L'embarqué > Matériel & systèmes > Objet de la semaine > La caméra ultrarapide à “balayage de fente” s’installe pour la première fois dans une puce Cmos

La caméra ultrarapide à “balayage de fente” s’installe pour la première fois dans une puce Cmos

Publié le 26 juin 2020 à 12:09 par François Gauthier        Objet de la semaine

Optronis Camera ultra rapide

La société allemande Optronis, avec le soutien de la SATT Conectus (*), vient de dévoiler une caméra ultrarapide développée pour la première fois dans un procédé Cmos. Issue des travaux du laboratoire alsacien ICube dirigé par Wilfried Uhring, cette caméra ultrarapide dite à “balayage de fente” (aussi appelée Streak Camera) est un instrument de précision qui permet d'analyser des phénomènes invisibles pour l'œil humain et qui visualise l’évolution temporelle d’un signal lumineux selon une fente d’observation. Ce type de caméra, qui s'appuie sur une technique d’imagerie de 100 à 1000 fois plus rapide que l’imagerie optique conventionnelle, sert principalement le domaine de l’industriel, de la science et de la recherche. Et si la technologie est éprouvée, les modèles traditionnels actuellement sur le marché s’avèrent souvent fragiles et encombrants, et requièrent un coût d’achat conséquent de 100 000 euros en moyenne.

Dans ce contexte, la caméra S3C-1 (Solid State Streak Camera) d’Optronis, qualifiée de "disruptive" par ses concepteurs, est la première architecture de caméra ultrarapide à l’état solide, c’est-à-dire fabriquée sous la forme d’un circuit en technologie Cmos. De ce fait, selon Optronis, la caméra qui travaillle dans la bande spectrale 350-850 nm ne requiert plus la mise en œuvre d’un miroir tournant à très haute vitesse ou de tube à vide amplificateur de lumière. Avec à la clé un encombrement très compact - un cube de 12 cm de côté pour un poids de 2 kg au lieu de plus de 20 kg pour les caméras ultrarapides traditionnelles.

Le circuit Cmos de la caméra intègre un capteur avec 200 photoéléments rapides et une matrice permettant de sauvegarder jusqu’à 200 échantillons temporels pour chaque photoélément. Des intervalles d'échantillonnage de 500 ps à 50 μs peuvent être sélectionnés pour couvrir des fenêtres temporelles de 100 ns à 10 ms. La résolution temporelle est proche de 1 ns et le débit instantané d’acquisition d’images dépasse le teraoctet/seconde. La technologie permet en outre un post-déclenchement, ce qui n'est pas possible pour les caméras à tube à balayage de fente, selon Optronis. Grâce à un enregistrement en continu, il est ainsi possible de réaliser une acquisition de données après qu’un événement s'est produit, une approche utile pour les événements dont on ne connaît pas le moment de déclenchement exact, par exemple dans le domaine des expérimentations de recherche et de tests.

Cette caméra, disponible à partir de cet été, est destinée aux applications dans les secteurs industriels des domaines pharmaceutiques, de la chimie, de la Défense, du nucléaire ou encore de la micromécanique et des procédés laser impulsionnels.

« Après avoir étudié le potentiel économique de cette technologie naissante, la SATT Conectus a décidé en 2017 d’investir financièrement pour réaliser le prototype fonctionnel du capteur, cœur de la caméra S3C-1, faisant ainsi un grand pas vers l’industrialisation, souligne Caroline Dreyer, présidente de la SATT Conectus. Optronis s’est pour sa part concentré sur les développements électroniques et logiciels pour concevoir la caméra complète. Aujourd’hui la boucle est bouclée : nous avons collectivement transformé une invention issue de travaux de recherche académique en un produit concret sur le marché. »

(*) La SATT Conectus est une Société d’accélération du transfert de technologies dont le périmètre d’action est la région Grand Est. Il existe 13 SATT en France.

Sur le même sujet