Historique de l’imagerie rapide
7. L’avenir des caméras à balayage de fente ?
Ces dernières années plusieurs groupes de recherches se sont penchés sur le développement de capteurs imageurs reproduisant le type de fonctionnement d’une caméra à balayage de fente. En effet, la réalisation d’une caméra à balayage de fente conventionnelle est très lourde puisque la fabrication du tube à balayage et des générateurs de signaux hautes tensions sont longs et couteux. L’élaboration d’un circuit intégré relativement peu onéreux reproduisant le fonctionnement de telles caméras avec des performances approchantes est donc très intéressante.
Figure I-20 : Caméra à balayage de fente Optronis
Il existe plusieurs structures capables d’imiter la caméra à balayage de fente dont la plus prometteuse est celle d’un capteur vectoriel. Cette approche consiste en un vecteur de photodétecteurs linéaires représentant directement la fente de la caméra originale. Ces photodétecteurs peuvent être des phototransistors ou encore des photodiodes à effet avalanche. Le photocourant proportionnel à la luminosité incidente sur les photodétecteurs est directement converti par des amplificateurs transimpédances
(TIA) à grande bande passante en un niveau de tension. Ce niveau de tension est ensuite échantillonné et placé dans une capacité de stockage. En échantillonnant le résultat des conversions courant/tension à intervalle de temps régulier dans plusieurs colonnes, il est alors possible Figure I-21 : Architecture d’une caméra à balayage de fente
intégrée vectorielle (Zlatanski, 2015)
de reconstruire l’image vue par le vecteur de photodétecteurs en fonction du temps. On obtient donc une résolution spatiale qui correspond au nombre et à l’espacement entre les photodétecteurs et une résolution temporelle qui correspond au délai présent entre l’échantillonnage de chaque colonne. De tels circuits ont déjà fait leurs preuves et permettent d’atteindre des résolutions inférieures à 500 ps sur une fenêtre temporelle de 20 ns (Zlatanski, 2015).
8. Conclusion
De la première vidéo rapide de Muybridge aux
dernières innovations concernant les caméras à
balayage de fente, l’évolution de l’imagerie rapide a connu une évolution constante tout au long du siècle dernier. Cette spécialité a permis des avancées remarquables dans de nombreux domaines scientifiques et est encore aujourd’hui un outil
privilégié dans l’industrie comme dans la recherche. Concernant l’imagerie à tube, les résolutions temporelles ont été améliorées de quasiment trois ordres de grandeur depuis la réalisation de la première caméra à balayage de fente. Ces caméras jouèrent un rôle primordial dans les années 60 pour le développement des technologies laser en apportant une méthode d’observation directe des évènements ultrarapides. À l’inverse, depuis quelques années, ce sont les lasers femtoseconde qui servent de point de repère pour le développement et le perfectionnement des nouveaux tubes. Les caméras à balayage de fente sont à ce jour les instruments de mesure directe de la lumière les plus
Figure I-23 : Aperçu de l’évolution des systèmes d’imagerie rapide
rapides et leurs applications vont de la spectroscopie résolue en temps, la tomographie optique, à l’étude des plasmas, de la détonique ou encore des systèmes de communication optique.
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