fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Institut de Technologie de Pékin, en Chine, ont développé un système de vision artificielle capable d'enregistrer des images infrarouges à ondes courtes et moyennes en résolution 4K, une gamme spectrale inaccessible aux caméras traditionnelles à base de silicium.
Cette technologie, publiée dans la revue Light: Science & Applications, combine un capteur CMOS avec un convertisseur qui transforme le rayonnement infrarouge en lumière visible, permettant ainsi le traitement de l'information via la plateforme de base déjà utilisée par la plupart des appareils photo numériques.
Selon les auteurs, cette approche vise à surmonter les limitations de l'imagerie infrarouge haute performance. Les méthodes traditionnelles reposent souvent sur des matériaux spécifiques, des architectures plus complexes et, dans de nombreux cas, nécessitent des systèmes de refroidissement pour réduire le bruit du signal. L'équipe de recherche a intégré directement le convertisseur dans le capteur CMOS. Le CMOS est une plateforme de base mature dans l'industrie de l'imagerie électronique, largement utilisée dans les appareils photo numériques, les smartphones, les systèmes de surveillance et les équipements de vision par ordinateur.
Le système atteint une résolution de 3840×2160 pixels, soit la norme 4K, avec un pas de pixel de 1,55 micromètre. La publication scientifique indique que cette intégration permet l'imagerie infrarouge à ondes courtes et moyennes à température ambiante, sans refroidissement cryogénique, une technique utilisée par certains détecteurs infrarouges professionnels.
Cette technologie s'inspire des organes en fossette de certains serpents. Ces structures sont sensibles au rayonnement infrarouge émis par les corps chauds, aidant les serpents à percevoir les signaux thermiques dans des environnements faiblement éclairés. L'équipe de recherche a adapté ce principe biologique en une solution électronique basée sur la conversion optique.
Les capteurs CMOS traditionnels présentent des limitations inhérentes à la capture de longueurs d'onde en dehors du spectre visible. Pour surmonter cette limitation, les chercheurs ont utilisé des points quantiques colloïdaux de tellurure de mercure. Ce matériau est capable d'absorber le rayonnement infrarouge dans les bandes de longueurs d'onde plus longues du spectre. Les points quantiques sont organisés en hétérojonctions à barrière, conçues pour réduire le courant d'obscurité, c'est-à-dire le bruit lié à la chaleur. L'architecture comprend également des couches d'oxyde de zinc et de polymère P3HT pour bloquer les charges indésirables sans entraver le transport des porteurs de charge du signal utile.
L'appareil ne se contente pas de détecter le rayonnement infrarouge, il le convertit également en émission de lumière visible, permettant ainsi au capteur CMOS d'enregistrer des informations normalement hors de sa plage de réponse. L'équipe rapporte que le convertisseur a été intégré à l'échelle de la plaquette dans le capteur CMOS, y compris sur une plaquette de silicium de 8 pouces.
Lors des démonstrations, le système a généré des images infrarouges à ondes courtes et moyennes en résolution 4K à 120 images par seconde. La plateforme a également été utilisée pour voir à travers des plaquettes de silicium et générer des images thermiques de sources de chaleur. La réponse spectrale du système s'étend de la région visible jusqu'à 4,5 micromètres dans l'infrarouge moyen, ce qui, selon l'étude, élargit d'environ 14 fois la bande habituellement accessible aux caméras traditionnelles à base de silicium.
Les auteurs citent des applications possibles de cette technologie dans la conduite autonome, l'inspection industrielle, la fabrication intelligente, le diagnostic médical, la sécurité alimentaire, la détection de gaz et la vision nocturne. Cependant, la technologie reste actuellement dans un contexte de recherche scientifique, et l'étude n'a pas divulgué de calendrier d'adoption pour les appareils grand public, de coût final ou de plan commercial.
L'étude souligne également que l'adoption à grande échelle se heurte encore à des défis tels que la durabilité, l'uniformité de fabrication, le coût de production et l'intégration dans les systèmes finaux. L'utilisation de matériaux contenant du mercure (tellurure de mercure) nécessite également des processus sûrs de fabrication, d'encapsulation, de contrôle environnemental et de traitement des composants en fin de vie.
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