DOMAINE DE L'INVENTION

L'invention a trait au domaine des imageurs détectant un premier type de rayonnement non visible et affichant le rayonnement non visible détecté dans le domaine visible.

ETAT ANTÉRIEUR DE LA TECHNIQUE

II est connu de l'état de la technique des systèmes d'imagerie comportant une matrice d'éléments unitaires de détection d'un rayonnement non visible, un circuit de lecture des tensions ou des courants délivrés par les éléments unitaires de la matrice et un écran affichant une image de la mesure effectuée par la matrice en fonction des tensions ou des courants lus.

II est ainsi possible de citer les caméras thermiques qui comportent, sur le plan focal d'une optique agencée sur la face avant d'un boîtier, une matrice de capteurs sensibles aux infrarouges, par exemple des bolomètres, ainsi qu'un écran LCD agencé sur la face arrière du boîtier et affichant une image visible de la scène infrarouge détectée par la matrice de bolomètres.

Toutefois, de telles caméras sont plus encombrantes et plus coûteuses dans la mesure la matrice sensible et l'écran sont conçus dans des organes différents.

EXPOSE DE L ' INVENTION

Le but de la présente invention est de proposer un imageur compact.

A cet effet, l'invention a pour objet un imageur comportant : " des éléments unitaires de détection d'un rayonnement non visible ;

• un convertisseur apte à convertir les signaux délivrés par les éléments unitaires de détection en signaux de commande d'afficheur ; et

• des éléments unitaires d'affichage aptes à former une image visible en fonction des signaux de commande délivrés par le convertisseur.

Selon l'invention cet imageur est caractérisé en ce qu'il comporte une plaque mince, les éléments unitaires de détection étant agencés sur une face avant de celle-ci, et les éléments unitaires d'affichage formant ladite image sur ou en direction de la face arrière de la plaque mince. En d'autres termes, l'imageur est formé d'une plaque mince sensible sur sa face avant dans un domaine de longueurs d'onde autre que le visible et éclairante sur sa face arrière dans le domaine visible. La plaque mince, formant par exemple la couche de substrat utilisée pour fabriquer les éléments de conversion, présente une épaisseur inférieure au millimètre. Elle peut ainsi être utilisée dans des systèmes d'imagerie compacts.

Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, l'imageur comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : " le convertisseur comprend des éléments unitaires de conversion, formant, avec les éléments unitaires de détection et les éléments unitaires d'affichage, des cellules élémentaires de détection/affichage indépendantes d'au moins un élément unitaire de détection, d'un élément unitaire de conversion et d'au moins un élément unitaire d'affichage ; " chaque élément unitaire de détection comporte une membrane bolométrique suspendue au dessus de la face avant de la plaque mince au moyen de bras de soutien ;

• chaque élément unitaire d'affichage est agencé sous ou à côté d'un élément unitaire de détection associé et est dirigé vers la face arrière de la plaque mince, et une ouverture est aménagée depuis la face arrière de la plaque mince jusqu'à l'élément unitaire d'affichage ;

• cette ouverture s'évase vers la face arrière de la plaque mince ;

• l'élément unitaire d'affichage comporte un élément réflecteur positionné derrière lui

" la plaque mince, dans laquelle sont agencés les éléments unitaire de conversion et sur laquelle sont agencés les éléments unitaires de détection, comprend au moins une connexion électrique traversantes entre chaque élément unitaire de conversion et la face arrière ;

• la plaque mince comporte sur sa face arrière une seconde couche comprenant les éléments unitaires d'affichage ;

• l'imageur comporte en outre une seconde plaque au moins partiellement transparente au rayonnement visible reportée sur la face arrière de la première plaque ; ladite seconde plaque étant hybridée à la première pour connecter les éléments unitaires d'affichage aux connexions traversantes de celle-ci ; " chaque élément unitaire d'affichage comporte une diode électroluminescente ;

• l'assemblage des cellules élémentaires de détection/affichage forme un assemblage biface circulaire. • les cellules élémentaires de détection/affichage sont disposées selon un réseau triangulé équilatéral.

• les cellules élémentaires de détection/affichage présentent chacune une forme rectangulaire ayant un rapport de dimensions sensiblement égal à v3/ 2.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en relation avec les dessins annexés, dans lesquels des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues, et dans lesquels :

- la figure 1 est un premier mode de réalisation d'un imageur thermique selon l'invention ;

- la figure 2 est un deuxième mode de réalisation d'un imageur thermique selon l'invention ;

- la figure 3 est un troisième mode de réalisation d'un imageur thermique selon l'invention ;

- la figure 4 présente un assemblage de forme circulaire de cellules élémentaires dans un imageur selon l'invention ; et - la figure 5 présente un assemblage de cellules élémentaires selon un réseau triangulé équilatéral dans un imageur selon l'invention.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION

Sur la figure 1, un imageur thermique 10 selon un premier mode de réalisation comporte une couche de silicium 12 sur une face avant 14 de laquelle sont suspendues des membranes bolométriques 16 au moyen de bras de soutien 18.

L' imageur 10 comprend également un circuit 20 de lecture et de conversion, formé dans la couche de silicium 12 sous l'emprise de chaque membrane bolométrique 14. Ce circuit 20 « lit » réchauffement de la membrane 16 induit par le rayonnement infrarouge qui la frappe et convertit cette lecture en un signal de commande électrique qui est l'image du rayonnement infrarouge incident sur la membrane bolométrique 16.

Une connexion électrique traversante 22 est par ailleurs prévue pour chaque circuit 20 de lecture et de conversion et connecte électriquement celui-ci à une face arrière 24 de la couche de silicium 12. Enfin, l'imageur 10 comprend une couche d'affichage 26 dans laquelle sont formées, sur une face arrière 28 de celle-ci, des diodes électroluminescentes 30. Des connexions électriques traversantes 32 connectent électriquement les diodes 30 à une face avant 34 de la couche d'affichage 26, et cette dernière est hybridée sur la face arrière 24 de la couche de silicium 12 au moyen de billes de brasure 36.

L'agencement des diodes électroluminescentes 30 est tel qu'une fois les deux couches 12 et 26 hybridées, une diode électroluminescente 30 se trouve au droit d'une membrane bolométrique 16 et est connectée au circuit 20 de lecture et de conversion correspondant via les connexions électriques traversantes 22, 32.

Chaque diode électroluminescente 30 émet ainsi un rayonnement visible en fonction du signal électrique de commande délivré par le circuit 20 de lecture et de conversion correspondant. Une conversion du rayonnement infrarouge détecté par la membrane bolométrique 16 dans le domaine visible est ainsi réalisée.

En variante, la couche d'affichage 26, plutôt que d'être hybridées sous la couche de silicium 12, est directement fabriquée sur la face arrière 24 de celle-ci.

Un imageur thermique 40 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 2 diffère du premier mode de réalisation de la figure 1 par l'agencement de l'affichage.

Dans ce deuxième mode de réalisation, les diodes électroluminescentes 30 sont formées dans la couche de silicium 12 sous les membranes bolométriques suspendues 16 ou à coté d'elles et éclairent vers la face arrière 24 de la couche de silicium 12.

Des ouvertures 42 sont par ailleurs formées dans la couche 12 depuis la face arrière 24 de celle-ci et débouchent sur les diodes 30. De préférence, les ouvertures 42 ont des sections circulaires et s'évasent vers la face arrière 24 de manière à obtenir un un certain angle de visibilité.

Un imageur thermique 50 selon un troisième mode de réalisation illustré à la figure 3 diffère de celui illustré à la figure 2 en ce que la portion de silicium séparant les diodes 30 de la face arrière 24 de la couche 12 est amincie, et en ce qu'une couche de verre 52 est reportée, par exemple par collage, sur la face arrière 24. En variante, un réflecteur est agencé derrière chaque diode électroluminescente afin d'accroître la luminosité de chaque points lumineux d'affichage.

On notera à la vue des modes de réalisation illustrés qu'il est ainsi obtenu un imageur thermique biface comportant plaque mince, c'est-à-dire d'une épaisseur inférieure au millimètre, formée d'une ou plusieurs couches, sensible sur une face avant et éclairante sur une face arrière.

Cette plaque comprend un réseau de cellules élémentaires de détection/affichage, chacune de ces cellules élémentaires est formée d'au moins un élément unitaire de détection (dans les exemples ci-dessus, la membrane bolométrique 16 et la partie du circuit 20 réalisant la lecture de celle-ci), d'un élément unitaire de conversion (dans les exemples ci-dessus la portion du circuit 20 réalisant la conversion du signal de lecture en un signal de commande de la diode 30) et d'au moins un élément d'affichage (dans les exemples ci-dessus, la diode électroluminescente 30).

On notera par ailleurs que ces cellules élémentaires de détection/affichage fonctionnent indépendamment les unes des autres et de manière parallèle.

De préférence, pour pouvoir s'organiser selon un réseau triangulé, le rapport des dimensions longueur sur largeur des cellules élémentaires de détection/affichage est sensiblement égal à V3 ^~ /2.

De préférence, les cellules élémentaires de détection/affichage sont assemblées selon une forme circulaire biface 60, dont la face sensible avant 14 de la plaque de silicium 12 sur laquelle sont suspendues les membranes bolométriques 16 est illustrée à la figure 4.

Ainsi, la surface de détection formée des membranes bolométriques 16 couvre au mieux le champ visuel circulaire d'une optique d'entrée d'un système d'imagerie au plan focal de laquelle est positionnée la face avant 14, et la surface d'affichage formée des diodes 30 couvre au mieux le champ visuel à peu près circulaire de l'œil.

De préférence, les cellules élémentaires de détection/affichage sont organisées en un réseau triangulé équilatéral, tel que cela est illustré à la figure 5.

II a été décrit une application particulière de l'invention à un imageur thermique dont les éléments unitaires de détection sont des bolomètres sensibles au rayonnement infrarouge et dont les éléments unitaire d'affichage sont des diodes électroluminescente s . Bien entendu, on comprendra que d'autres types d'éléments de détection unitaires apte à détecter un rayonnement non visible peuvent être utilisés, comme par exemple des photoconducteurs à base de Cadmium- Tellure (CdTe) détectant le rayonnement X ou Gamma.

De même, on comprendra que d'autres types d'éléments d'affichage unitaires aptes à être commandés électriquement à partir d'un signal électrique issu d'un capteur peuvent être utilisés, comme par exemple des afficheurs à base de cristaux liquides.

De même, il a été décrit un agencement dans lequel une cellule élémentaire de détection/affichage comprend un seul élément de détection ou d'affichage. En variante, une cellule élémentaire comprend plusieurs éléments de détection (par exemple pour plusieurs longueurs d'onde) et plusieurs éléments d'affichage (avec des couleurs différentes).