Etude de structures micro-optique pour la fonctionnalisation d’imageur infrarouge non refroidie // Development of micro-optic strcture for uncooled infrared imaging sensor

Initialement développé pour des applications de défense et de surveillance, l’usage des imageurs thermiques se généralise depuis plusieurs années à des applications grand public telles que la thermographie, le contrôle industriel de point chaud ou encore la domotique. Son usage ne requérant ni source ni éclairage ambiant, cela en fait une modalité de choix pour le développement de véhicules plus sécuritaires voir autonomes. A la différence des imageurs visibles, les imageurs thermiques ne disposent pas aujourd’hui de fonctions optiques embarquées au plus proche des pixels.
Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’ajout d’une fonction de triage angulaire à faible résolution permettant de discriminer la direction principale de provenance du flux infrarouge incident. Cette information est pertinente pour alimenter des algorithmes de traitement d’images permettant une mise au point automatique plus rapide, une meilleure segmentation des images mais également une estimation de distances. Pour réaliser une telle fonction, un réseau de micro-optiques construites à l’échelle d’un groupe de quelques pixels doit être dimensionné et réalisé. Deux approches concurrentielles à base microlentilles réfractives ou de méta-surfaces sont envisagées à ce stade. En tant que doctorant, votre rôle consistera à :
- Etablir les spécifications préliminaires de ces microlentilles
- Concevoir ces micro-optiques à l’aide de simulation numérique et prédire leur performance
- Suivre la fabrication de ces micro-optiques en salle blanche
- Caractériser ces micro-optiques sur un banc laser dédié et réaliser une preuve de principe en couplant ces dernières avec un imageur infrarouge.

Pour mener à bien votre thèse, vous serez pleinement intégré au sein du Laboratoire d'Imagerie Thermique et THz (LI2T) qui développe, réalise et caractérise des technologies d'imageurs à base de micro-bolomètres.

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In this thesis, we aim to incorporate a low-resolution angular sorting function capable of discerning the primary direction of incident infrared flux. This information is crucial for enhancing image processing algorithms, thereby facilitating faster automatic focusing, improved image segmentation, and more accurate depth estimation.
To achieve this functionality, a micro-optics network at pixel level must be designed and realised. At present, we are considering two competitive approaches: refractive microlenses and meta-surfaces. As a PhD student, your responsibilities will include:

?- Establishing the preliminary specifications for these microlenses
?- Designing the micro-optics using numerical simulation and predicting their performance
?- Overseeing the manufacturing of these micro-optics in a clean room environment
?- Characterising the micro-optics on a dedicated laser bench and performing a proof of concept by coupling them with an infrared imager

You will be fully integrated into the Laboratory of Thermal and THz Imaging of the CEA Leti which develops, realizes, and characterizes imaging technologies based on micro-bolometers.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Optronique (LETI)
Service : Service des Composants pour l’Imagerie
Laboratoire : Laboratoire d’Imagerie thermique et THz
Date de début souhaitée : 01-11-2025

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Optronique (LETI)
Service : Service des Composants pour l’Imagerie

Ingenieur en optique