EP4196907A1 - Systeme d'acquisition d'images a haute resolution - Google Patents

Systeme d'acquisition d'images a haute resolution

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Publication number
EP4196907A1
EP4196907A1 EP21773289.0A EP21773289A EP4196907A1 EP 4196907 A1 EP4196907 A1 EP 4196907A1 EP 21773289 A EP21773289 A EP 21773289A EP 4196907 A1 EP4196907 A1 EP 4196907A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radiation
acquisition system
face
image acquisition
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21773289.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Wilfrid Schwartz
Delphine DESCLOUX
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isorg SA
Original Assignee
Isorg SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isorg SA filed Critical Isorg SA
Publication of EP4196907A1 publication Critical patent/EP4196907A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
    • G06T3/40—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting
    • G06T3/4053—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting based on super-resolution, i.e. the output image resolution being higher than the sensor resolution
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1318—Sensors therefor using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality

Definitions

  • the present description relates generally to a high-resolution image acquisition system, more particularly to an image acquisition system comprising a light source.
  • Figure 1 is a sectional view, partial and schematic, of an example of an image acquisition system 1 of an object 2, for example for the acquisition of the fingerprint of a finger.
  • the image acquisition system 1 comprises, from bottom to top in Figure 1:
  • a support 4 transparent to the radiation provided by the light panel 3;
  • an image sensor 5 comprising a matrix of photosensitive cells 6, also called photodetectors;
  • the light plate 3 emits forward radiation RF which is reflected by the object 2 to be imaged, the reflected radiation RR being picked up by the photodetectors 6.
  • the use of a light plate 3 allows in particular the acquisition of images regardless of ambient light conditions.
  • a screen must generally be provided between each photosensitive cell 6 and the light panel 3 to prevent the photodetectors 6 from being saturated by the radiation before RF.
  • a drawback of the image acquisition system 1 represented in FIG. 1 is that it can however be difficult to completely prevent the oblique rays of the incident radiation RI from directly reaching the photodetectors 6.
  • Another drawback of the image acquisition system 1 represented in FIG. 1 is that, in addition to the reflected radiation RR originating from the specular reflection of the incident radiation RI on the object 2 to be detected, radiation reflected by diffusion RD which is also picked up by the photodetectors 6 and which degrades the images acquired by the acquisition system 1.
  • an object of an embodiment is to overcome at least in part the drawbacks of the image acquisition systems described previously.
  • Another object of an embodiment is to improve the quality of the images acquired by the image acquisition system.
  • Another object of an embodiment is that the risks of saturation of the photodetectors by direct exposure to the radiation emitted by the light source are reduced.
  • Another object of an embodiment is that the distance between the object to be imaged and the sensitive part of the image acquisition system is less than a centimeter.
  • Another object of an embodiment is that the process for manufacturing the image acquisition system can be implemented on an industrial scale.
  • One embodiment provides a system for acquiring images of an object comprising a stack of layers whose total thickness is less than 600 ⁇ m, said stack comprising:
  • an image sensor comprising an array of photodetectors
  • a source of radiation having a thickness of less than 400 ⁇ m and comprising first and second opposite faces, said source comprising a non-pixelated organic light-emitting diode covering the whole of the image sensor or comprising a light guide covering the whole of the image sensor, the photodetectors being adapted to detect at least part of the said radiation reflected by the object, the second face being oriented on the side of the image sensor, the second face covering the entire matrix of photodetectors, the density surface density of the energy flux emitted by the source via the first face being greater than 100 pW/cm2, the ratio between the surface density of the energy flux emitted by the source via the second face and the surface density of the energy flux emitted by the source via the first face being less than 0.4, the transmittance of the source to said part of the radiation being greater than 15%; and
  • an angular filter covering the image sensor and interposed between the source and the image sensor, and adapted to block the rays of said radiation whose incidence relative to a direction orthogonal to the first face is greater than a threshold and to allow rays of said radiation to pass, the incidence of which with respect to a direction orthogonal to the first face is less than the threshold.
  • the light guide comprises a core interposed between first and second sheaths, the second sheath being placed between the core and the angular filter, the refractive index of the core for the radiation being greater than the refractive index of the first and second claddings for radiation.
  • the image acquisition system comprises, between the second sheath and the heart, patterns of micrometric size projecting in relief from the second sheath into the heart.
  • the light guide comprises a zone through which the radiation is injected into the light guide, and the surface density of the patterns on the second sheath increases as it moves away from said zone.
  • the radiation is in the visible range and/or in the infrared range.
  • the angular filter comprises:
  • - a layer opaque to radiation and traversed by holes, the holes being filled with air or a material at least partially transparent to said radiation.
  • the ratio between the height of the hole, measured perpendicular to the first face, and the width of the hole, measured parallel to the first face varies from 1 to 10.
  • the holes are arranged in rows, the pitch between adjacent holes of the same row or of the same column varying from 1 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the height of each hole measured in a direction orthogonal to the first face, varies from 1 ⁇ m to 1 mm.
  • the width of each hole, measured parallel to the first face varies from 2 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the micrometric-sized focusing elements are micrometric-sized lenses.
  • the photodetectors comprise organic photodiodes.
  • the image acquisition system further comprises a polarizer covering the first face.
  • the image acquisition system further comprises a second polarizer.
  • the first polarizer is interposed between the light source and the object to be imaged and the second polarizer is interposed between the light source and the angular filter.
  • One embodiment also provides for the use of the image acquisition system as described previously for the detection of an object, in particular at least one fingerprint of a user, by contact imaging.
  • Figure 1 shows an example of an image acquisition system
  • FIG. 2 represents an embodiment of an image acquisition system
  • Figure 3 shows a more detailed embodiment of the light source of the image acquisition system of Figure 2;
  • Figure 4 is a top view of the light source of Figure 3;
  • FIG. 5 represents another more detailed embodiment of the light source of the image acquisition system of FIG. 2;
  • Figure 6 shows an embodiment of the light guide of Figure 5
  • FIG. 7 represents an embodiment of the angular filter of the image acquisition system of FIG. 2;
  • Figure 8 is a bottom view of the angled filter of Figure 7;
  • Figure 9 shows a variant of the angular filter of Figure 7;
  • FIG. 10 represents another embodiment of an image acquisition system
  • FIG. 11 represents another embodiment of an image acquisition system
  • FIG. 12 represents an image obtained with the acquisition system of FIG. 2;
  • FIG. 13 represents an image obtained with the acquisition system of FIG. 11;
  • FIG. 14A illustrates a step of an embodiment of a method of manufacturing the light guide of FIG. 6;
  • FIG. 14B illustrates another step in the manufacturing process
  • Figure 14C illustrates another step of the manufacturing process.
  • the internal transmittance of a layer corresponds to the ratio between the intensity of the radiation leaving the layer and the intensity of the radiation entering the layer.
  • the absorption of the layer is equal to the difference between the number 1 (which corresponds to a perfect transmittance for which any incident light is transmitted) and internal transmittance.
  • a layer is said to be transparent to radiation when the absorption of radiation through the layer is less than 75%.
  • a layer is said to be absorbent or opaque to radiation when the absorption of radiation in the layer is greater than 75%.
  • the refractive index of a material corresponds to the refractive index of the material for the range of wavelengths of the radiation emitted by the light source of the image acquisition system.
  • the refractive index is considered to be substantially constant over the range of wavelengths of the radiation emitted by the light source of the image acquisition system, for example equal to the average of the refractive index over the range of wavelengths of the radiation emitted by the light source of the image acquisition system.
  • the term "useful radiation” refers to the electromagnetic radiation captured by the image sensor of the image acquisition system and useful wavelength the central wavelength of the useful radiation.
  • visible light is called electromagnetic radiation whose wavelength is between 400 nm and 700 nm
  • infrared radiation is called electromagnetic radiation whose wavelength is between 700 nm and 1 mm.
  • infrared radiation a distinction is made in particular between near infrared radiation, the wavelength of which is between 700 nm and 1.4 ⁇ m.
  • Figure 2 is a sectional view, partial and schematic, of an embodiment of an image acquisition system 10 of an object 12.
  • the image acquisition system 10 comprises, from bottom to top in Figure 2:
  • an image sensor 14 comprising a matrix of photodetectors 16;
  • the angular filter 18 being interposed between the image sensor 14 and the light source 20.
  • the image acquisition system 10 further comprises means, not shown, for processing the signals supplied by the image sensor 14, comprising for example a microprocessor.
  • the light source 20 is interposed between the object 12 to be imaged and the image sensor 14.
  • the light source 20 comprises an upper face 22 facing the side of the object 12 and a lower face 24 opposite to upper face 22 and oriented on the side of angular filter 18.
  • faces 22 and 24 are flat and parallel.
  • the source 20 emits the front RF radiation through the upper face 22. A part of the front RF radiation is reflected and/or diffused by the object 12 and forms a radiation returned RO to the image acquisition system 10
  • the source 20 also emits rear radiation through the lower face 24. All of the radiation, called incident radiation RI below, which reaches the angular filter 18 comprises the rear radiation emitted by the source 20 and the part of the radiation returned RO having passed through source 20.
  • the total thickness of the source 20, that is to say the distance between the faces 22 and 24, is less than 400 ⁇ m, preferably less than 300 ⁇ m, more preferably less at 250 p.m.
  • the source 20 does not include a part filled with air or a partial vacuum.
  • the total emission zone surface of the source, seen in a direction orthogonal to the upper face 22, is greater than 2 cm 2 , preferably greater than 5 cm 2 , more preferably greater than 10 cm 2 , in particular greater than 60 cm 2 .
  • the surface density of the energy flux emitted by the source 20 by the upper face 22 is greater than the surface density of the energy flux emitted by the source 20 by the lower face 24.
  • the ratio between the surface density of the energy flux emitted by the source 20 via the lower face 24 and the surface density of the energy flux emitted by the source 20 via the upper face 22 is less than 0.4, preferably less than 0.3, more preferably less than 0.2, in particular less than 0.15.
  • the surface density of the energy flux emitted by the source 20 by the upper face 22 is greater than 600 pW/cm 2 .
  • the surface density of the energy flux emitted by the source 20 by the upper face 22 is substantially uniform over the whole of the upper face 22.
  • the U ratio is less than 0.2, preferably less than 0.15, more preferably less than 0.12.
  • the source 20 is at least partly transparent to the radiation returned by the object 12. According to one embodiment, the transmittance of the source at the useful wavelength is greater than 15%, preferably greater than 20% , more preferably greater than 25%.
  • the front radiation emitted by the source 20 can be visible radiation and/or infrared radiation.
  • the useful wavelength is between 500 nm and 550 nm, for example equal to approximately 530 nm.
  • the total thickness of the image acquisition system 10 is less than 600 ⁇ m. This allows for an image acquisition system 10 that is flexible.
  • the image sensor 14 comprises a support 26 and the photodetectors 16, arranged between the support 26 and the angular filter 18.
  • the photodetectors 16 can be covered with a transparent protective coating 28.
  • the image sensor 14 further comprises conductive tracks and switching elements, in particular transistors, not shown, allowing the selection of the photodetectors 16.
  • the photodetectors 16 can be made of organic materials.
  • the photodetectors 16 can correspond to organic photodiodes (OPD, standing for Organic Photodiode) or to organic photoresistors.
  • OPD organic photodiodes
  • the surface of the image sensor 14 facing the angular filter 18 and containing the photodetectors 16 is greater than 1 cm 2 , preferably greater than 5 cm 2 , more preferably greater than 10 cm 2 , in particular greater than 20 cm 2 .
  • the angular filter 18 is adapted to filter the incident radiation RI, which comprises the rear radiation emitted by the source 20 and the part of the returned radiation RO having passed through the source 20, as a function of the incidence of the radiation with respect to the face 24, in particular so that each photodetector 16 only receives the rays whose incidence relative to an axis perpendicular to the face 24 is less than a maximum angle of incidence less than 45°, preferably less than 20°, more preferably less than 10°, even more preferably less than 5°, in particular less than 4°.
  • the angular filter 18 is adapted to block the rays of the incident radiation RI whose incidence with respect to an axis perpendicular to the face 24 is greater than the maximum angle of incidence.
  • Figure 3 is a partial and schematic cross-sectional view of the image acquisition system 10 illustrating a more detailed embodiment of the light source 20 and Figure 4 is a partial and schematic top view , of the light source 20 of FIG. 3.
  • the light source 20 comprises a light-emitting diode, in particular an organic light-emitting diode (OLED, standing for Organic Light-Emitting Diode).
  • the light source 20 comprises a stack of layers comprising a first electrode layer 40, an organic active layer 42, and a second electrode layer 44, the active layer 42 being sandwiched between the electrode layers 40 and 44
  • the active layer 42 is the region from which the majority of the electromagnetic radiation supplied by the source 20 is emitted.
  • a coating 48 delimiting the lower face 24 and covering the electrode layer 44, on the side of the electrode layer 44 opposite to the active layer 42.
  • the interface layers 40 and 44 and the coatings 46 and 48 are transparent to radiation useful.
  • the light source 20 may further comprise a conductive strip 50 in contact with the first electrode layer 40 over part of the periphery of the first electrode layer 40 and a conductive strip 52 in contact with the second electrode layer 44 on a part of the periphery of the second electrode layer 44.
  • the conductive strips 50, 52 are intended to be connected to a control circuit of the light-emitting diode 20 and facilitate the injection and/or current collection in electrode layers 40 and 44. Conductive strips 50 and 52 may be opaque to useful radiation.
  • the electrode layer 40 has a rectangular shape comprising opposed first and second edges 54 and 56 and opposed third and fourth edges 58 and 60.
  • the conductive strip 50 extends over the entire first edge 54 of the electrode layer 40 and extends over part of the third and fourth edges 58 and 60 of the electrode layer 40.
  • the conductive strip 50 may extend 1/6th, 1/4 , 1/2, 3/4, or the entire length of each of the third and fourth edges 58 and 60.
  • conductive strip 50 does not extend along edge 56.
  • the electrode layer 40 or 44 can correspond to an electron injector layer or to a hole injector layer.
  • the output work of the electrode layer 40 or 44 is suitable for blocking, collecting or injecting holes and/or electrons depending on whether this electrode layer acts as a cathode or an anode. More precisely, when the electrode layer 40 or 44 plays the role of anode, it corresponds to a hole-injecting and electron-blocking layer.
  • the work function of electrode layer 40 or 44 is then greater than or equal to 4.5 eV, preferably greater than or equal to 5 eV.
  • the electrode layer 40 or 44 acts as a cathode, it corresponds to an electron-injecting and hole-blocking layer.
  • the work function of electrode layer 40 or 44 is then less than or equal to 4.5 eV, preferably less than or equal to 4.2 eV.
  • the material making up the electrode layer 40 or 44 is chosen from the group comprising:
  • a metal oxide in particular a titanium oxide or a zinc oxide
  • NET-5/NDN-1 or NET-8/MDN-26 a host/molecular doping system, in particular the products marketed by the company Novaled under the names NET-5/NDN-1 or NET-8/MDN-26;
  • PEDOT Tosylate which is a mixture of poly(3,4)-ethylenedioxythiophene and tosylate;
  • polyelectrolyte for example poly[9,9-bis(3'-(N,N-dimethylamino)propyl)-2,7-fluorene-alt-2,7-(9,9-dioctyfluorene)] (PEN), poly[3-(6-trimethylammoniumhexyl)thiophene] (P3TMAHT) or poly[9,9-bis(2-ethylhexyl)fluorene]-b-poly[3-(6-trimethylammoniumhexyl)thiophene( PF2/6-b-P3TMAHT);
  • PEI polyethyleneimine
  • PEIE polymer of ethoxylated polyethyleneimine
  • the material making up the electrode layer 40 or 44 can be chosen from the group comprising:
  • a conductive or doped semiconductor polymer in particular the materials marketed under the names Plexcore OC RG-1100, Plexcore OC RG-1200 by the company Sigma-Aldrich, the polymer PEDOT:PSS, which is a mixture of poly(3,4) - ethylenedioxythiophene and sodium polystyrene sulphonate, or a polyaniline;
  • polyelectrolyte for example Nafion
  • a metal oxide for example a molybdenum oxide, a vanadium oxide, ITO, or a nickel oxide
  • the conductive strips 50 and 52 can be metallic.
  • the active layer 42 comprises at least one organic material and can comprise a stack or a mixture of several organic materials.
  • the active layer 42 can comprise a mixture of an electron donor polymer and an electron acceptor molecule.
  • the functional zone of the active layer 42 is delimited by the overlap between the electrode layer 40 and the electrode layer 44.
  • the currents crossing the functional zone of the active layer 42 can vary from a few picoamperes to a few microamperes.
  • the active layer 42 can comprise small molecules, oligomers or polymers. It can be organic or inorganic materials.
  • the active layer 42 may comprise an ambipolar semiconductor material, or a mixture of an N-type semiconductor material and a P-type semiconductor material, for example in the form of superposed layers or an intimate mixture on the nanometric scale in such a way to form a bulk heterojunction.
  • P-type semiconductor polymers suitable for producing the active layer 42 are poly(3-hexylthiophene) (P3HT), poly[N-9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt- 5,5-(4,7-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)](PCDTBT), Poly[(4,8-bis-(2-ethylhexyloxy)-benzo[1 ,2-b;4,5-b']dithiophene)-2,6-diyl-alt-(4-(2-ethylhexanoyl)-thie-no[3,4-b]thiophene))-2,6- diyl]; 4,5-b']dithi-ophene)-2,6-diyl-alt-(5,5'-bis(2-thienyl)-4,4,-dinonyl-2,2'-bithiazole)-5' ,
  • N-type semiconductor materials suitable for producing active layer 42 are fullerenes, in particular C60, methyl [6,6]-phenyl-C61-butanoate ([60]PCBM), Methyl [6,6]-phenyl-C71-butanoate ([70]PCBM), perylene diimide, zinc oxide (ZnO) or nanocrystals allowing the formation of quantum boxes, in English quantum dots.
  • the coatings 46 and 48 can be made of glass or polymer, in particular polymers formed based on tetrafluoroethylene (TFE).
  • TFE tetrafluoroethylene
  • FIG. 5 is a partial and schematic sectional view of the image acquisition system 10 illustrating another more detailed embodiment of the source 20 in which the light source corresponds to a waveguide light, also called waveguide or light guide, covering the angular filter 18 and into which is injected radiation supplied by an emitting source 70, comprising for example light-emitting diodes.
  • Radiation can be injected into the waveguide 20 from the periphery of the waveguide, along a single side or several sides of the waveguide 20.
  • all the light-emitting diodes can emit radiation at the same central wavelength or light-emitting diodes can emit radiation at different central wavelengths.
  • radiation is injected into waveguide 20 from a side edge 72 of waveguide 20.
  • radiation is injected into waveguide 20. 20 at the periphery of the waveguide by the upper face 22 or the lower face 24, preferably by the lower face 24.
  • Figure 6 is a sectional view, partial and schematic, of an embodiment of the waveguide 20 of Figure 5.
  • the waveguide 20 comprises, from top to bottom in Figure 6:
  • the core 76 can have a monolayer structure or a multilayer structure. In the case where the core has a multilayer structure, all the layers making up the core 76 have substantially the same refractive index.
  • the core 76 may comprise at least one stack of first and second sub-layers, not shown in FIG. 6, of different materials having substantially equal refractive indices, the first sub-layer forming the major part of the core 76 and the second sub-layer layer covering the lower sheath 78 and the patterns 80 and being present only to allow the formation of the patterns 80.
  • the upper sheath 74, the lower sheath 78, and the patterns 80 can be composed of the same material or of different materials.
  • the patterns 80 may be of the same material as the lower sheath 78.
  • the patterns 80 and the lower sheath 78 may constitute a one-piece structure.
  • the patterns 80 and the lower sheath 78 may correspond to a film of air.
  • the refractive index of the material making up the core 76 is greater than the refractive index of the material making up the upper sheath 74, the lower sheath 78 and the patterns 80 or, in the case where the upper sheath 74, the lower sheath 78 and/or the patterns 80 are made of different materials, refractive indices of the materials making up the upper sheath 74, the lower sheath 78 and the patterns 80.
  • the upper sheath 74 comprises a face 82 in contact with the core 76.
  • the face 82 is flat and parallel to the upper face 22.
  • the lower sheath 78 comprises a face 84 on which the patterns 80 rest and which is , apart from the patterns 80, in contact with the core 76.
  • the face 44 is flat and parallel to the lower face 24.
  • the upper sheath 74 makes it possible in particular to avoid obtaining an extraction of the light when the the object 12 comes into contact with the waveguide 20.
  • the upper sheath 74 can also serve as a protective coating for the core 76.
  • the patterns 80 increase the extraction of the radiation injected into the waveguide 20 by the upper face 22.
  • the patterns 80 can have the same shape or different shapes.
  • each pattern 80 can comprise a planar face 86 inclined with respect to the upper face 22.
  • each pattern 80 can have a prismatic shape.
  • the density of patterns 80 on face 84 may not be constant.
  • the density of the patterns 80 can increase as one moves away from the radiation injection zone in the waveguide 20 or from the radiation injection zones in the waveguide 20. For example, when radiation is injected into the waveguide 20 on an edge of the waveguide, the density of the patterns 80 on the face 84 increases away from this edge.
  • the variation in the density of patterns makes it possible to maintain a uniformity of the spectral density of the flux of the front radiation emitted by the upper face 22 while the spectral density of the flux of the radiation propagating in the waveguide 20 decreases progressively. as one moves away from the radiation injection zone in the waveguide 20 or from the radiation injection zones in the waveguide 20.
  • the thickness of the core 76 can be between 100 ⁇ m and 600 ⁇ m.
  • the thickness of the upper sheath 74 can be between 1 ⁇ m and 150 ⁇ m, preferably between 30 ⁇ m and 80 ⁇ m.
  • the thickness of the lower sheath 78 can be between 1 ⁇ m and 150 ⁇ m.
  • the maximum height of each pattern 80, measured relative to face 84, can be between 0.5 ⁇ m and 6 ⁇ m, preferably between 2 ⁇ m and 5 ⁇ m.
  • the patterns 80 can each have a width of less than 20 ⁇ m, preferably less than 12 ⁇ m, more preferably between 2 ⁇ m and 6 ⁇ m.
  • the core 76 can be made of polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (EMMA), polyethylene terephthalate (PET), or cyclic olefin polymer (COP).
  • the upper sheath 74, the lower sheath 78, and/or the patterns 80 can be made from an optically transparent adhesive (Optitically Clear Adhesive - OCA), in particular a liquid optically transparent adhesive (Liquid Optically Clear Adhesive - LOCA), or a low refractive index material, or an epoxy/acrylate glue, or a film of a gas or a gas mixture.
  • an optically transparent adhesive Optitically Clear Adhesive - OCA
  • Liquid Optically Clear Adhesive - LOCA liquid optically transparent adhesive
  • LOCA low refractive index material
  • an epoxy/acrylate glue or a film of a gas or a gas mixture.
  • the refractive index of the core 76 is between 1.45 and 1.7, and the refractive index of the upper sheath 74, of the lower sheath 76, and of the patterns 80 is between 1 and 1.55.
  • the difference between the refractive index of the core 76 and the refractive index of the upper sheath 74, of the lower sheath 76, and of the patterns 80 is greater than 0.07, preferably greater than 0.1.
  • the waveguide 20 can be made according to a sheet-to-sheet procedure, or a roll-to-roll procedure.
  • Figure 7 is a sectional view, partial and schematic, of an embodiment of the angular filter 18.
  • the angular filter 18 comprises, from bottom to top in Figure 7:
  • the matrix of optical elements 98 of micrometric size corresponds for example to a matrix of microlenses 98 covering the intermediate layer 96.
  • the intermediate layer 96 can then act as a support of the matrix of microlenses 98, the intermediate layer 96 and the matrix of microlenses 98 being able to correspond to a monolithic structure. They may be plano-convex microlenses or gradient index microlenses.
  • the array of optical elements 98 of micrometric size can correspond to an array of diffraction gratings of micrometric size.
  • the coating 100 comprises for example a stack of several layers, for example two layers 102 and 104, and comprises an upper face 106.
  • the upper face 106 is flat and in contact with the lower face 24 of the source. 20.
  • the lower layer 104 can act as a planarizing layer on the microlenses 98 and have a refractive index lower than the refractive index of the microlenses 98 and the upper layer 102 can be a plastic film or an adhesive film for association with the waveguide 20.
  • Figure 8 is a bottom view of the apertured layer 90 shown in Figure 7.
  • the apertured layer 90 includes an opaque layer 108 through which holes 110 pass, also called apertures.
  • the holes 110 are through insofar as they extend over the entire thickness of the opaque layer 108.
  • the holes 110 may only extend over a part of the thickness. thickness of the opaque layer 108, a residual portion of the opaque layer 108 remaining at the bottom of the holes 110.
  • the thickness of the residual portion of the opaque layer 108 at the bottom of the hole 110 is sufficiently low to that the assembly comprising the hole 110, possibly filled, and the residual portion of the opaque layer 108 at the bottom of the hole 110 can be considered transparent to useful radiation.
  • the distribution of the holes 110 follows the distribution of the microlenses 98.
  • FIG. 8 corresponds to the case where the microlenses are distributed according to a square mesh.
  • the thickness of the layer 90 is called "h", which also corresponds to the height of the holes 110 in the case of through holes.
  • Layer 108 is opaque to all or part of the incident radiation spectrum.
  • the layer 108 can be opaque to the useful radiation, for example absorbing and/or reflecting with respect to the useful radiation.
  • the layer 108 is absorbent in the visible or part of the visible and/or the near infrared and/or the infrared.
  • the holes 110 are shown with a circular cross section.
  • the cross section of the holes 110 in the plan view can be arbitrary, for example annular, circular, oval or polygonal, in particular triangular, square or rectangular depending on the manufacturing method used.
  • the holes 110 are shown with a constant cross section over the entire thickness of the opaque layer 108.
  • the cross section of each hole 110 can vary over the thickness of the opaque layer 108
  • the cross section of each hole 110 can decrease as one moves away from the microlenses 98.
  • the holes 110 have a substantially frustoconical shape.
  • the diameter of the holes 110 on the side of the face 92 is between 2 ⁇ m and 10 ⁇ m and the diameter of the holes 110 on the side of the face 94 is between 1 ⁇ m and 5 ⁇ m. According to one embodiment, the diameter of the holes 110 on the side of the face 92 is greater than 10 ⁇ m and the diameter of the holes 110 on the side of the face 94 is greater than 5 ⁇ m.
  • the shape of the holes can be adjusted by process parameters such as exposure dose, development time, photolithography exposure source divergence as well as by the shape microlenses.
  • the holes 110 are arranged in rows and in columns.
  • the holes 110 can have substantially the same dimensions.
  • the width of a hole 110 measured in the direction of the rows or columns is called "w".
  • the width w corresponds to the diameter of the hole 18 in the case of a circular cross-section hole.
  • the holes 110 are arranged regularly along the rows and along the columns. “P” is the repetition pitch of the holes 110, that is to say the distance in top view of the centers of two successive holes 110 of a row or of a column.
  • the arrangement of the holes reproduces the arrangement of the microlenses 98.
  • the h/w ratio can vary from 1 to 10, or even be greater than 10.
  • the pitch p can vary from 1 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably from 1 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably from 10 ⁇ m to 50 ⁇ m , for example equal to approximately 15 ⁇ m.
  • the height h can vary from 0.1 ⁇ m to 1 mm, preferably from 1 ⁇ m to 130 ⁇ m, more preferably from 10 ⁇ m to 130 ⁇ m or from 1 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the width w can vary from 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m, preferably from 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, for example equal to around 2 ⁇ m.
  • the holes 110 can all have the same width w. Alternatively, the holes 110 may have different widths w.
  • the microlenses 98 are converging lenses each having a focal distance f of between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m, preferably between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m. According to one embodiment, all of the microlenses 98 are substantially identical. According to one embodiment, the maximum thickness of the microlenses 98 is between 1 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • the combination of the microlenses 98 and the holes 110 makes it possible to optimize two important parameters. More specifically, this makes it possible to increase the transmittance at normal incidence while decreasing the viewing angle. Without the microlenses 98, optimizing these two parameters requires apertures with a very low width-to-height ratio and a high fill factor, which is very difficult to achieve in practice.
  • the addition of the microlenses 98 on the holes 110 makes it possible to relax the constraint on the shape factor of the openings and the fill factor.
  • the apertured layer 90 can have a monolayer structure or a multilayer structure.
  • the holes 110 can extend into all the layers of the multilayer structure.
  • the apertured layer 90 can comprise a stack of three layers, including a transparent layer interposed between two opaque layers.
  • the layer with apertures 90 can comprise a stack of more than two opaque layers, each opaque layer being crossed by holes, the opaque layers of each pair of adjacent opaque layers being spaced apart or not by one or more transparent layers.
  • FIG. 9 is a sectional view of a variant of the angular filter 18 in which the coating 100 comprises only the layer 102 which corresponds to a film applied against the array of microlenses 98.
  • the contact zone between the layer 102 and the microlenses 98 can be reduced, for example limited to the tops of the microlenses 98.
  • the layer 102 can serve to protect the microlenses 98 and/or form a substantially planar face to simplify assembly with a top layer.
  • Layer 102 may also be an adhesive layer to bond angled filter 18 to a top layer.
  • the refractive index of the material making up the matrix of optical elements 98 is denoted ni.
  • the refractive index of the material making up the intermediate layer 96 is denoted n2.
  • the refractive index of the material making up the opaque layer 108 is denoted n3.
  • the refractive index of the filling material of the holes 110 is denoted n4.
  • the refractive index n3 of layer 108 is lower than the refractive index n1 of the array of microlenses 98.
  • the refractive index of layer 108 is between 1.2 and 1, 5 and the refractive index of the microlenses 98 is between 1.4 and 1.7.
  • the layer 108 is made of a positive photosensitive resin, that is to say a photosensitive resin for which the part of the resin layer exposed to radiation becomes soluble in a developer and where the part of the photoresist layer which is not exposed to the radiation remains insoluble in the developer.
  • the opaque layer 108 can be made of colored resin, for example a colored or black DNQ-Novolac resin or a DUV (English acronym for Deep Ultraviolet) photosensitive resin.
  • DNQ-Novolac resins are based on a mixture of diazonaphthoquinone (DNQ) and a novolak resin (phenolformaldehyde resin).
  • DUV resins can include polymers based on polyhydroxystyrenes.
  • the hole filling material 110 is made of a negative photosensitive resin, that is to say a photosensitive resin for which the part of the resin layer exposed to radiation becomes insoluble at a developer and where the part of the photoresist layer which is not exposed to the radiation remains soluble in the developer.
  • a negative photosensitive resin examples include epoxy-based polymer resins, for example the resin marketed under the name SU-8, acrylate resins and off-stoichiometry thiol-ene polymers (OSTE, English acronym for Off-Stoichiometry thiol -enes polymer). This resin must then be transparent to the incident radiation.
  • the layer 108 is made of a material that can be machined by laser, that is to say a material capable of degrading under the action of laser radiation.
  • materials that can be machined by laser are graphite, a thin metal film (typically 50 nm to 100 nm), plastic materials such as poly (methyl methacrylate) (PMMA, acronym for poly (methyl methacrylate) )), 1 acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or tinted plastic films such as poly (ethylene terephthalate) (PET, acronym polyethylene terephthalate), poly (ethylene naphthalate) (PEN, acronym for Polyethylene naphthalate ), cyclic olefin polymers (COP, acronym for Cyclo Olefin Polymer,) and polyimides (PI).
  • PMMA poly (methyl methacrylate)
  • ABS 1 acrylonitrile butadiene styrene
  • PET poly (ethylene terephthalate)
  • PEN polyethylene
  • the layer 108 can be made of a black resin that absorbs in the visible range and/or the near infrared.
  • the layer 108 can also be made of a colored resin absorbing visible light of a given color, for example blue, green, cyan light or infrared light. This may be the case when the angular filter 18 is used with an image sensor 14 which is sensitive only to light of a given color. This may also be the case when the angular filter 18 is used with an image sensor 14 which is sensitive to visible light and a filter of the color data is interposed between the image sensor 14 and the object 12 to be imaged.
  • each opaque layer can be in one of the materials mentioned above, the opaque layers possibly being in different materials.
  • the apertured layer 90 comprises a base layer made of a first material that is opaque or at least partially transparent to the useful radiation and covered with a coating that is opaque to the useful radiation, for example absorbing and/or reflecting with respect to the useful radiation.
  • the first material can be a resin.
  • the second material can be a metal, for example aluminum (Al) or chromium (Cr), a metal alloy or an organic material. This material may cover the walls of the holes 110, or not depending on the characteristics of the apertured layer 90.
  • the coating may cover the base layer, on the side of the base layer which is opposite the microlenses 98 or cover the layer of base on the side facing the microlenses 98. The coating advantageously makes it possible to increase the obstruction, either by reflection or by absorption, of the angular filter 18 with respect to oblique light rays.
  • the holes 110 can be filled with a solid, liquid or gaseous material, in particular air, at least partially transparent to the useful radiation, for example polydimethylsiloxane (PDMS).
  • the holes 110 can be filled with a partially absorbent material in order to filter in wavelength the rays of the useful radiation.
  • the angular filter 18 can then also play the role of a wavelength filter. This makes it possible to reduce the thickness of the image acquisition system 10 compared to the case where a colored filter distinct from the filter Angular 18 would be present.
  • the partially absorbent filler material can be a colored resin or a colored plastic material such as PDMS.
  • the material for filling the holes 110 can be selected in order to have a refractive index match with the intermediate layer 96 in contact with the apertured layer 90, and/or to stiffen the structure and improve the mechanical strength. of the apertured layer 90, and/or to increase transmission at normal incidence.
  • the filling material can also be a liquid or solid adhesive material allowing the assembly of the angular filter 18 on another device, for example the image sensor 14.
  • the filling material can also be an epoxy or acrylate adhesive. serving to encapsulate the device on one face of which the optical system rests, for example an image sensor, considering that the layer 96 is an encapsulation film.
  • the glue fills the holes 110 and is in contact with the face of the image sensor 14. The glue also makes it possible to laminate the angular filter 18 on the image sensor 14.
  • the intermediate layer 96 which may not be present, is at least partially transparent to useful radiation.
  • the intermediate layer 96 can be made of a transparent polymer, in particular PET, PMMA, COP, PEN, polyimide, a layer of dielectric or inorganic polymers (SiN, SiO2), or a layer of thin glass.
  • layer 96 and array of microlenses 98 may correspond to a monolithic structure.
  • layer 96 may correspond to a protective layer of image sensor 14, on which angular filter 18 is fixed. If the image sensor is made of organic materials, the layer 96 may correspond to a barrier film impermeable to water and oxygen protecting organic materials.
  • this protective layer may correspond to a deposit of SiN of the order of 1 ⁇ m on the face of a film of PET, PEN, COP, and/or PI in contact with the layer with openings 90
  • the thickness of the intermediate layer 96 or the thickness of the air film when the intermediate layer 96 is replaced by an air film is between 1 ⁇ m and 500 ⁇ m, preferably between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the coating 100 is at least partially transparent to useful radiation.
  • the coating 100 can have a maximum thickness between 0.1 ⁇ m and 10 mm.
  • the upper face 106 can be substantially planar or have a curved shape.
  • the layer 104 is a layer that matches the shape of the microlenses 98.
  • the layer 104 can be obtained from an optically transparent adhesive (OCA, acronym for Optically Clear Adhesive), in particular a liquid optically transparent adhesive (LOCA, English acronym for Liquid Optically Clear Adhesive), or a material with a low refractive index, or an epoxy/acrylate adhesive, or to a film of a gas or a gas mixture, for example the air.
  • OCA optically transparent adhesive
  • LOCA liquid optically transparent adhesive
  • the layer 104 is made of a material having a low refractive index, lower than that of the material of the microlenses 98.
  • the layer 104 can be made of a filling material which is a transparent non-adhesive material. According to another embodiment, the layer 104 corresponds to a film which is applied against the array of microlenses 98, for example an OCA film. In this case, the contact zone between the layer 104 and the microlenses 98 can be reduced, for example limited to the tops of the microlenses. Layer 104 can then be made of a material having a higher refractive index. higher than in the case where the layer 104 conforms to the shape of the microlenses 98.
  • the layer 104 corresponds to an OCA film which is applied against the matrix of microlenses 98, the adhesive having properties which allow the film 104 to marry completely or substantially completely the surface of the microlenses.
  • the refractive index of the layer 104 is lower than the refractive index of the microlenses 98.
  • the layer 102 can be made of one of the materials indicated above for the layer 104 Layer 102 may not be present. The thickness of layer 102 is between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m
  • FIG. 10 is a partial and schematic sectional view of another embodiment of an image acquisition system 115 of the object 12.
  • the image acquisition system 115 comprises all the elements of the image acquisition system 10 represented in FIG. 2 and further comprises an optical filter 116 interposed between the angular filter 18 and the source 20.
  • the optical filter 116 makes it possible to filter in length of waves the radiation exiting through the lower face 24 of the source 20 to allow only the radiation whose spectrum belongs to a determined range of wavelengths to pass.
  • the optical filter 116 may correspond to a colored layer, in particular a layer of colored resin.
  • the thickness of the optical filter 116 can be between 20 ⁇ m and 1.5 mm, preferably between 20 ⁇ m and 400 ⁇ m, more preferably between 20 ⁇ m and 100 ⁇ m.
  • FIG. 11 is a partial and schematic sectional view of another embodiment of an image acquisition system 120 of the object 12.
  • the image acquisition system 120 comprises all the elements of the image acquisition system 10 represented in FIG. 2 and further comprises a polarizer 122.
  • the polarizer 122 is interposed between the light source 20 and the object 12 to be imaged.
  • the polarizer 122 can be interposed between the light source 20 and the angular filter 18 in particular in the case where the forward radiation supplied by the source 20 towards the finger 17 is polarized.
  • the image acquisition system 120 can further comprise a transparent coating 124 covering the polarizer 122 and delimiting a face 126 that can come into contact with the object 12 to be imaged.
  • Polarizer 122 is preferably a rectilinear polarizer.
  • the polarizer 122 is suitable for filtering the radiation passing through it to allow only the radiation polarized in a preferred direction to pass.
  • the polarizer 122 can correspond to a metamaterial and have a thickness of the order of 100 nm, or correspond to an organic film or an inorganic film, for example made of poly(vinyl alcohol) (PVA) comprising dichroic dyes and iodinated dyes. , having a thickness between 35 ⁇ m and 150 ⁇ m .
  • PVA poly(vinyl alcohol)
  • the image acquisition system comprises two polarizers, the first polarizer being interposed between the light source 20 and the object 12 to be imaged and the second polarizer being interposed between the light source 20 and the angular filter 18.
  • the directions of polarization of the first and second polarizers are then substantially parallel.
  • the use of the image acquisition system 120 represented in FIG. 11 can in particular be advantageous for the acquisition of fingerprints of a finger 12 comprising valleys 130 and ridges 132.
  • FIG. 12 represents an image of the fingerprint of a finger acquired by the acquisition system 10 represented in FIG. 2.
  • the valleys 130, in light, and the ridges 132, darker, can be seen fingerprints and also pores 134, lighter, on the ridges 132.
  • FIG. 13 represents an image of the fingerprint of a finger acquired by the acquisition system 120 represented in FIG. to the image of FIG. 12.
  • the light which is reflected on the surface of the finger retains its acquired polarization while crossing the polarizer 122 whereas the light which penetrates the finger loses its acquired polarization while crossing the polarizer 122 and will be significantly attenuated during the second passage through this polarizer 122.
  • the depth information no longer disturbs the direct signal of the peaks and valleys.
  • the image of Figure 13 may advantageously be more suitable for fingerprint recognition processing.
  • the process for forming the layers of the image sensor 14, the angular filter 18, and the source 20 may correspond to a so-called additive process, for example by direct printing of a fluid composition or viscous comprising the material at the desired locations, for example by inkjet printing, heliography, screen printing, f lexography, spray coating (in English spray coating) or deposition of drops (in English dropcasting).
  • the method of forming the layers of the image sensor 14, of the angular filter 18, and of the source 20 can correspond to a so-called subtractive method, in which the material is deposited on the entire structure and in which the unused portions are then removed, for example by photolithography or laser ablation.
  • the deposit on the the entire structure can be produced, for example, by liquid means, by cathode sputtering or by evaporation. This can in particular be a matter of processes of the spin coating type, sputter coating, heliography, die coating (in English slot- die coating), blade-coating, flexography or screen printing. Depending on the deposition method implemented, a step of drying the deposited material may be provided.
  • FIGS. 14A to 14C are sectional, partial and schematic views of structures obtained at successive stages of an embodiment of a method of manufacturing the waveguide 20 represented in FIG. 6.
  • FIG. 14A represents the structure obtained after the formation of the core 76 comprising a stack 140 comprising two layers 142 and 144.
  • the layer 142 is for example made of polymer.
  • the thickness of layer 142 is equal to at least 60% of the total thickness of core 76, preferably at least 70% of the total thickness of core 76.
  • Layer 144 is for example made of resin.
  • the refractive index of layer 144 is substantially equal to the refractive index of layer 142.
  • Stack 140 has two opposite faces 146 and 148, preferably flat and parallel
  • FIG. 14B represents the structure obtained after a step of forming in the face 148 indentations 150 having a shape complementary to that of the desired patterns.
  • the imprints 150 can be formed by an etching step, for example using a resin sensitive to UV radiation or by laser etching.
  • the cavities 150 can be formed by thermoforming.
  • FIG. 14C represents the structure obtained after the formation of the upper sheath 74, the lower sheath 78, and the patterns 80. This can be achieved by depositing layers on the two opposite faces 146 and 148 of the stacking 140, the first layer deposited on the face 146 forming the upper sheath 74 and the second layer deposited on the face 148 forming the lower sheath 76 and filling the cavities 144 to form the patterns 80 .

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Abstract

La présente description concerne un système d 'acquisition d'images (10) d'un objet (12) comprenant un empilement de couches dont l'épaisseur totale est inférieure à 600 μm, ledit empilement comprenant un capteur d'images (14) comprenant une matrice de photodétecteurs (16), une source (20) d 'un rayonnement (RF) ayant une épaisseur inférieure à 400 μm et comprenant des première et deuxième faces opposées (22, 24), la deuxième face étant orientée du côté du capteur d'images, la densité surfacique du flux énergétique émis par la source par la première face étant supérieure à 100 μW/cm2, le rapport entre la densité surfacique du flux énergétique émis par la source par la deuxième face et la première face étant inférieur à 0,4, la transmittance de la source à ladite partie du rayonnement étant supérieure à 15 %, et un filtre angulaire (18) recouvrant le capteur d'images et interposé entre la source et le capteur d'images.

Description

DESCRIPTION
Système d'acquisition d'images à haute résolution
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR20/08535 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine technique
[0001] La présente description concerne de façon générale un système d'acquisition d'images à haute résolution, plus particulièrement un système d'acquisition d'images comprenant une source lumineuse.
Technique antérieure
[0002] La figure 1 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un exemple d'un système d'acquisition d'images 1 d'un objet 2, par exemple pour l'acquisition de l'empreinte digitale d'un doigt.
[0003] Le système d'acquisition d'images 1 comprend, de bas en haut en figure 1 :
- une dalle lumineuse 3 ;
- un support 4 transparent au rayonnement fourni par la dalle lumineuse 3 ;
- un capteur d'images 5 comprenant une matrice de cellules photosensibles 6, également appelées photodétecteurs ; et
- un revêtement 7.
[0004] La dalle lumineuse 3 émet un rayonnement avant RF qui est réfléchi par l'objet 2 à imager, le rayonnement réfléchi RR étant capté par les photodétecteurs 6. L'utilisation d'une dalle lumineuse 3 permet notamment l'acquisition d'images indépendamment des conditions lumineuses ambiantes.
[0005] Il doit généralement être prévu un écran entre chaque cellule photosensible 6 et la dalle lumineuse 3 pour éviter que les photodétecteurs 6 ne soient saturés par le rayonnement avant RF. Un inconvénient du système d'acquisition d'images 1 représenté en figure 1 est qu'il peut toutefois être difficile d'empêcher complètement que les rayons obliques du rayonnement incident RI n'atteignent directement les photodétecteurs 6.
[0006] Un autre inconvénient du système d'acquisition d'images 1 représenté en figure 1 est que, en plus du rayonnement réfléchi RR provenant de la réflexion spéculaire du rayonnement incident RI sur l'objet 2 à détecter, on peut observer un rayonnement réfléchi par diffusion RD qui est également capté par les photodétecteurs 6 et qui dégrade les images acquises par le système d'acquisition 1.
Résumé de l'invention
[0007] Ainsi, un objet d'un mode de réalisation est de pallier au moins en partie les inconvénients des systèmes d'acquisition d'images décrits précédemment.
[0008] Un autre objet d'un mode de réalisation est d'améliorer la qualité des images acquises par le système d'acquisition d'images.
[0009] Un autre objet d'un mode de réalisation est que les risques de saturation des photodétecteurs par exposition directe au rayonnement émis par la source lumineuse sont réduits .
[0010] Un autre objet d'un mode de réalisation est que la distance entre l'objet à imager et la partie sensible du système d'acquisition d'images est inférieure au centimètre.
[0011] Un autre objet d'un mode de réalisation est que le procédé de fabrication du système d'acquisition d'images puisse être mis en oeuvre à une échelle industrielle.
[0012] Un mode de réalisation prévoit un système d'acquisition d'images d'un objet comprenant un empilement de couches dont l'épaisseur totale est inférieure à 600 pm, ledit empilement comprenant :
- un capteur d'images comprenant une matrice de photodétecteurs ;
- une source d'un rayonnement ayant une épaisseur inférieure à 400 pm et comprenant des première et deuxième faces opposées, ladite source comprenant une diode électroluminescente organique non pixelisée recouvrant la totalité du capteur d'images ou comprenant un guide de lumière recouvrant la totalité du capteur d'images, les photodétecteurs étant adaptés à détecter au moins une partie dudit rayonnement réfléchi par l'objet, la deuxième face étant orientée du côté du capteur d'images, la deuxième face recouvrant la totalité de la matrice de photodétecteurs, la densité surfacique du flux énergétique émis par la source par la première face étant supérieure à 100 pW/cm2, le rapport entre la densité surfacique du flux énergétique émis par la source par la deuxième face et la densité surfacique du flux énergétique émis par la source par la première face étant inférieur à 0,4, la transmittance de la source à ladite partie du rayonnement étant supérieure à 15 % ; et
- un filtre angulaire recouvrant le capteur d'images et interposé entre la source et le capteur d'images, et adapté à bloquer les rayons dudit rayonnement dont l'incidence par rapport à une direction orthogonale à la première face est supérieure à un seuil et à laisser passer des rayons dudit rayonnement dont l'incidence par rapport à une direction orthogonale à la première face est inférieure au seuil.
[0013] Selon un mode de réalisation, le guide de lumière comprend un coeur interposé entre des première et deuxième gaines, la deuxième gaine étant disposée entre le coeur et le filtre angulaire, l'indice de réfraction du coeur pour le rayonnement étant supérieur à l'indice de réfraction des première et deuxième gaines pour le rayonnement. [0014] Selon un mode de réalisation, le système d'acquisition d'images comprend, entre la deuxième gaine et le coeur, des motifs de taille micrométrique se projetant en relief de la deuxième gaine dans le coeur.
[0015] Selon un mode de réalisation, le guide de lumière comprend une zone par laquelle le rayonnement est injecté dans le guide de lumière, et la densité surfacique des motifs sur la deuxième gaine augmente en s'éloignant de ladite zone.
[0016] Selon un mode de réalisation, le rayonnement est dans le domaine visible et/ou dans le domaine infrarouge.
[0017] Selon un mode de réalisation, le filtre angulaire comprend :
- une matrice d'éléments de focalisation de taille micrométrique ; et
- une couche opaque au rayonnement et traversée par des trous, les trous étant remplis d'air ou d'un matériau au moins partiellement transparent audit rayonnement.
[0018] Selon un mode de réalisation, pour chaque trou, le rapport entre la hauteur du trou, mesurée perpendiculairement à la première face, et la largeur du trou, mesurée parallèlement à la première face, varie de 1 à 10.
[0019] Selon un mode de réalisation, les trous sont agencés en rangées, le pas entre des trous adjacents d'une même rangée ou d'une même colonne variant de 1 pm à 30 pm.
[0020] Selon un mode de réalisation, la hauteur de chaque trou, mesurée selon une direction orthogonale à la première face, varie de 1 pm à 1 mm.
[0021] Selon un mode de réalisation, la largeur de chaque trou, mesurée parallèlement à la première face, varie de 2 pm à 30 pm . [0022] Selon un mode de réalisation, les éléments de focalisation de taille micrométrique sont des lentilles de taille micrométrique.
[0023] Selon un mode de réalisation, les photodétecteurs comprennent des photodiodes organiques.
[0024] Selon un mode de réalisation, le système d'acquisition d'images comprend en outre un polariseur recouvrant la première face.
[0025] Selon un mode de réalisation, le système d'acquisition d'images comprend en outre un deuxième polariseur.
[0026] Selon un mode de réalisation, le premier polariseur est interposé entre la source lumineuse et l'objet à imager et le deuxième polariseur est interposé entre la source lumineuse et le filtre angulaire.
[0027] Un mode de réalisation prévoit également l'utilisation du système d'acquisition d'images tel que décrit précédemment pour la détection d'un objet, notamment au moins une empreinte digitale d'un utilisateur, par imagerie de contact.
Brève description des dessins
[0028] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
[0029] la figure 1, décrite précédemment, représente un exemple de système d'acquisition d'images ;
[0030] la figure 2 représente un mode de réalisation d'un système d'acquisition d'images ;
[0031] la figure 3 représente un mode de réalisation plus détaillé de la source lumineuse du système d'acquisition d'images de la figure 2 ; [0032] la figure 4 est une vue de dessus de la source lumineuse de la figure 3 ;
[0033] la figure 5 représente un autre mode de réalisation plus détaillé de la source lumineuse du système d'acquisition d'images de la figure 2 ;
[0034] la figure 6 représente un mode de réalisation du guide de lumière de la figure 5 ;
[0035] la figure 7 représente un mode de réalisation du filtre angulaire du système d'acquisition d'images de la figure 2 ;
[0036] la figure 8 est une vue de dessous du filtre angulaire de la figure 7 ;
[0037] la figure 9 représente une variante du filtre angulaire de la figure 7 ;
[0038] la figure 10 représente un autre mode de réalisation d'un système d'acquisition d'images ;
[0039] la figure 11 représente un autre mode de réalisation d'un système d'acquisition d'images ;
[0040] la figure 12 représente une image obtenue avec le système d'acquisition de la figure 2 ;
[0041] la figure 13 représente une image obtenue avec le système d'acquisition de la figure 11 ;
[0042] la figure 14A illustre une étape d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du guide de lumière de la figure 6 ;
[0043] la figure 14B illustre une autre étape du procédé de fabrication ; et
[0044] la figure 14C illustre une autre étape du procédé de fabrication .
Description des modes de réalisation [0045] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. En outre, seuls les éléments utiles à la compréhension de la présente description ont été représentés et sont décrits. En particulier, les moyens de traitement des signaux fournis par les systèmes d'acquisition d'images décrits ci-après sont à la portée de l'homme de l'art et ne seront pas décrits.
[0046] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., il est fait référence à l'orientation des figures ou à un système d'acquisition d'images dans une position normale d'utilisation. Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. Dans le cas d'un angle, sauf indication contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10° près. En outre, on considère ici que les termes "isolant" et "conducteur" signifient respectivement "isolant électriquement" et "conducteur électriquement".
[0047] Dans la suite de la description, la transmittance interne d'une couche correspond au rapport entre l'intensité du rayonnement sortant de la couche et l'intensité du rayonnement entrant dans la couche. L'absorption de la couche est égale à la différence entre le chiffre 1 (ce qui correspond à une transmittance parfaite pour laquelle toute la lumière incidente est transmise) et la transmittance interne. Dans la suite de la description, une couche est dite transparente à un rayonnement lorsque l'absorption du rayonnement au travers de la couche est inférieure à 75 %. Dans la suite de la description, une couche est dite absorbante ou opaque à un rayonnement lorsque l'absorption du rayonnement dans la couche est supérieure à 75 %. Lorsqu'un rayonnement présente un spectre de forme générale "en cloche", par exemple de forme gaussienne, ayant un maximum, on appelle longueur d'onde du rayonnement, ou longueur d'onde centrale ou principale du rayonnement, la longueur d'onde à laquelle le maximum du spectre est atteint. Dans la suite de la description, l'indice de réfraction d'un matériau correspond à l'indice de réfraction du matériau pour la plage de longueurs d'onde du rayonnement émis par la source lumineuse du système d'acquisition d'images. Sauf indication contraire, l'indice de réfraction est considéré sensiblement constant sur la plage de longueurs d'onde du rayonnement émis par la source lumineuse du système d'acquisition d'images, par exemple égal à la moyenne de l'indice de réfraction sur la plage de longueurs d'onde du rayonnement émis par la source lumineuse du système d'acquisition d'images.
[0048] De plus, dans la suite de la description, on appelle "rayonnement utile" le rayonnement électromagnétique capté par le capteur d'images du système d'acquisition d'images et longueur d'onde utile la longueur d'onde centrale du rayonnement utile. Dans la suite de la description, on appelle lumière visible un rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde est comprise entre 400 nm et 700 nm et on appelle rayonnement infrarouge un rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde est comprise entre 700 nm et 1 mm. Dans le rayonnement infrarouge, on distingue notamment le rayonnement infrarouge proche dont la longueur d'onde est comprise entre 700 nm et 1,4 pm. [0049] La figure 2 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un système d'acquisition d'images 10 d'un objet 12. Le système d'acquisition d'images 10 comprend, du bas vers le haut en figure 2 :
- un capteur d'images 14 comprenant une matrice de photodétecteurs 16 ;
- un filtre angulaire 18 ; et
- une source lumineuse 20, le filtre angulaire 18 étant interposé entre le capteur d'images 14 et la source lumineuse 20.
[0050] Le système d'acquisition d'images 10 comprend, en outre, des moyens non représentés de traitement des signaux fournis par le capteur d'images 14, comprenant par exemple un microprocesseur .
[0051] Dans le présent mode de réalisation, la source lumineuse 20 est interposée entre l'objet 12 à imager et le capteur d'images 14. La source lumineuse 20 comprend une face supérieure 22 orientée du côté de l'objet 12 et une face inférieure 24 opposée à la face supérieure 22 et orientée du côté du filtre angulaire 18. De préférence, les faces 22 et 24 sont planes et parallèles.
[0052] La source 20 émet le rayonnement avant RF par la face supérieure 22. Une partie du rayonnement avant RF est réfléchie et/ou diffusée par l'objet 12 et forme un rayonnement renvoyé RO vers le système d'acquisition d'images 10. La source 20 émet en outre un rayonnement arrière par la face inférieure 24. La totalité du rayonnement, appelé rayonnement incident RI par la suite, qui atteint le filtre angulaire 18 comprend le rayonnement arrière émis par la source 20 et la partie du rayonnement renvoyé RO ayant traversé la source 20. [0053] Selon un mode de réalisation, l'épaisseur totale de la source 20, c'est-à-dire la distance entre les faces 22 et 24, est inférieure à 400 pm, de préférence inférieure à 300 pm, plus préférentiellement inférieure à 250 pm. De préférence, la source 20 ne comprend pas de partie remplie d'air ou de vide partiel. La surface totale de zone d'émission de la source, vue selon une direction orthogonale à la face supérieure 22, est supérieure à 2 cm2, de préférence supérieure à 5 cm2, plus préférentiellement supérieure à 10 cm2, en particulier supérieure à 60 cm2.
[0054] Selon un mode de réalisation, la densité surfacique du flux énergétique émis par la source 20 par la face supérieure 22 est supérieure à la densité surfacique du flux énergétique émis par la source 20 par la face inférieure 24. De préférence, le rapport entre la densité surfacique du flux énergétique émis par la source 20 par la face inférieure 24 et la densité surfacique du flux énergétique émis par la source 20 par la face supérieure 22 est inférieur à 0,4, de préférence inférieur à 0,3, plus préférentiellement inférieure à 0,2, en particulier inférieur à 0,15. Selon un mode de réalisation, la densité surfacique du flux énergétique émis par la source 20 par la face supérieure 22 est supérieure à 600 pW / cm2.
[0055] Selon un mode de réalisation, la densité surfacique du flux énergétique émis par la source 20 par la face supérieure 22 est sensiblement uniforme sur l'ensemble de la face supérieure 22. En appelant Imax la densité surfacique maximale du flux énergétique émis par la source 20 par la face supérieure 22 et Imin la densité surfacique minimale du flux énergétique émis par la source 20 par la face supérieure 22, on définit le rapport U, qui est représentatif de l'uniformité de la densité surfacique de la face supérieure
22, selon la relation suivante : Imax-Imin U= -
Imax+Imin
[0056] Selon un mode de réalisation, le rapport U est inférieur à 0,2, de préférence inférieur à 0,15, plus préférentiellement inférieur à 0,12.
[0057] La source 20 est au moins en partie transparente au rayonnement renvoyé par l'objet 12. Selon un mode de réalisation, la transmittance de la source à la longueur d'onde utile est supérieure à 15 %, préférentiellement supérieure à 20 %, plus préférentiellement supérieure à 25 %.
[0058] Le rayonnement avant émis par la source 20 peut être un rayonnement visible et/ou un rayonnement infrarouge. Selon un mode de réalisation, la longueur d'onde utile est comprise entre 500 nm et 550 nm, par exemple égale à environ 530 nm.
[0059] Selon un mode de réalisation, l'épaisseur totale du système d'acquisition d'images 10 est inférieure à 600 pm. Ceci permet de réaliser un système d'acquisition d'images 10 qui est flexible.
[0060] Le capteur d'images 14 comprend un support 26 et les photodétecteurs 16, disposés entre le support 26 et le filtre angulaire 18. Les photodétecteurs 16 peuvent être recouverts d'un revêtement de protection transparent 28. Le capteur d'images 14 comprend, en outre, des pistes conductrices et des éléments de commutation, notamment des transistors, non représentés, permettant la sélection des photodétecteurs 16. Les photodétecteurs 16 peuvent être réalisés en matériaux organiques. Les photodétecteurs 16 peuvent correspondre à des photodiodes organiques (OPD, de l'anglais Organic Photodiode) ou à des photorésistances organiques. La surface du capteur d'images 14 en regard du filtre angulaire 18 et contenant les photodétecteurs 16 est supérieure à 1 cm2, de préférence supérieure à 5 cm2, plus préférentiellement supérieure à 10 cm2, en particulier supérieure à 20 cm2. [0061] Le filtre angulaire 18 est adapté à filtrer le rayonnement incident RI, qui comprend le rayonnement arrière émis par la source 20 et la partie du rayonnement renvoyé RO ayant traversé la source 20, en fonction de l'incidence du rayonnement par rapport à la face 24, notamment pour que chaque photodétecteur 16 reçoive seulement les rayons dont l'incidence par rapport à un axe perpendiculaire à la face 24 est inférieure un angle d'incidence maximale inférieur à 45°, de préférence inférieur à 20°, plus préférentiellement inférieur à 10°, encore plus préférentiellement inférieur à 5°, en particulier inférieur à 4 °. Le filtre angulaire 18 est adapté à bloquer les rayons du rayonnement incident RI dont l'incidence par rapport à un axe perpendiculaire à la face 24 est supérieure à l'angle d'incidence maximale.
[0062] La figure 3 est une vue en coupe, partielle et schématique, du système d'acquisition d'images 10 illustrant un mode de réalisation plus détaillé de la source lumineuse 20 et la figure 4 est une vue de dessus, partielle et schématique, de la source lumineuse 20 de la figure 3.
[0063] Dans le présent mode de réalisation, la source lumineuse 20 comprend une diode électroluminescente, notamment une diode électroluminescente organique (OLED, de l'anglais Organic Light-Emitting Diode) . La source lumineuse 20 comprend un empilement de couches comprenant une première couche d'électrode 40, une couche active organique 42, et une deuxième couche d'électrode 44, la couche active 42 étant prise en sandwich entre les couches d'électrode 40 et 44. La couche active 42 est la région depuis laquelle est émise la majorité du rayonnement électromagnétique fourni par la source 20. La source lumineuse 20 peut, en outre, comprendre un revêtement 46, délimitant la face supérieure 22 et recouvrant la couche d'électrode 40, du côté de la couche d'électrode 40 opposé à la couche active 42, et un revêtement 48, délimitant la face inférieure 24 et recouvrant la couche d'électrode 44, du côté de la couche d'électrode 44 opposé à la couche active 42. Les couches d'interface 40 et 44 et les revêtements 46 et 48 sont transparents au rayonnement utile.
[0064] La source lumineuse 20 peut, en outre, comprendre une bande conductrice 50 au contact de la première couche d'électrode 40 sur une partie de la périphérie de la première couche d'électrode 40 et une bande conductrice 52 au contact de la deuxième couche d'électrode 44 sur une partie de la périphérie de la deuxième couche d'électrode 44. Les bandes conductrices 50, 52 sont destinées à être connectées à un circuit de commande de la diode électroluminescente 20 et facilitent l'injection et/ou la collecte du courant dans les couches d'électrode 40 et 44. Les bandes conductrices 50 et 52 peuvent être opaques au rayonnement utile.
[0065] En figure 4, on a représenté de façon schématique en traits pleins la bande conductrice 50 et la couche d'électrode 40 et en traits pointillés la couche active 42 dans le cas où la couche d'électrode 40 est la couche injectrice d'électrons. En figure 4, la couche d'électrode 40 a une forme rectangulaire comprenant des premier et deuxième bords 54 et 56 opposés et des troisième et quatrième bords 58 et 60 opposés. Selon un mode de réalisation, la bande conductrice 50 s'étend sur la totalité du premier bord 54 de la couche d'électrode 40 et se prolonge sur une partie des troisième et quatrième bords 58 et 60 de la couche d'électrode 40. A titre d'exemple, la bande conductrice 50 peut s'étendre sur un l/6ème, 1/4, 1/2, 3/4, ou la totalité de la longueur de chacun des troisième et quatrième bords 58 et 60. De préférence, la bande conductrice 50 ne s'étend pas le long du bord 56.
[0066] La couche d'électrode 40 ou 44 peut correspondre à une couche injectrice d'électrons ou à une couche injectrice de trous. Le travail de sortie de la couche d'électrode 40 ou 44 est adapté à bloquer, collecter ou injecter des trous et/ou des électrons suivant que cette couche d'électrode joue le rôle d'une cathode ou d'une anode. Plus précisément, lorsque la couche d'électrode 40 ou 44 joue le rôle d'anode, elle correspond à une couche injectrice de trous et bloqueuse d'électrons. Le travail de sortie de la couche d'électrode 40 ou 44 est alors supérieur ou égal à 4,5 eV, de préférence supérieur ou égal à 5 eV. Lorsque la couche d'électrode 40 ou 44 joue le rôle de cathode, elle correspond à une couche injectrice d'électrons et bloqueuse de trous. Le travail de sortie de la couche d'électrode 40 ou 44 est alors inférieur ou égal à 4,5 eV, de préférence inférieur ou égal à 4,2 eV.
[0067] Dans le cas où la couche d'électrode 40 ou 44 joue le rôle d'une couche injectrice d'électrons, le matériau composant la couche d'électrode 40 ou 44 est choisi parmi le groupe comprenant :
- un oxyde métallique, notamment un oxyde de titane ou un oxyde de zinc ;
- un système hôte/dopant moléculaire, notamment les produits commercialisés par la société Novaled sous les appellations NET-5/NDN-1 ou NET-8/MDN-26 ;
- un polymère conducteur ou semiconducteur dopé, par exemple le polymère PEDOT : Tosylate qui est un mélange de poly ( 3 , 4 ) -éthylènedioxythiophène et de tosylate ;
- un carbonate, par exemple du CsCO3 ;
- un polyélectrolyte, par exemple du poly [ 9, 9-bis ( 3 ' - (N, N- diméthyl amino ) propyl ) -2 , 7-f luorène-alt-2 , 7- (9, 9- dioctyfluorène) ] (PEN) , du poly[3- (6- triméthylammoniumhexyl ) thiophène] (P3TMAHT) ou du poly [9,9- bis ( 2-éthylhexyl ) f luorène ] -b-poly [3- ( 6- triméthylammoniumhexyl ] thiophène (PF2/6-b-P3TMAHT) ;
- un polymère de polyéthylèneimine (PEI) ou un polymère de polymère de polyéthylèneimine éthoxylée (PEIE) , propoxylée et/ou butoxylée ; et
- un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux.
[0068] Dans le cas où la couche d'électrode 40 ou 44 joue le rôle d'une couche injectrice de trous, le matériau composant la couche d'électrode 40 ou 44 peut être choisi parmi le groupe comprenant :
- un polymère conducteur ou semiconducteur dopé, notamment les matériaux commercialisés sous les appellations Plexcore OC RG-1100, Plexcore OC RG-1200 par la société Sigma-Aldrich, le polymère PEDOT:PSS, qui est un mélange de poly(3,4)- éthylènedioxythiophène et de polystyrène sulfonate de sodium, ou une polyaniline ;
- un système hôte/dopant moléculaire, notamment les produits commercialisés par la société Novaled sous les appellations NHT-5/NDP-2 ou NHT-18/NDP-9 ;
- un polyélectrolyte, par exemple le Nafion ;
- un oxyde métallique, par exemple un oxyde de molybdène, un oxyde de vanadium, de l'ITO, ou un oxyde de nickel ; et
- un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux.
[0069] Les bandes conductrices 50 et 52 peuvent être métalliques .
[0070] La couche active 42 comprend au moins un matériau organique et peut comprendre un empilement ou un mélange de plusieurs matériaux organiques. La couche active 42 peut comprendre un mélange d'un polymère donneur d'électrons et d'une molécule accepteuse d'électrons. La zone fonctionnelle de la couche active 42 est délimitée par le recouvrement entre la couche d'électrode 40 et la couche d'électrode 44. Les courants traversant la zone fonctionnelle de la couche active 42 peuvent varier de quelques picoampères à quelques microampères .
[0071] La couche active 42 peut comprendre des petites molécules, des oligomères ou des polymères. Il peut s'agir de matériaux organiques ou inorganiques. La couche active 42 peut comprendre un matériau semiconducteur ambipolaire, ou un mélange d'un matériau semiconducteur de type N et d'un matériau semiconducteur de type P, par exemple sous forme de couches superposées ou de mélange intime à l'échelle nanométrique de façon à former une hétéro j onction en volume.
[0072] Des exemples de polymères semiconducteurs de type P adaptés à la réalisation de la couche active 42 sont le poly ( 3-hexylthiophène ) (P3HT) , le poly[N- 9' -heptadécanyl- 2, 7-carbazole-alt-5, 5- (4, 7-di-2-thiényl-2 ' , l' , 3' - benzothiadiazole) ] (PCDTBT) , le Poly [ ( 4 , 8-bis- ( 2- éthylhexyloxy ) -benzo [ 1 , 2-b; 4 , 5-b ' ] dithiophène ) -2, 6-diyl-alt- (4- ( 2-éthylhexanoyl ) -thie-no [3, 4-b] thiophène) ) -2, 6- diyl ] ; 4 , 5-b ' ] dithi-ophène ) -2, 6-diyl-alt- (5, 5' -bis (2- thiényl ) -4 , 4 , -dinonyl-2 , 2'-bithiazole)-5',5' '-diyl] ( PBDTTT- C) , le poly [2-méthoxy-5- (2-éthyl-hexyloxy) -1, 4-phény-ilène- vinylène] (MEH-PPV) ou le Poly [ 2 , 6- ( 4 , 4-bis- ( 2-éthylhexyl ) - 4H-cyclopenta [2,l-b;3,4-b ' ] dithiophène ) -alt-4 , 7 ( 2 , 1 , 3- benzo-ithiadiazole ) ] (PCPDTBT) .
[0073] Des exemples de matériaux semiconducteurs de type N adaptés à la réalisation de la couche active 42 sont les fullerènes, notamment le C60, le [ 6, 6] -phényl-C61-butanoate de méthyle ( [60]PCBM) , le [ 6, 6] -phényl-C71-butanoate de méthyle ( [70]PCBM) , le pérylène diimide, l'oxyde de zinc (ZnO) ou des nanocristaux permettant la formation de boîtes quantiques, en anglais quantum dots.
[0074] Les revêtements 46 et 48 peuvent être en verre ou en polymère, notamment les polymères formés à base de tétraf luoroéthylène (TFE) .
[0075] La figure 5 est une vue en coupe, partielle et schématique, du système d'acquisition d'images 10 illustrant un autre mode de réalisation plus détaillé de la source 20 dans lequel la source lumineuse correspond à un guide d'ondes lumineuses, également appelé guide d'ondes ou guide de lumière, recouvrant le filtre angulaire 18 et dans lequel est injecté un rayonnement fourni par une source émettrice 70, comprenant par exemple des diodes électroluminescentes. Le rayonnement peut être injecté dans le guide d'ondes 20 depuis la périphérie du guide d'ondes, selon un seul côté ou plusieurs côtés du guide d'ondes 20. Selon un mode de réalisation, toutes les diodes électroluminescentes peuvent émettre un rayonnement à la même longueur d'onde centrale ou des diodes électroluminescentes peuvent émettre des rayonnements à des longueurs d'onde centrales différentes. Dans le mode de réalisation représenté en figure 5, le rayonnement est injecté dans le guide d'ondes 20 depuis un bord latéral 72 du guide d'ondes 20. Selon un autre mode de réalisation, le rayonnement est injecté dans le guide d'ondes 20 à la périphérie du guide d'ondes par la face supérieure 22 ou la face inférieure 24, de préférence par la face inférieure 24.
[0076] La figure 6 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation du guide d'ondes 20 de la figure 5. Le guide d'ondes 20 comprend, du haut vers le bas en figure 6 :
- une gaine supérieure 74 délimitant la face supérieure 22 ;
- un coeur 76 ;
- une gaine inférieure 78 délimitant la face inférieure 24, le coeur 76 étant pris en sandwich entre la gaine inférieure 78 et la gaine supérieure 74 ; et
- des motifs en relief 80 de taille micrométrique reposant sur la gaine inférieure 78 du côté du coeur 76.
[0077] Le coeur 76 peut avoir une structure monocouche ou une structure multicouche. Dans le cas où le coeur a une structure multicouche, toutes les couches composant le coeur 76 ont sensiblement le même indice de réfraction. En particulier, le coeur 76 peut comprendre au moins un empilement de première et deuxième sous-couches, non représentées en figure 6, de matériaux différents ayant des indices de réfraction sensiblement égaux, la première sous-couche formant la majeure partie du coeur 76 et la deuxième sous-couche recouvrant la gaine inférieure 78 et les motifs 80 et n'étant présente que pour permettre la formation des motifs 80. La gaine supérieure 74, la gaine inférieure 78, et les motifs 80 peuvent être composés du même matériau ou de matériaux différents. Les motifs 80 peuvent être du même matériau que la gaine inférieure 78. En particulier, les motifs 80 et la gaine inférieure 78 peuvent constituer une structure monobloc En particulier, les motifs 80 et la gaine inférieure 78 peuvent correspondre à un film d'air. L'indice de réfraction du matériau composant le coeur 76 est supérieur à l'indice de réfraction du matériau composant la gaine supérieure 74, la gaine inférieure 78 et les motifs 80 ou, dans le cas où la gaine supérieure 74, la gaine inférieure 78 et/ou les motifs 80 sont en matériaux différents, des indices de réfraction des matériaux composant la gaine supérieure 74, la gaine inférieure 78 et les motifs 80.
[0078] La gaine supérieure 74 comprend une face 82 au contact du coeur 76. De préférence, la face 82 est plane et parallèle à la face supérieure 22. La gaine inférieure 78 comprend une face 84 sur laquelle reposent les motifs 80 et qui est, en dehors des motifs 80, au contact du coeur 76. De préférence, la face 44 est plane et parallèle à la face inférieure 24. La gaine supérieure 74 permet notamment d'éviter l'obtention d'une extraction de la lumière lorsque l'objet 12 vient au contact du guide d'onde 20. La gaine supérieure 74 peut en outre servir de revêtement de protection du coeur 76.
[0079] Les motifs 80 augmentent l'extraction du rayonnement injecté dans le guide d'ondes 20 par la face supérieure 22. Les motifs 80 peuvent avoir la même forme ou des formes différentes. A titre d'exemple, chaque motif 80 peut comprendre une face 86 plane inclinée par rapport à la face supérieure 22. A titre d'exemple, chaque motif 80 peut avoir une forme prismatique. La densité des motifs 80 sur la face 84 peut ne pas être constante. En particulier, la densité des motifs 80 peut augmenter lorsqu'on s'éloigne de la zone d'injection de rayonnement dans le guide d'ondes 20 ou des zones d'injection de rayonnement dans le guide d'ondes 20. A titre d'exemple, lorsque le rayonnement est injecté dans le guide d'ondes 20 sur un bord du guide d'ondes, la densité des motifs 80 sur la face 84 augmente en s'éloignant de ce bord. La variation de la densité de motifs permet de conserver une uniformité de la densité spectrale du flux du rayonnement avant émis par la face supérieure 22 alors que la densité spectrale du flux du rayonnement se propageant dans le guide d'ondes 20 diminue au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la zone d'injection de rayonnement dans le guide d'ondes 20 ou des zones d'injection de rayonnement dans le guide d'ondes 20.
[0080] Selon un mode de réalisation, l'épaisseur du coeur 76 peut être comprise entre 100 pm et 600 pm. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur de la gaine supérieure 74 peut être comprise entre 1 pm et 150 pm, de préférence entre 30 pm et 80 pm. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur de la gaine inférieure 78 peut être comprise entre 1 pm et 150 pm. La hauteur maximale de chaque motif 80, mesurée par rapport à la face 84 peut être comprise entre 0,5 pm et 6 pm, de préférence entre 2 pm et 5 pm. Les motifs 80 peuvent avoir chacun une largeur inférieure à 20 pm, de préférence inférieure à 12 pm, plus préférentiellement entre 2 pm et 6 pm.
[0081] Selon un mode de réalisation, le coeur 76 peut être réalisé en polycarbonate (PC) , polyméthacrylate de méthyle (EMMA) , polytéréphtalate d'éthylène (PET) , ou polymère d'oléfine cyclique (COP) . Selon un mode de réalisation, la gaine supérieure 74, la gaine inférieure 78, et/ou les motifs 80 peuvent être réalisés à partir d'un adhésif optiquement transparent (Optically Clear Adhesive - OCA) , notamment un adhésif optiquement transparent liquide (Liquid Optically Clear Adhesive - LOCA) , ou d'un matériau à bas indice de réfraction, ou d'une colle epoxy/acrylate, ou d'un film d'un gaz ou d'un mélange gazeux. Selon un mode de réalisation, l'indice de réfraction du coeur 76 est compris entre 1,45 et 1,7, et l'indice de réfraction de la gaine supérieure 74, de la gaine inférieure 76, et des motifs 80 est compris entre 1 et 1,55. La différence entre l'indice de réfraction du coeur 76 et l'indice de réfraction de la gaine supérieure 74, de la gaine inférieure 76, et des motifs 80 est supérieure à 0,07, de préférence supérieure à 0,1. Le guide d'ondes 20 peut être réalisé selon une procédure feuille à feuille, ou une procédure rouleau à rouleau.
[0082] La figure 7 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation du filtre angulaire 18. Le filtre angulaire 18 comprend, du bas vers le haut en figure 7 :
- une couche à ouvertures 90 ayant des faces supérieure 92 et inférieure 94, par exemple planes et parallèles ;
- une couche intermédiaire 96 recouvrant la couche à ouvertures 90 ;
- une matrice d'éléments optiques 98 de focalisation de taille micrométrique ; et
- un revêtement 100.
[0083] La matrice d'éléments optiques 98 de taille micrométrique correspond par exemple à une matrice de microlentilles 98 recouvrant la couche intermédiaire 96. La couche intermédiaire 96 peut alors jouer le rôle de support de la matrice de microlentilles 98, la couche intermédiaire 96 et la matrice de microlentilles 98 pouvant correspondre à une structure monolithique. Il peut s'agir de microlentilles plan-convexe ou de microlentilles à gradient d'indice. A titre de variante, la matrice d'éléments optiques 98 de taille micrométrique peut correspondre à une matrice de réseaux de diffraction de taille micrométrique.
[0084] Le revêtement 100 comprend par exemple un empilement de plusieurs couches, par exemple deux couches 102 et 104, et comprend une face supérieure 106. De préférence, la face supérieure 106 est plane et au contact de la face inférieure 24 de la source lumineuse 20. En particulier, la couche inférieure 104 peut jouer le rôle d'une couche planarisante sur les microlentilles 98 et avoir un indice de réfraction inférieur à l'indice de réfraction des microlentilles 98 et la couche supérieure 102 peut être un film plastique ou un film adhésif pour l'association avec le guide d'ondes 20.
[0085] La figure 8 est une vue de dessous de la couche à ouvertures 90 représentée en figure 7. Dans le présent mode de réalisation, la couche à ouvertures 90 comprend une couche opaque 108 traversée par des trous 110, appelés également ouvertures. De préférence, les trous 110 sont traversants dans la mesure où ils s'étendent sur la totalité de l'épaisseur de la couche opaque 108. Selon un autre mode de réalisation, les trous 110 peuvent ne s'étendre que sur une partie de l'épaisseur de la couche opaque 108, une portion résiduelle de la couche opaque 108 demeurant au fond des trous 110. Toutefois, dans ce cas, l'épaisseur de la portion résiduelle de la couche opaque 108 au fond du trou 110 est suffisamment faible pour que l'ensemble comprenant le trou 110, éventuellement rempli, et la portion résiduelle de la couche opaque 108 au fond du trou 110 puisse être considéré comme transparent au rayonnement utile. [0086] Selon un mode de réalisation, la répartition des trous 110 suit la répartition des microlentilles 98. A titre d'exemple, la figure 8 correspond au cas où les microlentilles sont réparties selon un maillage carré. Toutefois, d'autres agencements des microlentilles 98 sont possibles, par exemple selon un maillage hexagonal. On appelle "h" l'épaisseur de la couche 90, ce qui correspond également à la hauteur des trous 110 dans le cas de trous traversants. La couche 108 est opaque à la totalité ou à une partie du spectre du rayonnement incident. La couche 108 peut être opaque au rayonnement utile, par exemple absorbante et/ou réfléchissante par rapport au rayonnement utile. Selon un mode de réalisation, la couche 108 est absorbante dans le visible ou une partie du visible et/ou le proche infrarouge et/ou l'infrarouge.
[0087] En figure 8, les trous 110 sont représentés avec une section droite circulaire. De façon générale, la section droite des trous 110 dans la vue de dessus peut être quelconque, par exemple annulaire, circulaire, ovale ou polygonale, notamment triangulaire, carrée ou rectangulaire selon le procédé de fabrication utilisé. En outre, sur la figure 7, les trous 110 sont représentés avec une section droite constante sur toute l'épaisseur de la couche opaque 108. Toutefois, la section de droite de chaque trou 110 peut varier sur l'épaisseur de la couche opaque 108. A titre d'exemple, la section droite de chaque trou 110 peut diminuer au fur et à mesure que l'on s'éloigne des microlentilles 98. Selon un mode de réalisation, les trous 110 ont une forme sensiblement tronconique. Selon un mode de réalisation, le diamètre des trous 110 du côté de la face 92 est compris entre 2 pm et 10 pm et le diamètre des trous 110 du côté de la face 94 est compris entre 1 pm et 5 pm. Selon un mode de réalisation, le diamètre des trous 110 du côté de la face 92 est supérieur à 10 pm et le diamètre des trous 110 du côté de la face 94 est supérieur à 5 pm. Dans le cas où les trous 110 sont formés par un procédé comprenant des étapes de photolithographie, la forme des trous peut être ajustée par les paramètres procédés tels que la dose d'exposition, le temps de développement, la divergence de la source d'exposition de photolithographie ainsi que par la forme des microlentilles .
[0088] Selon un mode de réalisation, les trous 110 sont disposés en rangées et en colonnes. Les trous 110 peuvent avoir sensiblement les mêmes dimensions. On appelle "w" la largeur d'un trou 110 mesurée selon la direction des rangées ou des colonnes. La largeur w correspond au diamètre du trou 18 dans le cas d'un trou de section droite circulaire. Selon un mode de réalisation, les trous 110 sont disposés régulièrement selon les rangées et selon les colonnes. On appelle "p" le pas de répétition des trous 110, c'est-à-dire la distance en vue de dessus des centres de deux trous 110 successifs d'une rangée ou d'une colonne. Comme cela est décrit plus en détail par la suite, la disposition des trous reproduit la disposition des microlentilles 98.
[0089] Le rapport h/w peut varier de 1 à 10, voire être supérieur à 10. Le pas p peut varier de 1 pm à 500 pm, de préférence de 1 pm à 100 pm, plus préférentiellement de 10 pm à 50 pm, par exemple égal à environ 15 pm. La hauteur h peut varier de 0, 1 pm à 1 mm, de préférence de 1 pm à 130 pm, plus préférentiellement de 10 pm à 130 pm ou de 1 pm à 20 pm. La largeur w peut varier de 0,1 pm à 100 pm, de préférence de 1 pm à 10 pm, par exemple égale à environ 2 pm. Les trous 110 peuvent avoir tous la même largeur w. A titre de variante, les trous 110 peuvent avoir des largeurs w différentes.
[0090] Les microlentilles 98 sont des lentilles convergentes ayant chacune une distance focale f comprise entre 1 pm et 100 pm, de préférence entre 5 pm et 50 pm. Selon un mode de réalisation, toutes les microlentilles 98 sont sensiblement identiques. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur maximale des microlentilles 98 est comprise entre 1 pm et 20 pm.
[0091] La combinaison des microlentilles 98 et des trous 110 permet d'optimiser deux paramètres importants. Plus précisément, ceci permet d'augmenter la transmittance à incidence normale tout en diminuant l'angle de vue. Sans les microlentilles 98, optimiser ces deux paramètres exige des ouvertures au rapport largeur sur hauteur très faible et un facteur de remplissage important, ce qui est très difficile à réaliser en pratique. L'ajout des microlentilles 98 sur les trous 110 permet de relâcher la contrainte sur le facteur de forme des ouvertures et le facteur de remplissage.
[0092] La couche à ouvertures 90 peut avoir une structure monocouche ou une structure multicouche. Dans le cas où la couche à ouvertures 90 comprend une structure multicouche, les trous 110 peuvent s'étendre dans toutes les couches de la structure multicouche. En particulier, la couche à ouvertures 90 peut comprendre un empilement de trois couches, dont une couche transparente interposée entre deux couches opaques. De façon générale, la couche à ouvertures 90 peut comprendre un empilement de plus de deux couches opaques, chaque couche opaque étant traversée par des trous, les couches opaques de chaque paire de couches opaques adjacentes étant espacées ou non par une ou des couches transparentes.
[0093] La figure 9 est une vue en coupe d'une variante du filtre angulaire 18 dans laquelle le revêtement 100 comprend seulement la couche 102 qui correspond à un film appliqué contre la matrice de microlentilles 98. Dans ce cas, la zone de contact entre la couche 102 et les microlentilles 98 peut être réduite, par exemple limitée aux sommets des microlentilles 98. La couche 102 peut servir à protéger les microlentilles 98 et/ou former une face sensiblement plane pour simplifier l'assemblage avec une couche supérieure. La couche 102 peut aussi être une couche adhésive pour assembler le filtre angulaire 18 à une couche supérieure.
[0094] L'indice de réfraction du matériau composant la matrice d'éléments optiques 98 est noté ni. L'indice de réfraction du matériau composant la couche intermédiaire 96 est noté n2. L'indice de réfraction du matériau composant la couche opaque 108 est noté n3. L'indice de réfraction du matériau de remplissage des trous 110 est noté n4. L'indice de réfraction n3 de la couche 108 est inférieur à l'indice de réfraction ni de la matrice de microlentilles 98. Selon un mode de réalisation, l'indice de réfraction de la couche 108 est compris entre 1,2 et 1,5 et l'indice de réfraction des microlentilles 98 est compris entre 1,4 et 1,7.
[0095] Selon un mode de réalisation, la couche 108 est en une résine photosensible positive, c'est-à-dire une résine photosensible pour laquelle la partie de la couche de résine exposée à un rayonnement devient soluble à un révélateur et où la partie de la couche de résine photosensible qui n'est pas exposée au rayonnement reste insoluble dans le révélateur. La couche opaque 108 peut être en résine colorée, par exemple une résine DNQ-Novolaque colorée ou noire ou une résine photosensible DUV (sigle anglais pour Deep Ultraviolet) . Les résines DNQ-Novolaque sont basées sur un mélange de diazonaphtoquinone (DNQ) et d'une résine novolaque (résine de phénolformaldéhyde) . Les résines DUV peuvent comprendre des polymères basés sur les polyhydroxystyrènes .
[0096] Selon un autre mode de réalisation, le matériau de remplissage des trous 110 est en une résine photosensible négative, c'est-à-dire une résine photosensible pour laquelle la partie de la couche de résine exposée à un rayonnement devient insoluble à un révélateur et où la partie de la couche de résine photosensible qui n'est pas exposée au rayonnement reste soluble dans le révélateur. Des exemples de résines photosensibles négatives sont des résines polymères à base d' epoxy, par exemple la résine commercialisée sous l'appellation SU-8, des résines acrylates et des polymères thiol-ène hors stoechiométrie (OSTE, sigle anglais pour Off- Stoichiometry thiol-enes polymer) . Cette résine doit alors être transparente au rayonnement incident.
[0097] Selon un autre mode de réalisation, la couche 108 est en un matériau usinable au laser, c'est-à-dire un matériau susceptible de se dégrader sous l'action d'un rayonnement laser. Des exemples de matériaux usinables par laser sont le graphite, un film de métal de faible épaisseur (typiquement de 50 nm à 100 nm) , des matériaux plastiques tels que le poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA, sigle anglais pour poly (methyl methacrylate) ) , 1 ’ acrylonitrile butadiène styrène (ABS) ou des films plastiques teintés comme le poly ( téréphtalate d'éthylène) (PET, sigle anglais polyethylene terephthalate) , le poly (naphtalate d'éthylène) (PEN, sigle anglais pour Polyethylene naphthalate) , les polymères d'oléfine cyclique (COP, sigle anglais pour Cyclo Olefin Polymer,) et les polyimides (PI) .
[0098] En outre, à titre d'exemple, la couche 108 peut être en une résine noire absorbante dans le domaine visible et/ou le proche infrarouge. Selon un autre exemple, la couche 108 peut en outre être en une résine colorée absorbant la lumière visible d'une couleur donnée, par exemple la lumière bleue, verte, cyan ou la lumière infrarouge. Ceci peut être le cas lorsque le filtre angulaire 18 est utilisé avec un capteur d'images 14 qui est sensible seulement à la lumière de couleur donnée. Ceci peut en outre être le cas lorsque le filtre angulaire 18 est utilisé avec un capteur d'images 14 qui est sensible à la lumière visible et qu'un filtre de la couleur donnée est interposé entre le capteur d'image 14 et l'objet 12 à imager.
[0099] Lorsque la couche à ouvertures 90 est formée d'un empilement d'au moins deux couches opaques, chaque couche opaque peut être dans l'un des matériaux cités précédemment, les couches opaques pouvant être dans des matériaux différents
[0100] Selon un mode de réalisation, la couche à ouvertures 90 comprend une couche de base en un premier matériau opaque ou au moins en partie transparent au rayonnement utile et recouvert d'un revêtement opaque au rayonnement utile, par exemple absorbant et/ou réfléchissant par rapport au rayonnement utile. Le premier matériau peut être une résine. Le deuxième matériau peut être un métal, par exemple de l'aluminium (Al) ou du chrome (Cr) , un alliage métallique ou un matériau organique. Ce matériau peut recouvrir les parois des trous 110, ou non en fonction des caractéristiques de la couche à ouvertures 90. Le revêtement peut recouvrir la couche de base, du côté de la couche de base qui est opposé aux microlentilles 98 ou recouvrir la couche de base du côté faisant face aux microlentilles 98. Le revêtement permet de façon avantageuse d'augmenter l'obstruction, soit par réflexion soit par absorption, du filtre angulaire 18 par rapport aux rayons lumineux obliques.
[0101] Les trous 110 peuvent être remplis d'un matériau solide, liquide ou gazeux, notamment de l'air, au moins partiellement transparent au rayonnement utile, par exemple du polydiméthylsiloxane (PDMS) . A titre de variante, les trous 110 peuvent être remplis par un matériau partiellement absorbant afin de filtrer en longueur d'onde les rayons du rayonnement utile. Le filtre angulaire 18 peut alors jouer en outre le rôle d'un filtre en longueur d'onde. Ceci permet de réduire l'épaisseur du système d'acquisition d'images 10 par rapport au cas où un filtre coloré distinct du filtre angulaire 18 serait présent. Le matériau de remplissage partiellement absorbant peut être une résine colorée ou un matériau plastique coloré comme le PDMS .
[0102] Le matériau de remplissage des trous 110 peut être sélectionné afin d'avoir une adaptation d'indice de réfraction avec la couche intermédiaire 96 en contact avec la couche à ouvertures 90, et/ou pour rigidifier la structure et améliorer la tenue mécanique de la couche à ouvertures 90, et/ou pour augmenter la transmission à incidence normale. En outre, le matériau de remplissage peut aussi être un matériau adhésif liquide ou solide permettant l'assemblage du filtre angulaire 18 sur un autre dispositif, par exemple le capteur d'images 14. Le matériau de remplissage peut être aussi une colle époxy ou acrylate servant à l'encapsulation du dispositif sur une face duquel repose le système optique, par exemple un capteur d'images, en considérant que la couche 96 est un film d'encapsulation. Dans ce cas, la colle remplit les trous 110 et se trouve au contact de la face du capteur d'images 14. La colle permet également de laminer le filtre angulaire 18 sur le capteur d'images 14.
[0103] La couche intermédiaire 96, qui peut ne pas être présente, est au moins partiellement transparente au rayonnement utile. La couche intermédiaire 96 peut être en un polymère transparent, notamment en PET, en PMMA, en COP, en PEN, en polyimide, en une couche de polymères diélectriques ou inorganiques (SiN, SiÛ2) , ou en une couche de verre mince. Comme cela a été indiqué précédemment, la couche 96 et la matrice de microlentilles 98 peuvent correspondre à une structure monolithique. En outre, la couche 96 peut correspondre à une couche de protection du capteur d'images 14, sur lequel le filtre angulaire 18 est fixé. Si le capteur d'images est en matériaux organiques, la couche 96 peut correspondre à un film barrière étanche à l'eau et l'oxygène protégeant les matériaux organiques. A titre d'exemple, cette couche de protection peut correspondre à un dépôt de SiN de l'ordre de 1 pm sur la face d'un film de PET, PEN, COP, et/ou PI en contact de la couche à ouvertures 90. L'épaisseur de la couche intermédiaire 96 ou l'épaisseur du film d'air lorsque la couche intermédiaire 96 est remplacée par un film d'air est comprise entre 1 pm et 500 pm, de préférence entre 5 pm et 50 pm.
[0104] Le revêtement 100 est au moins partiellement transparent au rayonnement utile. Le revêtement 100 peut avoir une épaisseur maximale comprise en 0,1 pm et 10 mm. La face supérieure 106 peut être sensiblement plane ou avoir une forme courbe .
[0105] Selon un mode de réalisation, la couche 104 est une couche qui épouse la forme des microlentilles 98. La couche 104 peut être obtenue à partir d'un adhésif optiquement transparent (OCA, sigle anglais pour Optically Clear Adhesive) , notamment un adhésif optiquement transparent liquide (LOCA, sigle anglais pour Liquid Optically Clear Adhesive) , ou un matériau à bas indice de réfraction, ou une colle epoxy / acrylate, ou à un film d'un gaz ou d'un mélange gazeux, par exemple de l'air. De préférence, lorsque la couche 104 épouse la forme des microlentilles 98, la couche 104 est en un matériau ayant un bas indice de réfraction, inférieur à celui du matériau des microlentilles 98. La couche 104 peut être en un matériau de remplissage qui est un matériau transparent non adhésif. Selon un autre mode de réalisation, la couche 104 correspond à un film qui est appliqué contre la matrice de microlentilles 98, par exemple un film OCA. Dans ce cas, la zone de contact entre la couche 104 et les microlentilles 98 peut être réduite, par exemple limitée aux sommets des microlentilles. La couche 104 peut être alors composée d'un matériau ayant un indice de réfraction plus élevé que dans le cas où la couche 104 épouse la forme des microlentilles 98. Selon un autre mode de réalisation, la couche 104 correspond à un film OCA qui est appliqué contre la matrice de microlentilles 98, l'adhésif ayant des propriétés qui permettent au film 104 d'épouser complètement ou sensiblement complètement la surface des microlentilles. Selon un mode de réalisation, l'indice de réfraction de la couche 104 est inférieur à l'indice de réfraction des microlentilles 98. Selon un mode de réalisation, la couche 102 peut être en l'un des matériaux indiqués précédemment pour la couche 104. La couche 102 peut ne pas être présente. L'épaisseur de la couche 102 est comprise entre 1 pm et 100 pm
[0106] La figure 10 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un système d'acquisition d'images 115 de l'objet 12. Le système d'acquisition d'images 115 comprend l'ensemble des éléments du système d'acquisition d'images 10 représenté en figure 2 et comprend, en outre, un filtre optique 116 interposé entre le filtre angulaire 18 et la source 20. Le filtre optique 116 permet de filtrer en longueur d'onde le rayonnement sortant par la face inférieure 24 de la source 20 pour ne laisser passer que le rayonnement dont le spectre appartient à une plage de longueurs d'onde déterminée. Le filtre optique 116 peut correspondre à une couche colorée, notamment une couche de résine colorée. L'épaisseur du filtre optique 116 peut être comprise entre 20 pm et 1,5 mm, de préférence entre 20 pm et 400 pm, plus préférentiellement entre 20 pm et 100 pm.
[0107] La figure 11 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un système d'acquisition d'images 120 de l'objet 12. Le système d'acquisition d'images 120 comprend l'ensemble des éléments du système d'acquisition d'images 10 représenté en figure 2 et comprend, en outre, un polariseur 122. Dans le mode de réalisation représenté en figure 11, le polariseur 122 est interposé entre la source lumineuse 20 et l'objet 12 à imager. A titre de variante, le polariseur 122 peut être interposé entre la source lumineuse 20 et le filtre angulaire 18 notamment dans le cas où le rayonnement avant fourni par la source 20 vers le doigt 17 est polarisé. Le système d'acquisition d'images 120 peut, en outre, comprendre un revêtement 124 transparent recouvrant le polariseur 122 et délimitant une face 126 pouvant venir au contact de l'objet 12 à imager. Ce revêtement 124 peut former une protection mécanique. Le polariseur 122 est de préférence un polariseur rectiligne. Le polariseur 122 est adapté à filtrer le rayonnement qui le traverse pour ne laisser passer que le rayonnement polarisé selon une direction privilégiée. Le polariseur 122 peut correspondre à un métamatériau et avoir une épaisseur de l'ordre de 100 nm, ou correspondre à un film organique ou un film inorganique, par exemple en poly (alcool vinylique) (PVA) comprenant des colorants dichroïques et des colorants iodés, ayant une épaisseur comprise entre 35 pm et 150 pm .
[0108] Selon un mode de réalisation non représenté, le système d'acquisition d'images comprend deux polariseurs, le premier polariseur étant interposé entre la source lumineuse 20 et l'objet 12 à imager et le deuxième polariseur étant interposé entre la source lumineuse 20 et le filtre angulaire 18. Les directions de polarisation des premier et deuxième polariseurs sont alors sensiblement parallèles.
[0109] L'utilisation du système d'acquisition d'images 120 représenté en figure 11 peut notamment être avantageuse pour l'acquisition d'empreintes digitales d'un doigt 12 comprenant des vallées 130 et des crêtes 132.
[0110] La figure 12 représente une image de l'empreinte digitale d'un doigt acquise par le système d'acquisition 10 représenté en figure 2. On distingue sur l'image les vallées 130, en clair, et les crêtes 132, plus sombres, des empreintes digitales et également des pores 134, plus clairs, sur les crêtes 132.
[0111] La figure 13 représente une image de l'empreinte digitale d'un doigt acquise par le système d'acquisition 120 représenté en figure 11. On distingue sur l'image les vallées 130 et les crêtes 132 avec un contraste augmenté par rapport à l'image de la figure 12. Une explication serait que la lumière qui se réfléchit en surface du doigt conserve sa polarisation acquise en traversant le polariseur 122 alors que la lumière qui pénètre dans le doigt perd sa polarisation acquise en traversant le polariseur 122 et sera significativement atténuée lors du second passage par ce polariseur 122. L'information de profondeur ne perturbe plus le signal direct des crêtes et des vallées. L'image de la figure 13 peut, de façon avantageuse, être plus adaptée à un traitement de reconnaissance d'empreintes digitales.
[0112] Selon le matériau utilisé, le procédé de formation des couches du capteur d'image 14, du filtre angulaire 18, et de la source 20 peut correspondre à un procédé dit additif, par exemple par impression directe d'une composition fluide ou visqueuse comprenant le matériau aux emplacements souhaités, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, f lexographie, revêtement par pulvérisation (en anglais spray coating) ou dépôt de gouttes (en anglais dropcasting) . Selon le matériau utilisé, le procédé de formation des couches du capteur d'image 14, du filtre angulaire 18, et de la source 20 peut correspondre à un procédé dit soustractif, dans lequel le matériau est déposé sur la totalité de la structure et dans lequel les portions non utilisées sont ensuite retirées, par exemple par photolithographie ou ablation laser. Selon le matériau considéré, le dépôt sur la totalité de la structure peut être réalisé, par exemple, par voie liquide, par pulvérisation cathodique ou par évaporation Il peut s'agir notamment de procédés du type dépôt à la tournette, revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par filière (en anglais slot-die coating) , revêtement à la lame (en anglais blade-coating) , flexographie ou sérigraphie. Selon le procédé de dépôt mis en oeuvre, une étape de séchage du matériau déposé peut être prévue.
[0113] Les figures 14A à 14C sont des vues en coupe, partielles et schématiques, de structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du guide d'ondes 20 représenté en figure 6.
[0114] La figure 14A représente la structure obtenue après la formation du coeur 76 comprenant un empilement 140 comprenant deux couches 142 et 144. La couche 142 est par exemple en polymère. L'épaisseur de la couche 142 est égale à au moins 60 % de l'épaisseur totale du coeur 76, de préférence au moins 70 % de l'épaisseur totale du coeur 76. La couche 144 est par exemple en résine. L'indice de réfraction de la couche 144 est sensiblement égal à l'indice de réfraction de la couche 142. L'empilement 140 présent deux faces opposées 146 et 148, de préférences planes et parallèles
[0115] La figure 14B représente la structure obtenue après une étape de formation dans la face 148 des empreintes 150 ayant une forme complémentaire de celle des motifs souhaités. Les empreintes 150 peuvent être formées par une étape de gravure, par exemple en utilisant une résine sensible au rayonnement UV ou par gravure laser. A titre de variante, les empreintes 150 peuvent être formées par thermoformage.
[0116] La figure 14C représente la structure obtenue après la formation de la gaine supérieure 74, de la gaine inférieure 78, et des motifs 80. Ceci peut être réalisée par le dépôt de couches sur les deux faces opposées 146 et 148 de l'empilement 140 , la première couche déposée sur la face 146 formant la gaine supérieure 74 et la deuxième couche déposée sur la face 148 formant la gaine inférieure 76 et remplissant les empreintes 144 pour former les moti fs 80 .
[ 0117 ] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits . La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées , et d' autres variantes apparaîtront à la personne du métier . En particulier, les modes de réalisation décrits précédemment en relation avec les figures 10 et 11 peuvent être combinés , le système d ' acquisition d ' images pouvant comprend le filtre optique 116 et le polariseur 122 . Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus .

Claims

REVENDICATIONS Système d'acquisition d'images (10 ; 115 ; 120) d'un objet (12) comprenant un empilement de couches dont l'épaisseur totale est inférieure à 600 pm, ledit empilement comprenant :
- un capteur d'images (14) comprenant une matrice de photodétecteurs (16) ;
- une source (20) d'un rayonnement (RF) ayant une épaisseur inférieure à 400 pm et comprenant des première et deuxième faces opposées (22, 24) , ladite source comprenant une diode électroluminescente organique non pixelisée recouvrant la totalité du capteur d'images (14) ou comprenant un guide de lumière recouvrant la totalité du capteur d'images (14) , les photodétecteurs étant adaptés à détecter au moins une partie dudit rayonnement réfléchi par l'objet, la deuxième face étant orientée du côté du capteur d'images, la deuxième face recouvrant la totalité de la matrice de photodétecteurs, la densité surfacique du flux énergétique émis par la source par la première face étant supérieure à 100 pW/cm2, le rapport entre la densité surfacique du flux énergétique émis par la source par la deuxième face et la densité surfacique du flux énergétique émis par la source par la première face étant inférieur à 0,4, la transmittance de la source à ladite partie du rayonnement étant supérieure à 15 % ; et
- un filtre angulaire (18) recouvrant le capteur d'images et interposé entre la source et le capteur d'images, et adapté à bloquer les rayons dudit rayonnement dont l'incidence par rapport à une direction orthogonale à la première face est supérieure à un seuil et à laisser passer des rayons dudit rayonnement dont l'incidence par rapport à une direction orthogonale à la première face est inférieure au seuil. Système d'acquisition d'images selon la revendication 1, dans lequel le guide de lumière (20) comprend un coeur (76) interposé entre des première et deuxième gaines (74, 78) , la deuxième gaine (78) étant disposée entre le coeur et le filtre angulaire (18) , l'indice de réfraction du coeur pour le rayonnement étant supérieur à l'indice de réfraction des première et deuxième gaines pour le rayonnement. Système d'acquisition d'images selon la revendication 2, comprenant, entre la deuxième gaine (78) et le coeur (76) , des motifs (80) de taille micrométrique se projetant en relief de la deuxième gaine dans le coeur. Système d'acquisition d'images selon la revendication 3, dans lequel le guide de lumière (20) comprend une zone par laquelle le rayonnement est injecté dans le guide de lumière, et dans lequel la densité surfacique des motifs (80) sur la deuxième gaine (78) augmente en s'éloignant de ladite zone. Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le rayonnement (RF) est dans le domaine visible et/ou dans le domaine infrarouge. Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le filtre angulaire (18) comprend :
- une matrice d'éléments (98) de focalisation de taille micrométrique ; et
- une couche (108) opaque au rayonnement et traversée par des trous (110) , les trous étant remplis d'air ou d'un matériau au moins partiellement transparent audit rayonnement . Système d'acquisition d'images selon la revendication 6, dans lequel, pour chaque trou (110) , le rapport entre la hauteur du trou, mesurée perpendiculairement à la première face (22) , et la largeur du trou, mesurée parallèlement à la première face, varie de 1 à 10. Système d'acquisition d'images selon la revendication 6 ou 7, dans lequel les trous (110) sont agencés en rangées, le pas entre des trous adjacents d'une même rangée ou d'une même colonne variant de 1 pm à 30 pm. Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel la hauteur de chaque trou (110) , mesurée selon une direction orthogonale à la première face (22) , varie de 1 pm à 1 mm. . Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel la largeur de chaque trou (110) , mesurée parallèlement à la première face (22) , varie de 2 pm à 30 pm. . Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, dans lequel les éléments (98) de focalisation de taille micrométrique sont des lentilles de taille micrométrique. . Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel les photodétecteurs (16) comprennent des photodiodes organiques. . Système d'acquisition d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant en outre un premier polariseur (122) recouvrant la première face (22) . . Système d'acquisition d'images selon la revendication
13, comprenant en outre un deuxième polariseur. . Système d'acquisition d'images selon la revendication
14, dans lequel le premier polariseur (122) est interposé entre la source lumineuse (20) et l'objet (12) à imager et le deuxième polariseur est interposé entre la source lumineuse (20) et le filtre angulaire (18) . Utilisation du système d'acquisition d'images (10 ; 115 ; 120) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 pour la détection d'un objet, notamment au moins une empreinte digitale d'un utilisateur, par imagerie de contact .
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