Vers des capteurs en forme de calottes sphériques ?

Démarré par olivier1010, Janvier 22, 2009, 14:23:14

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olivier1010


Je me pose la question de savoir s'il serait possible de concevoir un système optique où le capteur aurait la forme d'une calotte sphérique, afin d'éviter de corriger trop fortement la courbure de champ dans les optiques elles mêmes.

En particulier, serait il possible, avec un capteur courbe, de calculer toute une gamme d'optiques de longueurs focales différentes ?

Ou alors est ce que la courbure du capteur doit être adaptée selon la longueur focale de l'optique utilisé ?
Si des spécialistes en optique peuvent me répondre je suis preneur.

Le système de capteur incurvé a été utilisé sur certains boitiers 6*7 d'entrée de gamme, qui possédait un chemin de film bombé, afin de corriger économiquement la courbure de champ des optiques.

Des recherches actuelles permettent de réaliser des capteurs courbes par déformation.
Etant donné que la tendance actuelle est de reporter les corrections optiques du coté du traitement numérique, ce qui évidement permet de mieux corriger les optiques en faisant moins de compromis, je me demande si on ne pourrait pas aller plus loin en adoptant des capteurs en forme de calotte sphérique.

La calotte sphérique est ce qu'il y a de plus efficace pour un capteur image, voir le fonctionnement et les performances de notre oeil qui est entièrement sphérique.

Horzadi

difficilement compatible avec la technique actuelle de fabrication de capteurs.

Par contre, il est déplorable de voir que les compact corrigent la distorsion à la volée et qu'on attend toujours cette fonctionnalité automatisé sur les reflex (y compris dans les softs de derawtisation, nx, lightroom par exemple)

aprés la video sur les reflex, la correction de la distortion... faut en laisser pour la prochaine génération...  :-\

Krg

Citation de: olivier1010 le Janvier 22, 2009, 14:23:14... afin d'éviter de corriger trop fortement la courbure de champ dans les optiques elles mêmes. ...
On va donc remplacer la difficulté d'obtenir un champ plat, par la difficulté d'obtenir un champ courbe; à laquelle on ajoutera la difficulté de fabriquer des capteurs courbes.
Pentax & Werra

olivier1010

Oui, il est certain qu'avec les circuits électroniques disponibles aujourd'hui, les fabricants auraient pu aller beaucoup plus loin dans la correction des optiques dans le boitier lui-même depuis une paire d'années.

Cependant, pour obtenir de bon clichés, il est pratiquement nécessaire de passer par un traitement manuel à postériori, et donc ces corrections peuvent donc se faire au sein d'un logiciel de traitement raw.

Le traitement manuel sera de toutes façons toujours indispensable pour donner à l'image l'aspect dont elle a besoin pour compenser les différences entre la vision subjective de notre système de vision et la vision technique d'un système de prise de vue numérique.

Gageons que la prochaîne version de Lightroom saura corriger les distorsions géométriques automatiquement ?


olivier1010

Il me semble que le champ courbe s'obtient naturellement en optique ?

Justement je demande l'avis d'un spécialiste sur la possibilité de concevoir un parc d'optiques adapté à la courbure donnée d'un capteur.
Canon sait fabriquer des lentilles asphériques au 1/10 de micron près, pourquoi pas des capteurs sphériques ?

klorie

Citation de: olivier1010 le Janvier 22, 2009, 14:36:28
Canon sait fabriquer des lentilles asphériques au 1/10 de micron près, pourquoi pas des capteurs sphériques ?
Parceque la technologie n'a rien à voir...

Il n'existe à l'heure actuelle aucune techno grand public (donc intégrable dans un réflex avant 10ans et à un coût raisonnable) qui permette de réaliser un capteur sur une surface de silicium non plane.
Les seules réalisations d'objets tri-dimensionnels sur du silicium concernent des nano-structure (accéléromètres et micro-lentillespar exemple).

olivier1010

#6
Ah bon ? Il parait qu'à l'heure actuel on sait faire des circuits silicium sur des rubans déformables, voir ici :
http://technologyreview.com/computing/21182/?a=f
Citationdonc intégrable dans un réflex avant 10ans et à un coût raisonnable
C'est un peu le genre de préjugés que les spécialistes des capteurs CCD avaient quand Canon a sorti un capteur CMOS pour l'imagerie photo.

Les applications de ces capteurs seraient certainement militaires dans un premier temps, mais il n'est pas inenvisageable de les voir apparaître sur les compacts (on y a bien déjà mis des périscopes !) dans quelques années.

Et pourquoi pas sur les reflex, s'il est possible de concilier une même courbure de capteur pour diverses longueurs focales.

On peut même imaginer à l'avenir un capteur déformable en temps réel, pour la mise au point sur des plans différents, ou pour compenser en temps réel la courbure de champ d'un zoom.


Bernard2

Ce souhait avait été effectivement déja été évoqué dès le début du numérique dans les fora.

Les technologies semblent avoir évolué dans le domaine des circuits sur supports souples. Mais encore loin de toucher aux circuits complexes et encore plus de l'industrialisation.

Mais d'un point de vue qualitatif ce serait bien sur une solution bien meilleure qu'une correction logicielle qu'elle soit dans l'appareil ou en post traitement. Car la correction de géométrie logicielle necessite des déplacements de pixels et un recadrage important. D'où perte de résolution importante sur les bords. C'est déja le cas pour des corrections à partir d'optiques corrigées par construction, alors si on partait d'optiques donnant un champ courbe "brut" la correction serait franchement destructrice.

Mais effectivement si le capteur sphérique était possible nos optiques seraient bien plus petites plus légères moins chères et meilleure car moins de compromis à ménager pour les opticiens.

stingray

Il faut aussi bien voir que la courbure de champ va dépendre de l'objo et de sa focale.
Bref c'est difficilement concevable même si la techno existait et était facilement accessible.

Même au niveau des développement des nouveaux télescopes (focale et map fixe), il y a principalement des plans focal plans (normal, remarque, vu que c'est un plan focal  ::)). Je crois qu'il y a un seul contre-exemple, je ne rappelle plus son nom.

FTQL

Citation de: stingray le Janvier 22, 2009, 17:59:56
Il faut aussi bien voir que la courbure de champ va dépendre de l'objo et de sa focale.
Bref c'est difficilement concevable même si la techno existait et était facilement accessible.

Même au niveau des développement des nouveaux télescopes (focale et map fixe), il y a principalement des plans focal plans (normal, remarque, vu que c'est un plan focal  ::)). Je crois qu'il y a un seul contre-exemple, je ne rappelle plus son nom.

Tous les Schmidt ont un champ courbe (http://fr.wikipedia.org/wiki/Chambre_de_Schmidt) Et il doit y avoir d'autres exemples.

Mais effectivement, le problème reste que la courbure dépendrait de l'optique. Et calculer une optique pour forcer le rayon de courbure de son plan focal, ça doit être une belle paire de manches. Cela dit sur le long terme...

stingray

Citation de: FTQL le Janvier 22, 2009, 18:10:34
Tous les Schmidt ont un champ courbe (http://fr.wikipedia.org/wiki/Chambre_de_Schmidt) Et il doit y avoir d'autres exemples.

Oui justement, et pourtant, sur les télescopes grands champ, on préfère encore souvent mettre des correcteurs de champs que de faire un plan focal courbe.

klorie

Citation de: olivier1010 le Janvier 22, 2009, 16:30:52
Ah bon ? Il parait qu'à l'heure actuel on sait faire des circuits silicium sur des rubans déformables, voir ici :

http://technologyreview.com/computing/21182/?a=f

En effet je n'en avais jamais entendu parler. Enfin cela semble ne pas être pour demain, la résolution des protos est de 256x256 - même si l'on est d'accord pour dire que la résolution ne fait pas tout, ya un minimum...
En tous cas la chose est intéressante surtout pour le domaine médical

Lyr

Citation de: olivier1010 le Janvier 22, 2009, 16:30:52
Ah bon ? Il parait qu'à l'heure actuel on sait faire des circuits silicium sur des rubans déformables, voir ici :
http://technologyreview.com/computing/21182/?a=f

Le problème de ces systèmes déformables est qu'ils le sont parce qu'il y a des sections souples entres des sections rigides (il y a aussi des éléments imprimés sur une feuille de silicone, avec des enroulement spiralés pour suivre l'étirement du silicone).
Donc pour un capteur, cela veut dire plein de vide inutilisable de prime abord (ou alors faire un réseau de micro-lentilles qui concentrent l'image sur les pixels, comme on a actuellement, mais dans une géométrie plus ardue).

L'idée est intéressante, mais je préfère voir venir les premiers essais, leurs résultats, et ensuite on peut en rediscuter.

Surtout que le passage à un capteur non-plan signifierait l'abandon complet de toutes les optiques existantes.
Et rien que cela, pour moi, est un argument qui va faire réfléchir à deux fois les grandes marques.

olivier1010


Certe il faut recalculer toutes les optiques pour les faire focaliser dans un champ courbe.

A moins que le capteur puisse se déformer pour s'adapter à l'optique. Des exemples de systèmes complexes existent dans l'industrie, comme les systèmes piezoélectriques.

En entrecroisant à 45° deux capteurs à liaisons souples, l'espace entre cellules devient presque nulle, tout en conservant des longueurs de liaisons suffisantes pour permettre la déformation.

Cela dit cela permettrait peut être de faire des économies sur les lentilles, qui sont de plus en plus nombreuses dans les dernières optiques, et d'enlever un compromis dans la conception.

Les grands marques n'en sont pas à la première modification de leurs gammes optiques.

Canon a tout refait lors du passage du FD à l'EOS, puis d'années en années ils ont sorti des nouvelles versions de chaque optique populaire. Aujourd'hui presque toutes les optiques largement utilisées en sont au stade mark 2, bientôt en mark 3 certainement avec l'arrivé du stabilisateur 4 EV.

Il y a eu aussi la gamme spécifique EF-S pour les capteurs APS-C.

Alors si la technologie permettait d'améliorer grandement la qualité optique, pourquoi pas ?

Sans parler de la facilité de faire des très grands angles et fisheye en champ courbe.

stingray

Citation de: jerome_munich le Janvier 22, 2009, 19:13:00
et pour les vues à grand champ pour la détection d'astéroïdes ils ont un ensemble de CCDs plans montés sur une surface courbe, et probablement peuvent toujours utiliser du film courbe.
Si c'est de Quest que tu parle, la caméra a un plan focal plan et ils ont monté des lentilles correctrices de champs.

astrophoto

Laisser un champ courbe sur un objectif donnerait permettrait probablement de simplifier les formules optiques (une contrainte de moins) mais effectivement la courbure serait différente selon l'objectif, il faudrait donc un capteur (interchangeable bien sûr) par objectif (c'est les fabricants qui seraient contents !  :D).

On connaît bien les "plans" focaux courbes en astro, sur ma lunette (qui en astrophoto n'est rien d'autre qu'on gros télé de 1100mm de focale à F/7, mais sans autofocus ni IS) j'ai un aplanisseur de champ composé de deux lentilles et placé à 132mm devant le capteur, ce qui donne un champ plan sur 80mm de diamètre environ, avec le 24x36 je suis à l'aise  :)  (sur une lunette astro, doublet ou triplet, le champ est concave et le rayon de courbure est proportionnel à la focale). C'est d'usage courant sur les instruments orientés photo tels que les lunettes apos et les Ritchey-Chrétien (le télescope Hubble est de ce type), ainsi que sur les "antiques" grandes chambres de Schmidt pour y placer des caméras numériques (à la place du film qui était plaqué sur un support convexe).

Avec un objectif à champ courbe, au lieu de courber le capteur on peut placer une lentille plan-concave ou plan-convexe (selon la formule optique) sur le capteur lui-même pour aplanir le champ. On pourrait même utiliser le filtre anti-IR (et passe-bas) actuel en lui donnant cette forme. Il pourrait y avoir un chouia de chromatisme, peut-être qu'en se débrouillant bien on arriverait à corriger le chromatisme de l'objectif   :D
Thierry Legault
astrophoto.fr

vianet

Avec les fullerenes, on peut créer des structures concaves ou convexes.
Déclenchite en rafale!

astrophoto

Citation de: jerome_munich le Janvier 22, 2009, 21:09:10
Tout ce que tu dis, c'est ce que les opticiens font tous les jours sur les objectifs photo. Les jolies lentilles que tu vois à l'arrière de tes objectifs sont destinées à redresser la courbure de champ en évitant les aberrations chromatiques.

oui, bien sûr...j'ai aussi une lunette à 4 lentilles dont une au milieu et une à l'arrière justement (530mm F/5), et qui donne un champ plan sur un cercle image de 80mm aussi, et sans nécessiter de correcteur additionnel.





:)
Thierry Legault
astrophoto.fr

olivier1010

#18
Pas de courbure de champ sur le 14-24mm ? Il me semblait que seuls les objectifs macro étaient parfaitement corrigés pour la courbure de champ.

J'ai l'impression que certains, dont au moins Bernard2, confondent courbure de champ et distorsions géométriques. La courbure de champ ne peut pas se corriger de façon logicielle, car elle dépend de la netteté de l'image lors de sa formation initiale sur le capteur.

Définition de la courbure de champ :

L'image d'un objet plan ne forme pas un plan au foyer mais une surface courbe si bien que l'image ne peut pas être mise au point en même temps sur toute sa surface.

L'image se forme donc non pas sur un plan mais sur une surface de révolution qui, dans le cas des systèmes les plus simples, tourne sa concavité vers l'objectif. C'est la raison pour laquelle on était amené à incurver le couloir de défilement de la pellicule dans les appareils 6x9 à très bon marché, afin de limiter les dégâts.

Les objectifs destinés à la prise de vue classique ne sont pas extrêmement bien corrigés au niveau courbure de champ car les sujets sont rarement situés dans un même plan, ce qui tend à cacher cette aberration.

Par contre en macro une attention particulère est donnée à la correction de courbure de champ, parce qu'on est susceptible de prendre des clichés d'objets parfaitement plats.

Citationil en résulterait une fatigue des matériaux si ils changeaient de forme selon la focale utilisée

humm, des systèmes basés sur la déformation moléculaire existent et sont très fiables. Il s'agit des transducteurs piezoélectriques, utilisés par exemple dans les hauts parleurs d'aigu ou à ultra sons.

Il s'agit d'un matériau qui se déforme sous l'action d'un champ électrique. Système utilisé également je crois sur les lames vibrantes de nettoyage des capteurs actuels.


Yves

Citation de: olivier1010 le Janvier 22, 2009, 21:35:04Les objectifs destinés à la prise de vue classique ne sont pas extrêmement bien corrigés au niveau courbure de champ car les sujets sont rarement situés dans un même plan

Un paysage est, du point de vue optique, tout à fait "plan". Donc d'après toi les objectifs "destinés à la prise de vue classique" ne sont pas destinés à photographier des paysages?  ;)

Bernard2

Citation de: olivier1010 le Janvier 22, 2009, 21:35:04
J'ai l'impression que certains, dont au moins Bernard2, confondent courbure de champ et distorsions géométriques. La courbure de champ ne peut pas se corriger de façon logicielle, car elle dépend de la netteté de l'image lors de sa formation initiale sur le capteur.
Effectivement je me suis mélangé les pinceaux sur ce coup! :)

coval95

Citation de: olivier1010 le Janvier 22, 2009, 16:30:52
Ah bon ? Il parait qu'à l'heure actuel on sait faire des circuits silicium sur des rubans déformables, voir ici :
http://technologyreview.com/computing/21182/?a=f

C'est un peu le genre de préjugés que les spécialistes des capteurs CCD avaient quand Canon a sorti un capteur CMOS pour l'imagerie photo.

Les applications de ces capteurs seraient certainement militaires dans un premier temps, mais il n'est pas inenvisageable de les voir apparaître sur les compacts (on y a bien déjà mis des périscopes !) dans quelques années.

Et pourquoi pas sur les reflex, s'il est possible de concilier une même courbure de capteur pour diverses longueurs focales.

On peut même imaginer à l'avenir un capteur déformable en temps réel, pour la mise au point sur des plans différents, ou pour compenser en temps réel la courbure de champ d'un zoom.
Ces idées sont séduisantes sur le papier et je trouve ça très bien que des gens aient des idées novatrices. Je ne veux pas jouer les rabat-joie mais il y a des choses utiles qui seraient beaucoup plus faciles à faire et qui ne sont pas faites. Je donne un exemple :
Sur les Nikon (et je suppose que c'est pareil dans les autres marques, détrompez-moi sinon), quand on choisit la sensibilité auto, on peut fixer une vitesse minimale mais celle-ci est une constante. Le processeur du boîtier a connaissance de la focale de l'objectif et il est capable de faire des calculs extrêmement complexes. Alors pourquoi ne peut-on pas avoir une vitesse minimale fonction de la focale ? C'est quelque chose de très simple à faire et à ma connaissance ce n'est pas fait.
Donc d'ici qu'on ait un capteur en calotte sphérique avec un rayon de courbure fonction de la focale, il coulera encore de l'eau sous les ponts...  :'(

olivier1010


C'est vrai il faut souvent un temps fou aux constructeurs pour faire des choses très simples.

Par exemple il a fallu des années pour avoir un flash cobra dont la tête s'ajuste correctement à l'angle de prise de vue lorsque le flah est monté sur un boitier APS-C.

Il y a des tas d'autres exemples, comme la griffe flash d'une fragilité déconcertante depuis des lustres. Canon vient juste de penser à remettre un peu plus de métal, en 2008... Pas trop tôt. Il en aura fallu des sabots de flash cassés pour enfin avoir une modif... On aurait peut être pu en profiter pour modifier le standard en faisant quelque chose de plus pratique ? non pas tout de suite, c'est pour la prochaine décennie...
Je pense que les raisons sont simples :

1) Les considérations marketing passent avant les considérations techniques. Il faut à tout prix sortir des améliorations remarquables (comme la vidéo sur le 5D mark2), plutôt que de réfléchir à des petites améliorations de l'existant qui font pourtant toute la richesse, la qualité et l'intelligence d'un système.

2) Les ingénieurs ont plus souvent la tête dans les nuages que les pieds sur terre.

Verso92

Citation de: coval95 le Janvier 23, 2009, 00:22:01
Sur les Nikon (et je suppose que c'est pareil dans les autres marques, détrompez-moi sinon), quand on choisit la sensibilité auto, on peut fixer une vitesse minimale mais celle-ci est une constante. Le processeur du boîtier a connaissance de la focale de l'objectif et il est capable de faire des calculs extrêmement complexes. Alors pourquoi ne peut-on pas avoir une vitesse minimale fonction de la focale ? C'est quelque chose de très simple à faire et à ma connaissance ce n'est pas fait.

Il y a même pire : il suffit de s'intéresser à la courbe des programmes des appareils !

Sur les F90/F90x, la vitesse minimale à laquelle le boitier acceptait de descendre en mode P était fonction de la focale, ce qui était très efficace. Ce genre de courbe a été abandonnée sur le F100 et les boitiers suivants, ce qui est bien dommage...

(par exemple, on se retrouve à f/2.8~1/30s ou en encore à f/2~1/15s avec un f/1.4 50mm, ce qui me semble aberrant en mode P)

coval95

En effet, c'est encore pire que je ne pensais, s'ils l'ont déjà fait et l'ont abandonné ! Je ne le savais pas, n'étant pas Nikoniste de longue date.
Quand on sait que les processeurs actuels sont chargés avec toutes sortes de gadgets (détection de visages, de sourires et d'yeux fermés), c'est encore plus rageant de voir qu'une fonctionnalité aussi élémentaire n'est pas (plus) implémentée !