Des innovations prometteuses dans les capteurs d'images émergents, discutées par IDTechEx

Dr Isabel Al-Dhahir
Des innovations prometteuses dans les capteurs d'images émergents, discutées par IDTechEx
Le nouveau rapport d'IDTechEx, "Technologies émergentes de capteurs d'image 2023-2033 : applications et marchés", explore une gamme variée de technologies de détection d'images capables de résolutions et de détection de longueurs d'onde bien au-delà de ce qui est actuellement réalisable. Nombre de ces technologies émergentes devraient faire des vagues dans de nombreux secteurs, notamment les soins de santé, la biométrie, la conduite autonome, l'agriculture, la détection chimique et l'inspection des aliments, entre autres. IDTechEx prévoit que l'importance croissante des technologies autonomes conduira le marché des capteurs d'images émergents à plus de 500 millions de dollars US d'ici 2033.
 
Technologies couvertes par le rapport IDTechEx "Technologies émergentes de capteurs d'image 2023-2033 : applications et marchés". Source : IDTechEx
 
Élargissement de la gamme spectrale
 
Les détecteurs CMOS conventionnels pour la lumière visible sont très répandus dans les domaines de la robotique, de l'inspection d'images industrielles et de l'électronique grand public. Cependant, il existe de nombreuses possibilités pour des capteurs d'images plus complexes qui offrent des capacités allant au-delà de la simple acquisition des valeurs d'intensité rouge, verte et bleue (RVB). Des efforts considérables sont actuellement consacrés au développement de nouvelles technologies de capteurs d'images capables de détecter des aspects de la lumière au-delà du domaine visible, dans la gamme des infrarouges à ondes courtes (SWIR, 1000 nm - 2000 nm). L'extension de la détection des longueurs d'onde dans la gamme SWIR présente de nombreux avantages car elle permet de différencier des objets et des matériaux qui semblent visuellement similaires ou identiques dans la gamme visible. Cela améliore considérablement la précision de la reconnaissance et ouvre la voie à une détection d'images plus efficace et plus fonctionnelle.
 
Une tendance particulièrement importante est le développement d'alternatives beaucoup moins chères aux capteurs InGaAs très coûteux pour l'imagerie dans la région spectrale de l'infrarouge à ondes courtes (SWIR, 1000 - 2000 nm), ce qui ouvrira cette capacité à une gamme d'applications beaucoup plus large. Il s'agit notamment des véhicules autonomes, dans lesquels l'imagerie dans l'infrarouge à ondes courtes permet de distinguer des objets et des matériaux qui semblent similaires dans le spectre visible, tout en réduisant la diffusion de la poussière et du brouillard.
 
Il existe plusieurs technologies SWIR non-InGaAs émergentes et compétitives. Il s'agit notamment des capteurs d'images hybrides, dans lesquels une couche mince supplémentaire absorbant la lumière, composée de semi-conducteurs organiques ou de points quantiques, est placée au-dessus d'un circuit de lecture CMOS afin d'augmenter la plage de détection des longueurs d'onde dans la région SWIR. Une autre technologie est le silicium à portée étendue, où les propriétés du silicium sont modifiées pour étendre la plage d'absorption au-delà des limites de sa bande interdite. Actuellement dominées par les coûteux capteurs InGaAs, ces nouvelles approches promettent une réduction substantielle des prix, ce qui devrait encourager l'adoption de l'imagerie SWIR pour de nouvelles applications telles que les véhicules autonomes.
 
Nouvelles capacités offertes par les capteurs d'image émergents
 
Outre l'imagerie sur une gamme spectrale plus large, d'autres innovations incluent l'imagerie sur une plus grande surface, l'acquisition de données spectrales à chaque pixel et l'augmentation simultanée de la résolution temporelle et de la gamme dynamique. Dans ce domaine, la vision basée sur les événements est une technologie prometteuse. Avec l'imagerie conventionnelle basée sur les images, une haute résolution temporelle produit de grandes quantités de données qui nécessitent un traitement intensif en termes de calcul. La vision événementielle résout ce problème en présentant une toute nouvelle façon de penser à l'obtention d'informations optiques, dans laquelle chaque pixel du capteur rapporte des horodatages qui correspondent à des changements d'intensité. Ainsi, la vision basée sur les événements peut combiner une plus grande résolution temporelle des régions de l'image qui changent rapidement avec un transfert de données et des exigences de traitement ultérieurs beaucoup plus faibles.
 
Une autre innovation prometteuse est la miniaturisation et la conformité croissantes de la technologie des capteurs, ce qui rend plus facile que jamais l'intégration d'un capteur dans un bras robotique, une machine d'inspection industrielle ou un appareil électronique grand public. Ce sont là des applications que vise le marché florissant des spectromètres miniaturisés. Stimulés par la croissance de l'électronique intelligente et des appareils de l'Internet des objets, les spectromètres miniaturisés à faible coût deviennent de plus en plus pertinents dans différents secteurs. La complexité et la fonctionnalisation des capteurs de lumière visible standard peuvent être considérablement améliorées par l'intégration de spectromètres miniaturisés qui peuvent détecter de la région visible à la région SWIR du spectre avec une haute résolution spectrale. Le futur imaginé par les chercheurs de Fraunhofer est un spectromètre pesant seulement 1 gramme et coûtant un seul dollar. Les spectromètres miniaturisés devraient offrir des solutions peu coûteuses pour améliorer l'efficacité autonome grâce à une meilleure différenciation des matériaux, des objets et des couleurs.
 
Les questions clés auxquelles répond le rapport IDTechEx "Technologies émergentes de capteurs d'image 2023-2033 : applications et marchés" comprend
  • × quel niveau de préparation technologique se trouvent ces technologies émergentes de détection d'images ?
  • Quelles technologies perturbatrices se profilent à l'horizon ?
  • Quelles sont les entreprises qui explorent les technologies émergentes de détection d'images ?
  • Quelles sont les applications qui devraient en bénéficier le plus ?
  • Comment l'autonomie peut-elle être améliorée par les capteurs d'images ?
  • Quelles sont les difficultés de commercialisation de ces technologies émergentes ?
 
IDTechEx possède 20 ans d'expertise dans le domaine des technologies émergentes, notamment les capteurs d'images, les matériaux à couche mince et les semi-conducteurs. Nos analystes ont suivi de près les derniers développements sur les marchés concernés, interrogé les acteurs clés de l'industrie, assisté à des conférences et réalisé des projets de conseil dans ce domaine. Ce rapport examine l'état actuel et les dernières tendances en matière de performances technologiques, de chaîne d'approvisionnement, de savoir-faire de fabrication et de progrès du développement des applications. Il identifie également les principaux défis, la concurrence et les opportunités d'innovation sur le marché des capteurs d'images.
 
Pour en savoir plus sur ce nouveau rapport d'IDTechEx, y compris les pages d'échantillons téléchargeables, veuillez visiter www.IDTechEx.com/ImageSensors.