Imagerie thermique tridimensionnelle passive

Publié le : 24 octobre 2018

Les caméras infrarouges thermiques sont aujourd’hui omniprésentes dans de nombreux secteur d’activités : contrôle industriel, automobile, domotique, défense, … Afin de suivre l’essor de ces marchés de volume, il existe une forte concurrence pour développer des solutions de matrices de pixels de plus en plus performantes, au pas toujours plus fin et proposant des fonctionnalités optiques nouvelles.
C’est dans ce contexte de miniaturisation et d’intégration de solutions au plus proche du plan focal que nous proposons d’étudier la reconstruction d’image tridimensionnelle (3D).
Classiquement, l’imagerie 3D peut être réalisée par stéréoscopie, qui consiste en la prise d’au moins deux images à différentes positions et dont la combinaison restitue une information sur la profondeur. D’autres solutions, dîtes « actives », utilisent des sources externes de lumière et permettent, via la la mesure de temps de vol ou via la structuration de l’éclairement, de reconstruire l’information de profondeur. En revanche, ces solutions impliquent une mise en œuvre complexe et/ou l’utilisation de composants nombreux et coûteux, ce qui les positionne hors du contexte.
Par ailleurs, il existe une grandeur électromagnétique qui possède une information de profondeur : la phase de l’onde. Les détecteurs à base de microbolomètres sont malheureusement insensibles aux variations de phase et mesurent uniquement les variations d’intensité lumineuse. Cependant, la diffraction en champ proche est un phénomène qui permet de convertir en partie une variation du front d’onde incident en une variation d’intensité. Ainsi en disposant judicieusement des structures diffractives en amont d’un plan focal, tels que des réseaux de diffraction, et en analysant les figures de diffraction résultantes, on peut en théorie reconstruire le front d’onde initial et récupérer une information sur la profondeur. La théorie de la diffraction de Fresnel permet de faire cette correspondance entre front d’onde incident et front d’onde diffracté. Cette approche a déjà été réalisée pour des imageurs dans le visible. Nous souhaiterions explorer cette avenue et ses possibilités dans le cadre de l’imagerie thermique infrarouge pour la bande 8-12µm (LWIR).
L’objectif de ce stage est de réaliser une étude théorique sur la possibilité d’adapter un tel dispositif aux cahiers des charges de l’imagerie thermique infrarouge.
Après avoir mené une recherche bibliographique approfondie sur le sujet et s’être familiarisé avec la théorie de la diffraction en champ proche, le stagiaire aura pour mission de proposer différentes architectures de structures diffractives, de simuler numériquement leurs comportements et de conclure quant à leurs performances.

Pour candidater, merci d’envoyer directement CV+LM à thomas.perrillat-bottonet@cea.fr

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