Motivation pour les nouvelles technologies de capteurs d'image :
Si les détecteurs CMOS classiques pour la lumière visible sont bien établis et relativement répandus, du moins pour les applications à faible valeur ajoutée, il existe un potentiel important pour des capteurs d'image plus complexes offrant des capacités allant au-delà de la simple acquisition des valeurs d'intensité rouge, verte et bleue (RVB) de chaque pixel. Ceci est dû en grande partie à l'adoption croissante de la vision par ordinateur, où l'analyse d'images est réalisée à l'aide d'algorithmes informatiques. L'apprentissage automatique nécessite un maximum de données d'entrée pour établir des corrélations facilitant l'identification et la classification des objets ; l'acquisition d'informations optiques sur différentes gammes de longueurs d'onde, ou avec une résolution spectrale par exemple, est donc très avantageuse.
Bien entendu, les nouvelles technologies de capteurs d'image offrent de nombreux autres avantages. Par exemple : des performances similaires à moindre coût, une plage dynamique étendue, une résolution temporelle améliorée, une sensibilité spatialement variable, un obturateur global haute résolution, une dispersion indésirable réduite, une flexibilité et une conformabilité accrues, etc.
Le nouveau rapport d'IDTechEx, « Technologies émergentes de capteurs d'image 2021-2031 : Applications et marchés », couvre de nombreuses technologies émergentes, notamment
: les capteurs d'image hybrides à points quantiques sur silicium
; les photodétecteurs organiques sur capteurs d'image hybrides sur silicium
; les technologies émergentes de capteurs d'image SWIR, y compris le silicium à gamme étendue ;
les photodiodes organiques et pérovskites (OPD et PPD)
; la vision événementielle
; l'imagerie hyperspectrale
; les capteurs d'image à rayons X flexibles
; et l'imagerie du front d'onde.
Les technologies émergentes de capteurs d'image présentées dans le rapport sont les suivantes :
Capteurs d'images hybrides : l'ajout d'une couche absorbant la lumière sur un circuit de lecture CMOS constitue une approche hybride utilisant des semi-conducteurs organiques ou des points quantiques pour accroître la sensibilité spectrale dans l'infrarouge à ondes courtes (SWIR). Cette nouvelle technologie, actuellement dominée par les coûteux capteurs InGaAs, promet une baisse de prix significative et, par conséquent, l'adoption de l'imagerie SWIR pour de nouvelles applications telles que les véhicules autonomes.
Capteurs au silicium à gamme étendue : Compte tenu du prix élevé des capteurs InGaAs, il existe une forte incitation à développer des alternatives beaucoup moins coûteuses capables de détecter la lumière dans la partie inférieure du spectre infrarouge à ondes courtes (SWIR). Ces capteurs SWIR pourraient être utilisés dans les véhicules pour améliorer la visibilité par temps de brouillard et de poussière en réduisant la diffusion.
Photodétecteurs à couches minces : la détection de la lumière sur une large surface, plutôt que dans un seul petit détecteur, est particulièrement avantageuse pour l’acquisition de données biométriques et, si elle est flexible, pour l’imagerie transcutanée. De nouvelles approches utilisant des semi-conducteurs déposés en solution offrent une solution prometteuse pour la production de photodétecteurs conformes de grande surface, destinés à des applications telles que la reconnaissance d’empreintes digitales sous écran.
Vision événementielle – Les véhicules autonomes, les drones et les applications industrielles à grande vitesse nécessitent une détection d'images à haute résolution temporelle. Or, avec l'imagerie conventionnelle par images fixes, cette haute résolution temporelle génère d'importantes quantités de données, exigeant un traitement informatique intensif. La vision événementielle est une nouvelle méthode d'acquisition d'informations optiques qui combine une résolution temporelle plus élevée pour les régions d'image évoluant rapidement avec des besoins considérablement réduits en termes de transfert et de post-traitement des données.
Résumé
En résumé, l'adoption croissante de la vision industrielle offre une formidable opportunité aux nouvelles technologies de détection d'images, capables de dépasser les capacités des capteurs CMOS conventionnels.
