est un Sony IMX219

Vidéo

La Camera Pi V2 utilise un capteur Sony utilisant la technologie BSI. Cette vidéo d’Omnivision explique comment la technologie BSI permet d’améliorer la qualité de l’image et la sensibilité du capteur. (Vidéo (c) Omnivision – http://www.ovt.com/technologies/technology.php?TID=2)

 

Comparatif V1 <=> V2

comparatif

Où trouver la caméra Pi v2 ?

Chez Kubii les deux modèles sont disponibles :

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Conclusion

En attendant de pouvoir tester sur le terrain ce nouveau modèle de caméra, il faut noter que c’est l’évolution permanente des caractéristiques des capteurs d’images sur les smartphone qui permet cette évolution. Il existe déjà une gamme de capteurs OmniBSI2 qui réduit la taille du pixel à environ 1 µm et améliore encore la diaphonie entre les pixels. On peut supposer que le choix d’une technologie plus ancienne est liée à la nécessité de maintenir un prix bas. Ce fut d’ailleurs le même choix qui prévalut pour les premiers SoC.

Les caractéristiques semblent alléchantes. Il va falloir mettre en œuvre ces caméras pour se rendre compte de la qualité de la vidéo et voir si les pilotes intégrés dans Raspbian sont 100% compatibles.

Quoiqu’il en soit, amateurs d’images et de vidéos, ces nouvelles caméras vont encore nous entraîner vers des achats de cartes microSd de taille plus importante…

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Sources

 

 

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À propos François MOCQ

Électronicien d'origine, devenu informaticien, et passionné de nouvelles technologies, formateur en maintenance informatique puis en Réseau et Télécommunications. Dès son arrivée sur le marché, le potentiel offert par Raspberry Pi m’a enthousiasmé j'ai rapidement créé un blog dédié à ce nano-ordinateur (www.framboise314.fr) pour partager cette passion. .

8 réflexions au sujet de « Une nouvelle Caméra Pi V2 pour le Raspberry Pi : 8 Mégapixels au compteur ! »

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  2. Daxime

    Je me demandais justement il y a 1 semaine environ si je devais craquer sur une Pi-Noir ou attendre une nouvelle version. J’ai bien fait d’attendre 😀

    Merci pour la news, j’ai hâte de lire votre teste sur une Pi-Noir.

    Répondre
  3. quimporte

    Bonjour,

    un grand merci pour cette info.
    Toutefois, je n’ai personnellement jamais vraiment compris la différence entre les deux caméras noire et normale de chez RPi.

    D’avance merci si vous avez une brève explication de leurs différences et de leurs conditions d’utilisations.

    Répondre
    1. François MOCQ Auteur de l’article

      Bonjour
      la caméra « normale » est équipée d’un filtre infrarouge qui élimine cette plage de couleur invisible à l’oeil humain.
      la PiNoIR n’a pas de filtre infra rouge
      les couleurs sont donc faussées par rapport à la caméra normale pendant la journée
      l’intérêt c’est qu’avec quelques LED infrarouges on éclaire de façon invisible pour l’homme une scène nocturne que la caméra IR capte sans problème.
      j’espère que mon explication a été claire 😉
      sinon dites le moi !
      cordialement
      François

      Répondre
  4. Maxime C

    Bonjour et très bonne revue comme d’habitude.
    Une question : quelle est la latence de cette caméra entre la lentille d’entrée et le câble de sortie?
    Cordialement

    Répondre
    1. François MOCQ Auteur de l’article

      bonjour Maxime
      Aucune, comme pour le premier modèle (enfin, tellement courte qu’elle est négligeable !)
      ce qui provoque la latence c’est le logiciel qui traite l’image
      sur un simple flux c’est de l’ordre de la demi seconde à une seconde
      avec une détection de mouvement ou de visage on grimpe à 5 secondes voir plus
      cordialement
      François

      Répondre
  5. CIVET

    Bonjour,
    Merci bcp pour ce blog!
    j’ai du mal a trouver une info satisfaisante sur la gamme de longueur d’onde a laquelle est sensible le capteur. Si vous avez l’info ce serait intéressant .
    Amicalement
    François

    Répondre
  6. Marco29

    Bonsoir,

    J’ai fait l’acquisition d’une camera Pi NoIR. Je ne trouve pas d’explication au transparent bleuté fourni avec la caméra.

    Pouvez-vous me dire quel est son rôle et surtout s’il est dangereux pour la caméra d’utiliser cette dernière avec un éclairage infrarouge sans ce filtre.

    Par avance, merci

    Marc

    Répondre

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