De nouveaux capteurs ouvrent la voie aux systèmes de vision de nouvelle génération pour les applications de sécurité, de médecine et d’automobile
La prochaine génération de systèmes de caméras qui arrive sur le marché au bout de cinq ans reposera entièrement sur des technologies de pointe innovantes. Dans cet esprit, le projet EXIST, financé par l’UE, a étudié et développé de nouvelles technologies pour les capteurs et les systèmes d’image destinés aux prochaines applications. Les nouvelles solutions combinent des performances élevées en termes de rapidité, de compacité, de sélection de bande et de coût. Le capteur d’image combine le meilleur des mondes Ce qu’on appelle «report et intégration» (TDI) est une technique d’imagerie utilisée lorsqu’un objet ou une scène se déplace de manière linéaire sur un imageur et lorsque le contenu de la scène ne change pas sur une courte période. La technologie de choix pour la gestion des données de pixels TDI analogiques est la technologie des dispositifs à couplage de charge (CCD). Les applications concernent principalement l’inspection industrielle, les sciences de la vie et la vision industrielle. Les partenaires du projet ont élaboré une nouvelle solution associant des pixels CCD TDI à des pilotes CMOS (semi-conducteur complémentaire à l’oxyde de métal) et à la lecture sur une puce unique, permettant ainsi à une puce unique d’imageur de disposer des fonctionnalités CCD et CMOS. «Cette technologie unique associe le domaine de collecte et de transfert en charge silencieux de la technologie CCD au potentiel d’intégration système et à la lecture rapide que seule la technologie CMOS peut offrir», remarque Piet De Moor, responsable du développement commercial chez IMEC. D’autres capteurs haute résolution Un nouveau capteur 4K a été développé avec la chaîne de traitement d’image pour la 4K. Ces travaux ont abouti au lancement de la caméra de diffusion LDX86N. Deux autres capteurs haute résolution ont également été construits: un capteur 32 Mpx et un capteur 14 Mpx. Un objectif zoom UHDTV robuste et un traitement d’image matériel numérique en FPGA ont été développés pour le traitement d’images haute résolution. De nombreux produits sont déjà ou seront bientôt sur le marché, comme la nouvelle caméra de diffusion 4K, l’objectif zoom cinéma plein cadre, les caméras contour 4K et 8K UHDTV pour la sécurité et la vision industrielle, le nouvel imageur à obturateur global de 14 Mpx pour la vision industrielle et le nouvel imageur TDI multibande haute vitesse. Les caméras et capteurs compacts haute résolution peuvent être utilisés dans des applications de sécurité ou de vision industrielle. «Les améliorations de la radiodiffusion sont évidentes dans notre quête évolutive d’une meilleure résolution de la télévision», remarque Piet De Moor. Un éclairage arrière pour une sensibilité maximale Les capteurs d’image sont en grande majorité conçus pour convertir en électrons la lumière qui tombe sur la face avant du capteur. Les dernières avancées en matière de conception dans la disposition des éléments d’imagerie ont permis aux capteurs d’image rétro-éclairés d’augmenter la quantité de lumière capturée, améliorant ainsi les performances par faible luminosité. Capitalisant sur les dernières avancées technologiques, les partenaires du projet ont développé des structures de filtres hyperspectraux traitées au niveau des plaquettes sur des plaquettes de capteur d’image disponibles dans le commerce. Ces filtres peuvent être ajoutés pour augmenter les performances d’imagerie TDI. Combinaison d’images couleur et proche infrarouge EXIST a également présenté un nouveau capteur d’image de temps de vol combinant des filtres de couleur RVB et des filtres proche infrarouge à bande étroite. Cette plateforme d’intégration de filtres optiques révolutionnaire permettra de nombreuses applications dans les domaines médical, industriel, de la surveillance, de la sécurité et de l’automobile, ainsi que dans la réalité virtuelle et augmentée, où les signaux infrarouges doivent être extraits et superposés sur des images couleur. Les partenaires du projet ont déjà dévoilé un empilement de filtres multispectraux combinant lumière infrarouge et visible sur un imageur destiné à être utilisé en laparoscopie. En introduisant de nouvelles technologies basées sur des matériaux, des modèles et des concepts innovants dans la technologie des procédés de capteurs d’image, EXIST stimulera un créneau de marche en pleine croissance, développera les emplois et les investissements dans la fabrication d’équipements, de matériaux et de dispositifs à semi-conducteurs innovants.
Mots‑clés
EXIST, capteur d’image, sécurité, report et intégration (TDI), dispositif à couplage de charge (CCD), semi-conducteur complémentaire à l’oxyde de métal (CMOS), proche infrarouge, laparoscopie, Internet des objets, vision par ordinateur
