Détecteurs courbes et déformables : applications multidisciplinaires

Deformable curved sensors : multidisciplinary applications

• Auteur / Autrice : Christophe Gaschet
• Direction : Emmanuel Hugot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique, photonique et traitement d'image
• Date : Soutenance le 10/12/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) - Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble ; 1967-....)
• Jury : Président / Présidente : Marc Ferrari
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bertrand Chambion, Myriam Zerrad
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Manuel Fendler, Olivier Haeberlé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capteurs optiques

Mots clés libres

Capteurs

Détecteurs

Optique

Conception

Aberrations

Courbure

Sensors

Optical system

Design

Aberrations

Curvature

Résumé

Depuis plusieurs années, les détecteurs courbes ont été proposés comme étant une nouvelle approche pour améliorer les performances des caméras. En courbant les détecteurs, une des aberrations optiques, la courbure de champ, peut en effet être annulée, ce qui permet d’avoir une meilleure résolution ou d’utiliser moins de lentilles pour une même qualité d’image.Ce travail de thèse propose d’étudier cette approche, en essayant de prendre en compte les aspects mécaniques, optiques et technologiques du système final. Tout d’abord, le lien entre la scène et la courbure des capteurs est théorisé. Ainsi, la position et la forme de l’objet par rapport au système optique influent sur la valeur de courbure du capteur optimale. Une forte compacité est permise pour les systèmes optiques possédant cette courbure. Ces études théoriques permettent de créer une nouvelle méthodologie de conception optique. Celle-ci débute par la détermination des limites mécaniques du capteur, pouvant casser lorsque la courbure est élevée. Intégrant ces limites et les changements théoriques observés, une architecture optique est choisie, donnant de hautes performances en compacité, résolution et champ de vue. De nouvelles tolérances sont établies pour la courbure. Ce système est ensuite fabriqué pour être caractérisé. La forme des montre un léger écart à la sphère. La courbure n’a pas d’impact significatif sur les performances électro-optiques des détecteurs. La qualité de l’image caractérisée est perturbée par des tilts ou décentrements probables. Enfin une caractérisation utilisant un capteur plan et l’optique imageant sur une surface courbe permet d’obtenir des informations sur la courbure idéale

In the past few years, curved sensors have been proposed to enhance optical systems. The curvature of these sensors improves off-axis aberrations, such as field curvature, which provides a better resolution and less complex optical systems.This work studies deformable and curved sensors development in a multidisciplinary approach. Firstly, scene and curved sensors are theoretically linked. The form and the position of the object change the curvature of the best image plane, leading to new relations adapted to optical systems with deformable sensors. Gains in compactness are also demonstrated. These investigations merge into a new methodology adapted to optical systems based on curved sensors that has been developed. The first step is to determine mechanical limits of the sensor such as maximum bending without breakage. Based on these limits, a new compact architecture is developed, providing high resolution and good field of view. New tolerances are determined to manufacture a system with its opto-mechanical mount. Finally, the entire imaging system is characterized. The form of the curved sensor is analyzed, showing few deviations from the ideal sphere. Electro-optical characterizations are realized and the image quality is determined according to the object distance, showing the effects of the deformable curvature. The ideal curved focal plane is also determined by combining a flat sensor to the manufactured optical system