Conception de caméras pouvant rivaliser avec l`œil humain

Conception de
caméras pouvant
rivaliser avec l’œil
humain
« Si les caméras avaient un seuil
de sensibilité par faible luminosité
comparable à celui de notre
propre vision », explique Dileepan
Joseph, PhD, « nous pourrions
enregistrer des vidéos dans des
conditions de plus faible luminosité sans
que la vidéo soit d’aspect granuleux,
ou nous pourrions prendre des photos
sans utiliser de flash ou recourir à des
durées d’exposition vraiment longues
qui résultent en un flou dû au
mouvement ». Quiconque a déjà
essayé de prendre des photos dans
un environnement à faible luminosité
connaît la difficulté de capter des
images que nos yeux peuvent voir
clairement.
M. Joseph, professeur agrégé en génie électrique
et informatique à l’Université de l’Alberta,
s’est attaqué à de telles difficultés depuis son
arrivée sur le campus en 2004 en provenance
de l’Université d’Oxford, où il a commencé ses
travaux en imagerie électronique. Il a fait des
recherches sur de nouveaux types de matériel et
de logiciels qui permettraient aux capteurs d’image
de réagir de manière conforme aux spécifications
de la rétine humaine. Le but est d’améliorer la
performance des caméras, en particulier dans
des environnements de faible luminosité, et de
surmonter les limitations actuelles.
« Si l’œil y parvient, pourquoi ne pourrions-nous
pas y arriver avec des systèmes d’imagerie? »,
demande-t-il.
La stratégie de M. Joseph dans le cadre de ses
travaux a consisté à adopter une méthode de
fabrication par couches en vue d’améliorer la
performance au chapitre de l’imagerie; l’espace
supplémentaire permet de fabriquer de
meilleurs circuits. « CMC fut un pionnier de
l’intégration verticale », dit-il. « Si vous mettez
les photodétecteurs au-dessus des circuits, cela
Mars 2012
Dileepan Joseph, PhD, (à droite) et son équipe de recherche à l’Université de l’Alberta
exploitent la microtechnologie pour obtenir un système performant : un capteur d’image qui
permet de concevoir une caméra numérique avec des capacités sans précédent. Le groupe,
qui comprend Orit Skorka, PhD, (à gauche) et Jing Li (au centre), développe une technologie
prometteuse qui sera éventuellement transférée à l’industrie.
signifie que vous pouvez concevoir des circuits
disposant d’un processus de traitement plus
précis. Nous voulons accroître le nombre de
transistors dans le pixel, mais nous ne voulons
pas faire de compromis sur la taille globale des
pixels. Nous pouvons y parvenir à l’aide de
divers procédés utilisant l’intégration 3D. »
nécessaire pour obtenir une image convenable
à des fins médicales. « Cela pourrait se traduire
par une réduction de la quantité de rayonnement
requise pour un capteur d’image à rayons X,
de sorte que vous n’avez pas besoin d’autant
de rayonnement pour obtenir la même qualité
d’image. »
CMC joue également un rôle dans un aspect
connexe à la recherche de M. Joseph, qui porte
sur un assemblage de puces retournées visant
à améliorer les capteurs qui réagissent à la
luminosité en dehors du spectre visible. Cette
méthode de fabrication et de conditionnement
des circuits permet de réaliser un capteur
d’image CMOS constitué de deux matrices de
circuits intégrés; l’une, en silicium, accueille
les circuits, tandis que l’autre est transparente
et se compose de photodétecteurs. Les deux
structures sont finalement reliées avec des
liaisons métalliques qui sont étroitement
alignées.
Les résultats expérimentaux obtenus en utilisant
des techniques d’assemblage en 3D ont aidé
le groupe à établir le bien-fondé de leur
technologie et ont grandement aidé le laboratoire
à se démarquer dans un domaine dominé par
l’industrie.
« L’intégration verticale permet à une puce
d’agir comme photodétecteur pour les rayons
X et à une autre puce d’agir selon les mêmes
caractéristiques que celles que nous fabriquons
déjà », explique M. Joseph, en faisant
remarquer que le seuil de faible luminosité
aidera à réduire la quantité de lumière
La recherche de M. Joseph peut être appliquée à
un bon nombre d’applications pratiques, bien
qu’elle porte essentiellement sur l’imagerie
médicale. En collaboration avec TEC Edmonton,
M. Joseph et son équipe conçoivent des capteurs
qui pourraient rendre les procédures plus
sécuritaires pour les médecins et les patients.
Leurs travaux sont soutenus par une subvention
du programme De l’idée à l’innovation du Conseil
de recherches en sciences naturelles et en génie
du Canada qui a permis à M. Joseph de continuer
à mettre au point ses prototypes et à poursuivre
la commercialisation.cmc
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