WO2022128337A1 - Filtre angulaire optique - Google Patents

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WO2022128337A1
WO2022128337A1 PCT/EP2021/082404 EP2021082404W WO2022128337A1 WO 2022128337 A1 WO2022128337 A1 WO 2022128337A1 EP 2021082404 W EP2021082404 W EP 2021082404W WO 2022128337 A1 WO2022128337 A1 WO 2022128337A1
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WO
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layer
incidence
filter according
microlenses
radiation
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PCT/EP2021/082404
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Benjamin BOUTHINON
Delphine DESCLOUX
Wilfrid Schwartz
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Isorg
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    • G02B5/286—Interference filters comprising deposited thin solid films having four or fewer layers, e.g. for achieving a colour effect

Definitions

  • TITLE Optical angular filter
  • This description relates to an angular optical filter.
  • an angular filter intended to be used within an optical system, for example, an imaging system or to be used to collimate the rays of a light source, in particular for a directional lighting application by an organic light-emitting diode (OLED), liquid crystal display (LCD) or by a light-emitting diode, possibly coupled to a waveguide or an optical inspection application, for example, for capturing fingerprints or veins.
  • OLED organic light-emitting diode
  • LCD liquid crystal display
  • a light-emitting diode possibly coupled to a waveguide or an optical inspection application, for example, for capturing fingerprints or veins.
  • An angular filter is a device making it possible to filter incident radiation as a function of the incidence of this radiation and thus block the rays whose incidence is greater than a maximum incidence.
  • Angle filters are frequently used in conjunction with image sensors.
  • One embodiment provides an angular filter for an image acquisition device comprising a stack comprising: a layer comprising media of different refractive indices and transparent to said radiation, the layer allowing only the rays of said radiation to pass whose incidences are less than a first maximum incidence; and a matrix of apertures delimited by walls opaque to visible and/or infrared radiation and an array of microlenses, the assembly formed by the array of apertures and the array of microlenses allowing only the rays of said radiation to pass whose incidences are less than a second maximum incidence less than the first maximum incidence.
  • said layer comprises several sub-layers.
  • the refractive index of each sub-layer is different from the refractive index of the sub-layer that it covers by at least 0.15, preferably 0.2.
  • the layer is an interference filter.
  • the layer is a fiber optic panel.
  • the layer comprises a group of optical fibers.
  • the layer comprises a group of parallel optical fibers each surrounded by an opaque material.
  • the layer corresponds to a microstructured layer which can be likened to a photonic crystal, the microstructured layer having a higher resolution than the resolution of the array of microlenses
  • the layer comprises a film of a first material transparent to said radiation through which pillars of a second material transparent to said radiation are arranged in a network.
  • the network of microlenses is located between the matrix and the layer.
  • the layer is located between the network of microlenses and the matrix.
  • the matrix is located between the network of microlenses and the layer.
  • the first maximum incidence which corresponds to the half-width at half the maximum transmittance is less than 10°, preferably less than 4°.
  • the first maximum incidence which corresponds to the half-width at half the maximum transmittance is greater than 15° and less than 60°.
  • the first maximum incidence is less than or equal to 30°.
  • the openings are filled with air, a partial vacuum or a material that is at least partially transparent in the visible and infrared domains.
  • each opening is surmounted by a single microlens; each microlens covers a single aperture; and/or the optical axis of each microlens is aligned with the center of an aperture.
  • One embodiment provides an image acquisition device comprising an angular filter as described above and an image sensor.
  • Figure 1 illustrates an embodiment of an image acquisition system
  • Figure 2 illustrates, in a sectional view, partial and schematic, an embodiment of an image acquisition device comprising an angular filter
  • FIG. 3 represents, by a graph, the transmittance of the angular filter of the device illustrated in FIG. 2 as a function of the incidence of the rays reaching the angular filter;
  • FIG. 4 illustrates, in a partial and schematic sectional view, another embodiment of an image acquisition device comprising an angular filter
  • FIG. 5 illustrates another embodiment of an image acquisition device comprising an angular filter
  • FIG. 6 illustrates, in a partial and schematic sectional view, another embodiment of an image acquisition device comprising an angular filter.
  • the expressions “all the elements”, “all the elements”, “each element”, mean between 95% and 100% of the elements. [0036] Unless otherwise specified, the expression “it comprises only the elements” means that it comprises, at least 90% of the elements, preferably that it comprises at least 95% of the elements.
  • the refractive index of a medium is defined as being the refractive index of the material constituting the medium for the range of wavelengths of the radiation captured by the sensor of pictures.
  • the refractive index is considered to be substantially constant over the range of wavelengths of the useful radiation, for example equal to the average of the refractive index over the range of wavelengths of the radiation picked up by the image sensor .
  • a layer or a film is said to be opaque to radiation when the transmittance of the radiation through the layer or the film is less than 10%.
  • a layer or a film is said to be transparent to radiation when the transmittance of the radiation through the layer or the film is greater than 10%.
  • all the elements of the optical system which are opaque to radiation have a transmittance which is less than half, preferably less than a fifth, more preferably less than a tenth, of the transmittance the weakest of the elements of the optical system transparent to said radiation.
  • the term "useful radiation” is used to refer to the electromagnetic radiation passing through the optical system in operation.
  • optical element of micrometric size refers to an optical element formed on one face of a support whose maximum dimension, measured parallel to said face, is greater than 1 ⁇ m and less than 1 mm.
  • each optical element of micrometric size being able to correspond, for example, to a Fresnel lens of micrometric size, to a micron-sized gradient index lens or to a micron-sized diffraction grating.
  • visible light is electromagnetic radiation, the wavelength of which is between 400 nm and 700 nm, and, in this range, red light is electromagnetic radiation, therefore the wavelength is between 600 nm and 700 nm.
  • Infrared radiation is electromagnetic radiation with a wavelength between 700 nm and 1 mm. In infrared radiation, a distinction is made in particular between near infrared radiation, the wavelength of which is between 700 nm and 1.7 ⁇ m.
  • Figure 1 illustrates an embodiment of an image acquisition system 11.
  • the image acquisition system 11, illustrated in FIG. 1, comprises: an image acquisition device 13 (DEVICE); and a processing unit 15 (PU).
  • DEVICE image acquisition device 13
  • PU processing unit 15
  • the processing unit 15 preferably comprises means for processing the signals supplied by the device 11, not represented in FIG. 1.
  • the processing unit 15 comprises, for example, a microprocessor.
  • the device 13 and the processing unit 15 are preferably connected by a connection 17.
  • the device 13 and the processing unit 15 are, for example, integrated in the same circuit.
  • Figure 2 illustrates, in a sectional view, partial and schematic, an embodiment of an image acquisition device 19 comprising an angular filter.
  • the image acquisition device 19 shown in Figure 2 comprises, from bottom to top in the orientation of the figure: an image sensor 21; and an angular filter 23, covering the image sensor 21.
  • the embodiments of the devices of FIGS. 2 to 4 are represented in space according to a direct orthogonal XYZ frame, the Y axis of the XYZ frame being orthogonal to the upper face of the image sensor. 21.
  • the image sensor 21 comprises an array of photon sensors 25, also called photodetectors.
  • the photodetectors 25 are preferably arranged in matrix form.
  • the photodetectors 25 may be covered with a protective coating, not shown.
  • the photodetectors 25 preferably all have the same structure and the same properties/characteristics. In other words, all the photodetectors 25 are substantially identical except for manufacturing differences.
  • the image sensor 21 further comprises conductive tracks and switching elements, in particular transistors, not shown, allowing the selection of the photodetectors 25.
  • the photodetectors 25 are preferably made of organic materials.
  • the photodetectors 25 are, for example, organic photodiodes (OPD, Organic Photodiode) integrated on a substrate with CMOS transistors (Complementary Metal Oxide Semiconductor, complementary metal oxide semiconductor) or a substrate with thin film transistors (TFT or Thin Film Transistor).
  • CMOS transistors Complementary Metal Oxide Semiconductor, complementary metal oxide semiconductor
  • TFT or Thin Film Transistor The substrate is for example made of silicon, preferably of monocrystalline silicon.
  • the channel, source and drain regions of the TFT transistors are for example made of amorphous silicon (a-Si or amorphous Silicon), of indium, gallium and zinc oxide (IGZO, Indium Gallium Zinc Oxide) or of low temperature polycrystalline silicon (LTPS, Low Temperature Polycrystalline Silicon) .
  • a-Si or amorphous Silicon amorphous silicon
  • IGZO Indium Gallium Zinc Oxide
  • LTPS Low Temperature Polycrystalline Silicon
  • the photodiodes 25 of the image sensor 21 comprise, for example, a mixture of organic semiconductor polymers such as poly (3-hexylthiophene) or poly (3-hexylthiophene-2, 5-diyl), known under the name P3HT, mixed with methyl [6,6]-phenyl-C61-butanoate (N-type semiconductor), known as PCBM.
  • organic semiconductor polymers such as poly (3-hexylthiophene) or poly (3-hexylthiophene-2, 5-diyl
  • P3HT poly (3-hexylthiophene) or poly (3-hexylthiophene-2, 5-diyl
  • P3HT poly (3-hexylthiophene-2, 5-diyl
  • PCBM methyl [6,6]-phenyl-C61-butanoate
  • the photodiodes 25 of the image sensor 21 comprise, for example, small molecules, that is to say molecules having molar masses of less than 500 g/mol, preferably less than 200 g/mol .
  • the photodiodes 25 can be inorganic photodiodes, for example, made from amorphous silicon or crystalline silicon.
  • the photodiodes 25 comprise quantum dots.
  • each photodetector 25 is adapted to detect visible radiation and/or infrared radiation.
  • the angular filter 23 comprises: an array 27 of microlenses 29 of micrometric size, for example plano-convex; a matrix 31 or layer of holes or openings 33 delimited by walls 35 that are opaque (for example, absorbent or reflective) in the visible and/or infrared domains; and a layer 41 comprising media of different refractive indices, the layer 41 only allowing the rays of said radiation to pass whose incidences are less than a first maximum incidence.
  • the array 27 of microlenses 29 is formed on and in contact with a substrate or support 30, the substrate 30 then being interposed between the microlenses 29 and the matrix 31.
  • the substrate 30 can be made of a transparent polymer which does not absorb, at least, the wavelengths considered, here in the visible and/or infrared range.
  • This polymer may in particular be poly (ethylene terephthalate)
  • the thickness of the substrate 30 can vary between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m, preferably between 10 ⁇ m and 100 ⁇ m.
  • the substrate 30 can correspond to a colored filter, to a polarizer, to a half-wave plate or to a quarter-wave plate.
  • the microlenses 29 can be made of silica, of PMMA, of a positive photosensitive resin, of PET, of poly(ethylene naphthalate) (PEN), of COP, of polydimethylsiloxane (PDMS)/silicone, of epoxy resin or in acrylate resin.
  • the microlenses 29 can be formed by creeping blocks of a photosensitive resin.
  • the microlenses 29 can additionally be formed by molding on a layer of PET, PEN, COP, PDMS/silicone, epoxy resin or acrylate resin.
  • the microlenses 29 are converging lenses each having a focal distance f of between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m, preferably between 1 ⁇ m and 70 ⁇ m. According to one embodiment, all the microlenses 29 are substantially identical.
  • the microlenses 29 and the substrate 30 are preferably made of transparent or partially transparent materials, that is to say transparent in part of the spectrum considered for the targeted domain, for example , imaging, over the range of wavelengths corresponding to the wavelengths used when exposing an object to be imaged.
  • the flat faces of the microlenses 29 face the openings 33.
  • the thickness of the walls 35 is called "h".
  • the walls 35 are, for example, opaque to the radiation detected by the photodetectors 25, for example absorbing and/or reflecting with respect to the radiation detected by the photodetectors 25.
  • the walls 35 absorb and/or reflect in the visible and/or the near infrared and/or the infrared.
  • the walls 35 are, for example, opaque to wavelengths between 400 nm and 600 nm, used for imaging (eg biometrics and fingerprint imaging).
  • the upper face of the layer 31 is called the face of the layer 31 located at the interface between the layer 31 and the substrate 30. Also called the lower face of the layer 31, the face of the layer 31 located opposite the upper face.
  • each opening 33 can be square, rectangular or funnel-shaped.
  • Each opening 33 seen from above (that is to say in the XZ plane), can have a circular, oval or polygonal shape, for example triangular, square, rectangular or trapezoidal.
  • Each opening 33 viewed from above, has a preferably circular shape.
  • the width of an opening 33 is defined as the characteristic dimension of the opening 33 in the plane XZ. For example, for an opening 33 having a square cross-section in the XZ plane, the width corresponds to the dimension of one side and for an opening 33 having a circular cross-section in the XZ plane, the width corresponds to the diameter of the opening 33.
  • the width of the openings 33, at the level of the upper face of the layer 31, is greater than the width of the openings 33, at the level of the lower face of the layer 31.
  • the center of an opening 33 is called the point situated at the intersection of the axis of symmetry of the openings 33 and of the lower face of the layer 31.
  • the center of each opening 33 is located on the axis of revolution of the opening 33.
  • the openings 33 are arranged in rows and in columns.
  • the openings 33 can all have substantially the same dimensions.
  • the width of the openings 33 at the interface with the substrate or the microlenses 29 is called “wl” and the width of the openings 33 at the interface with the layer 37 is called “w2".
  • wl The width of the openings 33 at the interface with the substrate or the microlenses 29
  • w2 the width of the openings 33 at the interface with the layer 37
  • Each aperture 33 is preferably associated with a single microlens 29.
  • the optical axes of the microlenses 29 are preferably aligned with the centers of the openings 33 of the matrix 31.
  • the diameter of the microlenses 29 is preferably greater than the maximum width (measured perpendicular to the optical axes) of the openings 33.
  • the pitch p can be between 5 ⁇ m and 100 ⁇ m, for example equal to approximately 15 ⁇ m.
  • the height h can be between 1 ⁇ m and 1 mm, preferably be between 12 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • the width wl can preferably be between 5 ⁇ m and 100 ⁇ m, for example be equal to about 10 ⁇ m.
  • the width w2 can preferably be between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m, for example be equal to about 2 ⁇ m.
  • each photodetector 25 is associated with four openings 33 (each photodetector 25 is for example associated with two openings 33 along the X axis and two openings 33 along the Z axis) .
  • the resolution of the angular filter 23 may be more than four times greater than the resolution of the image sensor 21. In other words, in practice, there may be more than four times as many apertures 33 as photodetectors. 25, for example eight times more.
  • the structure associating the array 27 of microlenses 29 and the matrix 31 is adapted to filter the incident radiation according to the incidence of the radiation relative to the optical axes of the microlenses 29 of the array 27, which, in FIG. 2, are parallel to the Y axis.
  • the structure associating the array 27 of microlenses 29 and the matrix 31 is adapted to block at least the majority, preferably substantially all of the rays of the incident radiation whose respective incidences with respect to the optical axes of the microlenses 29 of the filter 23 are greater than a second maximum incidence, less than the first maximum incidence.
  • This structure is adapted to allow only rays to pass whose incidence relative to the optical axes of the microlenses 29 is lower than the second maximum incidence.
  • the structure only lets through incident rays having an incidence of less than 45°, preferably less than 30°, more preferably less than 10°, even more preferably less than 4°, for example of the order of 3 .5°.
  • the openings 33 are, for example, filled with air, with a partial vacuum or with a material that is at least partially transparent in the visible and infrared domains.
  • the material filling the openings 33 preferably forms a layer 37 on the lower face of the matrix 31 so as to cover the walls 35 and planarize said lower face of the matrix 31.
  • the microlenses 29 are preferably covered by a layer 39 of planarization.
  • Layer 39 is made of a material that is at least partially transparent in the visible and infrared domains.
  • the layer 39 has a refractive index lower than the refractive index of the material constituting the microlenses 29.
  • layer 41 is located above array 27 of microlenses 29. More specifically, layer 41 is located on the upper face of layer 39.
  • the layer 41 is adapted to filter the incident radiation as a function of the incidence of the radiation with respect to the Y axis.
  • the layer 41 is adapted to only let through rays having an incidence lower than the first maximum incidence. .
  • layer 41 is adapted to allow only rays to pass, arriving on the upper face of layer 41, having an incidence less than the first maximum incidence.
  • the first maximum incidence is preferably greater than 15°.
  • the first maximum incidence is preferably less than 60°, preferably less than or equal to 30°.
  • the structure comprising the network 27 of microlenses 29 and the matrix 31 of openings 33 theoretically makes it possible to block all the rays whose incidence is greater than the second maximum incidence.
  • certain rays of incidence greater than the second maximum incidence nevertheless manage to cross the matrix 31.
  • This phenomenon is called optical crosstalk or parasitic coupling and can lead to a drop in the resolution of the photodetectors 25 or in the contrast of the image obtained.
  • the purpose of the layer 41 is to block the rays of incidence greater than the second maximum incidence and which could cause optical crosstalk.
  • layer 41 is composed of a stack of several successive sub-layers, four successive sub-layers 411, 413, 415, 417 being represented by way of example in FIG. 2.
  • Underlayer 417 is preferably located on layer 39 and in contact with layer 39. Underlayer 417 preferably covers all of layer 39.
  • Underlayer 415 covers the upper face of the sub-layer 417.
  • the sub-layer 415 is covered by the sub-layer 413 which is itself covered by the layer 411.
  • the sub-layers 411, 413, 415 and 417 have, for example, the same thicknesses.
  • the sub-layers 411, 413, 415 and 417 preferably have different thicknesses.
  • layer 41 comprises a stack of four sub-layers.
  • the layer 41 can be composed of a stack of a number of sublayers different from four. By way of example, the number of sub-layers can be two.
  • the refractive indices of two successive sub-layers are preferably different, for example by at least 0.15, preferably by at least 0.2.
  • the lower sub-layer that is to say the sub-layer closest to the sensor 21
  • the refractive index of the upper sub-layer that is to say the sub-layer farthest from the sensor 21.
  • the refractive index of the sub-layer 411 is greater by 0.15, preferably 0.2, compared to the refractive index of the sub-layer 413.
  • the refractive index of the sub-layer 413 is greater by 0.15, preferably 0.2, compared to the refractive index of the sub-layer 415.
  • the refractive index of the sub-layer 415 is 0.15, preferably 0.2, higher than the refractive index of the sub-layer 417.
  • the filtering function described above by layer 41 with a multilayer structure can be obtained by combining a single layer covering layer 39.
  • This single layer then has a higher refractive index at least 0.15, preferably at least 0.2, relative to the refractive index of layer 39.
  • the sub-layers 411, 413, 415 and 417 are preferably made of different materials.
  • the sub-layers 411, 413, 415 and 417 can, for example, be composed of the same chemical compounds in different proportions, have decreasing refractive indices from layer 411 to layer 417 in order to deflect the rays.
  • layer 41 is composed of several sub-layers made alternately based on silicon nitride (S13N4) and air or a polymer such as polyethylene terephthalate (PET).
  • Layer 41 has, for example, a thickness comprised between 10 nm and 10 ⁇ m, preferably between 50 nm and 1 ⁇ m.
  • the layer 41 is preferably transparent to the wavelengths of the application considered.
  • the filtering comes from the fact that the layer 41 reflects the rays whose incidence is greater than the first maximum incidence. More precisely, with each change of layer, the medium of propagation of the light rays changes. The rays are then, in contact with the interface formed by the interface between the two successive layers, partly refracted and partly reflected. At the output of layer 41, there are almost no more rays whose incidence is greater than the first maximum incidence. In other words, layer 41 is optimized to guarantee maximum transmittance for rays having an incidence less than the first maximum incidence.
  • the radiation incident on device 19 comprises: rays 43 of zero incidence with respect to layer 41 (that is to say perpendicular to the upper face of layer 41); rays 45 of incidence a with respect to layer 41, strictly greater than 0° and less than or equal to the first maximum incidence, for example, approximately 30°, the rays 45 having, after passing through layer 41, an angle of attack ⁇ 21, strictly less than the second maximum angle of attack, for example approximately 4°; rays 47 of incidence p with respect to layer 41, strictly greater than a and less than or equal to the first maximum incidence, for example, approximately 30°, the rays 47 having, after passing through layer 41, an incidence P22, greater than or equal to the second maximum angle of attack, for example approximately 4°; and rays 49 of incidence y with respect to layer 41, greater than the first maximum incidence.
  • the rays 45 and 47 are represented in the layer 41 by dotted lines which represent only the direction resulting from these rays at the exit from the layer 41. In reality, the rays 45 and 47 are refracted at each change of sub-layers of layer 41 as shown for spokes 49.
  • each ray 43 passes through layer 41 and array 27 of microlenses 29 emerging from one of microlenses 29 with an angle S22 so as to pass through the image focus of said microlens 29.
  • the image focus of each microlens 29 is located on the underside of the matrix 31 of apertures 33, at the center of the aperture 33 with which the microlens 29 is associated. Neither the layer 41 nor the structure associating the array 27 of microlenses 29 and the matrix 31 blocks the rays 43.
  • Each ray 43 is therefore picked up by the image sensor 21 and more precisely by the photodetector 25 underlying the microlens 29 traversed by spoke 43.
  • each spoke 45 passes through layer 41 to come out with an angle “21-
  • the layer 41 does not block the rays 45 whose incidence is less than the first maximum incidence.
  • the structure associating the network 27 of microlenses 29 and the matrix 31 does not block the rays 45 because these arrive on the microlenses 29 with an incidence strictly lower than the second maximum incidence.
  • Each ray 45 is therefore picked up by the image sensor 21 and more precisely by the photodetector 25 underlying the microlens 29 through which the ray 45 passes.
  • each ray 47 crosses the layer 41 to come out with an angle P22 •
  • the layer 41 does not block the rays 47 whose incidence is less than the first maximum incidence.
  • the structure associating the network 27 of microlenses 29 and the matrix 31 blocks the rays 47 because these arrive on the microlenses 29 with an incidence greater than or equal to the second maximum incidence. The rays 47 are therefore not picked up by the image sensor 21.
  • all the rays 49 having incidences greater than the first maximum incidence are reflected by the accumulation of the sub-layers of the layer 41.
  • the rays 49 arrive on the upper face of layer 41, more precisely the upper face of sub-layer 411, with an incidence greater than the first maximum incidence.
  • a part 49' of the rays 49 is reflected and the other part 491 of the rays 49 engages in the sub-layer 411 with an angle Y211-
  • the rays 491 arrive on the upper face of the sub-layer 413.
  • the rays 493 are divided into a reflected part 493' and a refracted part 495 (the rays 495 having an angle Y215 with the rays 213).
  • the rays 495 are split into a reflected portion 495' and a refracted portion 497 (the rays 497 having an angle Y217 with the rays 215).
  • the rays 497, in contact with the layer 39, are mostly reflected (rays 497').
  • the rays 497 are not all reflected and residues of rays 497 propagate, at the output of the layer 41, in the layer 39. These are deflected by the layer 39 and blocked by the association of the microlenses 29 and of the matrix 31 because they arrive at the surface of the microlenses 29 with an incidence much greater than the first incidence.
  • the rays 49 therefore do not reach the photodetectors 25.
  • the image sensor 21 At the output of the angular filter 23, the image sensor 21 only captures the rays 43 and 45.
  • no opaque layer extends above layer 41.
  • the layer 41 comprises only transparent materials which, here again, makes it possible to maximize the useful surface for collecting light by the angular filter.
  • FIG. 3 represents, by a graph, the transmittance of the angular filter 23 of the device illustrated in FIG. 2 as a function of the incidence of the rays reaching the angular filter 23.
  • FIG. 3 illustrates three curves 70, 71 and 73 each representing the normalized transmittance (Transmission) of the rays in different parts of the angular filter 23 as a function of the incidence of said rays (Angles (°)).
  • the graph illustrated in FIG. 3 comprises: a curve 70 corresponding to the transmittance of the rays passing through the structure associating the array 27 of microlenses 29 and the matrix 31; a curve 71 corresponding to the transmittance of the rays passing through the layer 41; and a curve 73 corresponding to the transmittance of the rays passing through the assembly of the angular filter 23 as illustrated in FIG. 2.
  • the association of the network of microlenses 29 and the matrix 31, respectively the matrix 41 does not make it possible to block clearly the rays whose incidence is greater than the second maximum incidence, respectively the first maximum impact.
  • blocking value that is to say the second maximum incidence, respectively the first maximum incidence, as being the half-width at half of the maximum transmittance or half-width at half-height of the curve 70, respectively the curve 71. That is to say that the rays whose incidence is equal to this value are blocked at 50%, the rays whose incidence is greater than this value are mostly unblocked and the rays whose incidence is lower than this value are oritarily blocked by the association of the network of microlenses and the first matrix 31, respectively by the second matrix 41.
  • the half-width at half-height of the curve 70 or half-width at half the maximum transmittance of the assembly formed by the array 27 of microlenses 29 and the matrix 31 (HWHM : Half Width High Maximum) is equal to about 3.5° and the half-width at half-height of curve 71 or half-width at half the maximum transmittance of layer 41 is equal to about 20°.
  • the first curve 70 includes two second peaks, called secondary peaks, for incidences of about 25° and -25°.
  • the transmittance of rays having an incidence equal to approximately 25° is approximately equal to 0.05.
  • These secondary peaks correspond to the passage, through the network of microlenses 29 and the matrix 31, of rays having incidences of between about 20° and about 40°, picked up by a photodetector 25 close to the photodetector 25 underlying the microlens 29 or the opening 33 that the ray passes through.
  • the second curve 71 is characteristic of a band pass filter allowing the rays whose incidences are between ⁇ 20° and 20° to pass.
  • the values of curve 73 correspond to a multiplication of the value of curve 70 and the value of curve 71 for the same given incidence.
  • the third curve 73 has, in comparison to curve 70, no secondary peaks.
  • the transmittance of the rays beyond 20° then tends towards 0.
  • Figure 4 illustrates, by a sectional view, partial and schematic, another embodiment of an image acquisition device 51.
  • FIG. 4 illustrates an image acquisition device 51 similar to device 19 illustrated in FIG. 2, except that layer 41 is an interference bandpass filter, that is to say say a filter that only lets through radiation whose wavelengths are within a given range of wavelengths.
  • layer 41 is an interference bandpass filter, that is to say say a filter that only lets through radiation whose wavelengths are within a given range of wavelengths.
  • an interference filter also behaves like an angular filter because of its angular tolerance. That is to say that the cut-off wavelength range depends on the incidence.
  • an interference filter blocks, for each incidence, a different wavelength range.
  • a ray 53 having a wavelength i is blocked (reflected and/or absorbed) if its incidence is greater than an angle 0i while a ray 55 having a wavelength ⁇ 2 is blocked ( reflected and/or absorbed) if its incidence is greater than an angle 02 different from angle 01.
  • layer 41 is formed by stacking several layers of different refractive indices.
  • layer 41 comprises alternating first layers of a first material having a first refractive index and second layers of a second material having a second refractive index different from the first refractive index.
  • layer 41 comprises alternating layers made of magnesium fluoride and layers made of alumina or alternating layers made of tantalum pentoxide and layers made of silicon dioxide.
  • layer 41 comprises an alternation of layers made of one or more of the materials from the list: magnesium fluoride, alumina, tantane pentoxide, silicon dioxide, trititanium pentoxide, hafnium dioxide.
  • Layer 41 may further comprise an alternation of layers made of gold, silver, chromium, nickel or aluminum or one or more of their derivatives. As a variant, layer 41 illustrated in FIG. 4 can be located between array of microlenses 29 and matrix 31 or between matrix 31 and image sensor 21.
  • no opaque layer extends above layer 41.
  • the layer 41 comprises only transparent layers (in materials that are transparent or thin enough to be transparent) which, here again, makes it possible to maximize the useful surface area for collecting light by the angular filter.
  • Figure 5 illustrates another embodiment of an image acquisition device 57.
  • FIG. 5 illustrates an image acquisition device 57 similar to device 19 illustrated in FIG. 2, except that layer 41 is a fiber optic plate (FOP, Fiber Optic Plate).
  • FOP Fiber Optic Plate
  • the layer 41 corresponds to the grouping of several optical fibers joined together and arranged substantially parallel to the Y axis.
  • each optical fiber comprises a core 61 surrounded by a sheath 62.
  • the core is made of a first material having a first refractive index and the sheath is made of a second material having a first index of refraction, the first and second materials being transparent to incident radiation, and the first index being greater than the second index.
  • the spaces between the optical fibers are filled with a black resin 63, preferably absorbent radiation considered.
  • layer 41 includes a black resin 63 used to fill the holes between the optical fibers.
  • the angular selection of the optical fibers is due to the difference in refractive index between the core 61 and the sheath 63 of the fibers.
  • the optical fibers have a numerical aperture which therefore depends on the refractive indices of the core 61 and of the cladding 62.
  • the numerical aperture of the fibers is calculated by the following formula:
  • the maximum incidence depends in particular on the characteristics of the optical fibers, on the thickness of the layer 41.
  • each optical fiber has a substantially cylindrical shape with a circular base.
  • the external diameter of an optical fiber is, for example, between 6 ⁇ m and 25 ⁇ m.
  • layer 41 is located on the upper face of array 27 of microlenses 29 and is, for example, fixed thereto by means of an adhesive.
  • the layer 41 can, as a variant, be located between the microlenses 29 and the matrix 31 or between the matrix 31 and the image sensor 21.
  • no opaque layer extends above layer 41. This makes it possible to maximize the useful area for collecting light by the angular filter.
  • Figure 6 illustrates another embodiment of an image acquisition device 65.
  • FIG. 6 illustrates an image acquisition device 65 similar to the device 19 illustrated in FIG. 2 with the difference that the layer 41 is a structured layer and located between the array of microlenses 29 and the matrix 31.
  • the layer 41 preferably corresponds to a structured layer such as a photonic crystal, that is to say it is a layer of a first material having a first refractive index crossed by pillars 67 extending along the Y axis and arranged in a network, the pillars 67 being made of a second material having a second refractive index different from the first refractive index, the first and second materials being transparent to the incident radiation.
  • a structured layer such as a photonic crystal
  • the pillars 67 have, in FIG. 6, substantially cylindrical shapes, the base of which corresponds to a circle, an ellipse, a square, a rectangle, a parallelogram, a polygon, etc.
  • the pillars 67 have shapes substantially of cones, truncated cones, pyramids, or truncated pyramids.
  • the pillars 67 can, as a variant, have any shape.
  • the properties of the photonic crystal in particular the dimensions of the pillars 67 and the arrangement of the pillars 67 in a network, are chosen so that the combination of the layer 41 and the structure associating the network 27 of microlenses 29 and the matrix 31 d openings 33 completely block the incident rays having an incidence greater than the first maximum incidence.
  • the complete blocking of the incident rays having an incidence greater than the first maximum incidence makes it possible to reduce, or even eliminate, the optical crosstalk.
  • no opaque layer extends above layer 41.
  • the layer 41 comprises only transparent materials which, there Tl again, makes it possible to maximize the useful surface of collection of light by the angular filter

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Abstract

La présente description concerne un filtre angulaire (23) pour dispositif d'acquisition d'images (19) comportant un empilement comprenant : une couche (41) comprenant des milieux d'indices de réfraction différents et transparents audit rayonnement, la couche (41) ne laissant passer que les rayons dudit rayonnement dont les incidences sont inférieures à une première incidence maximale; et une matrice (31) d'ouvertures (33) délimitées par des murs (35) opaques à un rayonnement visible et/ou infrarouge et un réseau (27) de microlentilles (29),l'ensemble formé par la matrice d'ouvertures et le réseau de microlentilles ne laissant passer que les rayons dudit rayonnement dont les incidences sont inférieures à une deuxième incidence maximale inférieure à la première incidence maximale.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Filtre angulaire optique
La présente demande est basée sur, et revendique la priorité de, la demande de brevet français FR2013151 déposée le 14 décembre 2020 et ayant pour titre "Filtre angulaire optique", qui est considérée comme faisant partie intégrante de la présente description dans les limites prévues par la loi.
Domaine technique
[0001] La présente description concerne un filtre optique angulaire .
[0002] Plus particulièrement, la présente description concerne un filtre angulaire destiné à être utilisé au sein d'un système optique, par exemple, un système d'imagerie ou à être utilisé pour collimater les rayons d'une source lumineuse, notamment pour une application d'éclairage directionnel par une diode électroluminescente organique (OLED) , écran à cristaux liquides (LCD) ou par une diode électroluminescente, éventuellement couplée à un guide d'onde ou une application d'inspection optique, par exemple, de capture d'empreintes digitales ou de veines.
Technique antérieure
[0003] Un filtre angulaire est un dispositif permettant de filtrer un rayonnement incident en fonction de l'incidence de ce rayonnement et ainsi bloquer les rayons dont l'incidence est supérieure à une incidence maximale. Les filtres angulaires sont fréquemment utilisés en association avec des capteurs d'images.
Résumé de l'invention
[0004] Il existe un besoin d'améliorer les filtres angulaires connus . [0005] Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des filtres angulaires connus.
[0006] Un mode de réalisation prévoit un filtre angulaire pour dispositif d'acquisition d'images comportant un empilement comprenant : une couche comprenant des milieux d'indices de réfraction différents et transparents audit rayonnement, la couche ne laissant passer que les rayons dudit rayonnement dont les incidences sont inférieures à une première incidence maximale ; et une matrice d'ouvertures délimitées par des murs opaques à un rayonnement visible et/ou infrarouge et un réseau de microlentilles , l'ensemble formé par la matrice d'ouvertures et le réseau de microlentilles ne laissant passer que les rayons dudit rayonnement dont les incidences sont inférieures à une deuxième incidence maximale inférieure à la première incidence maximale.
[0007] Selon un mode de réalisation, ladite couche comprend plusieurs sous-couches.
[0008] Selon un mode de réalisation, l'indice de réfraction de chaque sous-couche est différent de l'indice de réfraction de la sous-couche qu'elle recouvre d'au moins 0,15, de préférence 0,2.
[0009] Selon un mode de réalisation, la couche est un filtre interf érentiel .
[0010] Selon un mode de réalisation, la couche est un panneau de fibres optiques.
[0011] Selon un mode de réalisation, la couche comprend un groupement de fibres optiques. [0012] Selon un mode de réalisation, la couche comprend un groupement de fibres optiques parallèles chacune entourée d'un matériau opaque.
[0013] Selon un mode de réalisation, la couche correspond à une couche microstructurée pouvant s'assimiler à un cristal photonique, la couche microstructurée ayant une résolution plus importante que la résolution du réseau de microlentilles
[0014] Selon un mode de réalisation, la couche comprend un film d'un premier matériau transparent audit rayonnement traversé par des piliers d'un deuxième matériau transparent audit rayonnement agencés en réseau.
[0015] Selon un mode de réalisation, le réseau de microlentilles est situé entre la matrice et la couche.
[0016] Selon un mode de réalisation, la couche est située entre le réseau de microlentilles et la matrice.
[0017] Selon un mode de réalisation, la matrice est située entre le réseau de microlentilles et la couche.
[0018] Selon un mode de réalisation, la première incidence maximale qui correspond à la demi-largeur à la moitié de la transmittance maximale est inférieure à 10°, de préférence inférieure à 4°.
[0019] Selon un mode de réalisation, la première incidence maximale qui correspond à la demi-largeur à la moitié de la transmittance maximale est supérieure à 15° et inférieure à 60° .
[0020] Selon un mode de réalisation, la première incidence maximale est inférieure ou égale à 30°.
[0021] Selon un mode de réalisation, les ouvertures sont remplies d'air, d'un vide partiel ou d'un matériau au moins partiellement transparent dans les domaines du visible et de 1 ' infrarouge . [0022] Selon un mode de réalisation : chaque ouverture est surmontée par une seule microlentille ; chaque microlentille recouvre une seule ouverture ; et/ou l'axe optique de chaque microlentille est aligné avec le centre d'une ouverture.
[0023] Un mode de réalisation prévoit un dispositif d'acquisition d'images comprenant un filtre angulaire tel que décrit ci-avant et un capteur d'images.
Brève description des dessins
[0024] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
[0025] la figure 1 illustre un mode de réalisation d'un système d'acquisition d'images ;
[0026] la figure 2 illustre, par une vue en coupe, partielle et schématique, un mode de réalisation d'un dispositif d'acquisition d'images comprenant un filtre angulaire ;
[0027] la figure 3 représente, par un graphique, la transmittance du filtre angulaire du dispositif illustré en figure 2 en fonction de l'incidence des rayons atteignant le filtre angulaire ;
[0028] la figure 4 illustre, par une vue en coupe, partielle et schématique, un autre mode de réalisation d'un dispositif d'acquisition d'images comprenant un filtre angulaire ;
[0029] la figure 5 illustre un autre mode de réalisation d'un dispositif d'acquisition d'images comprenant un filtre angulaire ; et [0030] la figure 6 illustre, par une vue en coupe, partielle et schématique, un autre mode de réalisation d'un dispositif d'acquisition d'images comprenant un filtre angulaire.
Description des modes de réalisation
[0031] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
[0032] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, la réalisation du capteur d'images et des éléments autres que le filtre angulaire n'a pas été détaillée, les modes de réalisation et les modes de mise en oeuvre décrits étant compatibles avec les réalisations usuelles du capteur et de ces autres éléments.
[0033] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.
[0034] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
[0035] Sauf précision contraire, les expressions "l'ensemble des éléments", "tous les éléments", "chaque élément", signifient entre 95 % et 100 % des éléments. [0036] Sauf précision contraire, l'expression "il comprend uniquement les éléments" signifie qu'il comprend, à au moins 90 % les éléments, de préférence qu'il comprend à au moins 95 % les éléments.
[0037] Pour les besoins de la présente description, l'indice de réfraction d'un milieu est défini comme étant l'indice de réfraction du matériau constitutif du milieu pour la plage de longueurs d'onde du rayonnement capté par le capteur d'images. L'indice de réfraction est considéré sensiblement constant sur la plage de longueurs d'onde du rayonnement utile, par exemple égal à la moyenne de l'indice de réfraction sur la plage de longueurs d'onde du rayonnement capté par le capteur d ' images .
[0038] Dans la suite de la description, sauf précision contraire, une couche ou un film est dit opaque à un rayonnement lorsque la transmittance du rayonnement au travers de la couche ou du film est inférieure à 10 %. Dans la suite de la description, une couche ou un film est dit transparent à un rayonnement lorsque la transmittance du rayonnement au travers de la couche ou du film est supérieure à 10 %. Selon un mode de réalisation, pour un même système optique, tous les éléments du système optique qui sont opaques à un rayonnement ont une transmittance qui est inférieure à la moitié, de préférence inférieure au cinquième, plus préférentiellement inférieure au dixième, de la transmittance la plus faible des éléments du système optique transparents audit rayonnement. Dans la suite de la description, on appelle "rayonnement utile" le rayonnement électromagnétique traversant le système optique en fonctionnement. Dans la suite de la description, on appelle "élément optique de taille micrométrique" un élément optique formé sur une face d'un support dont la dimension maximale, mesurée parallèlement à ladite face, est supérieure à 1 pm et inférieure à 1 mm. [0039] Des modes de réalisation de systèmes optiques vont maintenant être décrits pour des systèmes optiques comprenant une matrice d'éléments optiques à taille micrométrique dans le cas où chaque élément optique à taille micrométrique correspond à une lentille à taille micrométrique, ou microlentille, composée de deux dioptres. Toutefois, il est clair que ces modes de réalisation peuvent également être mis en oeuvre avec d'autres types d'éléments optiques de taille micrométrique, chaque élément optique de taille micrométrique pouvant correspondre, par exemple, à une lentille de Fresnel de taille micrométrique, à une lentille à gradient d'indice de taille micrométrique ou à un réseau de diffraction de taille micrométrique.
[0040] Dans la suite de la description, on appelle lumière visible un rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde est comprise entre 400 nm et 700 nm, et, dans cette plage, lumière rouge un rayonnement électromagnétique donc la longueur d'onde est comprise entre 600 nm et 700 nm. On appelle rayonnement infrarouge un rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde est comprise entre 700 nm et 1 mm. Dans le rayonnement infrarouge, on distingue notamment le rayonnement proche infrarouge dont la longueur d'onde est comprise entre 700 nm et 1,7 pm.
[0041] La figure 1 illustre un mode de réalisation d'un système d'acquisition d'images 11.
[0042] Le système d'acquisition d'images 11, illustré en figure 1, comprend : un dispositif d'acquisition d'images 13 (DEVICE) ; et une unité de traitement 15 (PU) .
[0043] L'unité de traitement 15 comprend, de préférence, des moyens de traitement des signaux fournis par le dispositif 11, non représentés en figure 1. L'unité de traitement 15 comprend, par exemple, un microprocesseur.
[0044] Le dispositif 13 et l'unité de traitement 15 sont, de préférence, reliés par une liaison 17. Le dispositif 13 et l'unité de traitement 15 sont, par exemple, intégrés dans un même circuit.
[0045] La figure 2 illustre, par une vue en coupe, partielle et schématique, un mode de réalisation d'un dispositif d'acquisition d'images 19 comprenant un filtre angulaire.
[0046] Le dispositif d'acquisition d'images 19 représenté en figure 2 comprend, de bas en haut dans l'orientation de la figure : un capteur d'images 21 ; et un filtre angulaire 23, recouvrant le capteur d'images 21.
[0047] Dans la présente description, les modes de réalisation des dispositifs des figures 2 à 4 sont représentés dans l'espace selon un repère XYZ orthogonal direct, l'axe Y du repère XYZ étant orthogonal à la face supérieure du capteur d ' images 21.
[0048] Le capteur d'images 21 comprend une matrice de capteurs de photons 25, également appelés photodétecteurs. Les photodétecteurs 25 sont, de préférence, agencés sous forme matricielle. Les photodétecteurs 25 peuvent être recouverts d'un revêtement de protection non représenté. Les photodétecteurs 25 ont, de préférence, tous la même structure et les mêmes propriétés/caractéristiques . En d'autres termes, tous les photodétecteurs 25 sont sensiblement identiques aux différences de fabrication près. Le capteur d'images 21 comprend, en outre, des pistes conductrices et des éléments de commutation, notamment des transistors, non représentés, permettant la sélection des photodétecteurs 25. [0049] Les photodétecteurs 25 sont, de préférence, réalisés en matériaux organiques. Les photodétecteurs 25 sont, par exemple des photodiodes organiques (OPD, Organic Photodiode) intégrées sur un substrat à transistors CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor, semiconducteur oxyde métal complémentaire) ou un substrat à transistors en couches minces (TFT ou Thin Film Transistor) . Le substrat est par exemple en silicium, de préférence en silicium monocristallin. Les régions de canal, de source et de drain des transistors TFT sont par exemple en silicium amorphe (a-Si ou amorphous Silicon) , en oxyde d'indium, de gallium, et de zinc (IGZO, Indium Gallium Zinc Oxide) ou en silicium polycristallin basse température (LTPS, Low Temperature Polycrystalline Silicon) .
[0050] Les photodiodes 25 du capteur d'images 21 comprennent, par exemple, un mélange de polymères semiconducteurs organiques comme le poly ( 3-hexylthiophène ) ou le poly(3- hexylthiophène-2 , 5-diyl ) , connu sous la dénomination P3HT, mélangé avec le [ 6, 6] -phényl-C61-butanoate de méthyle (semiconducteur de type N) , connu sous la dénomination PCBM.
[0051] Les photodiodes 25 du capteur d'images 21 comprennent, par exemple, des petites molécules, c'est-à-dire des molécules ayant des masses molaires inférieures à 500 g/mol, de préférence, inférieures à 200 g/mol.
[0052] Les photodiodes 25 peuvent être des photodiodes non organiques, par exemple, réalisées à base de silicium amorphe ou de silicium cristallin. A titre d'exemple, les photodiodes 25 comprennent des boites quantiques (quantum dots) .
[0053] Selon un mode de réalisation, chaque photodétecteur 25 est adapté à détecter le rayonnement visible et/ou le rayonnement infrarouge.
[0054] Le filtre angulaire 23 comprend : un réseau 27 de microlentilles 29 de taille micrométrique, par exemple plan-convexes ; une matrice 31 ou couche de trous ou ouvertures 33 délimités par des murs 35 opaques (par exemple, absorbants ou réfléchissants) dans les domaines du visible et/ou de l'infrarouge ; et une couche 41 comprenant des milieux d'indices de réfraction différents, la couche 41 ne laissant passer que les rayons dudit rayonnement dont les incidences sont inférieures à une première incidence maximale.
[0055] Selon un mode de réalisation, le réseau 27 de microlentilles 29 est formé sur et en contact avec un substrat ou support 30 , le substrat 30 étant alors interposé entre les microlentilles 29 et la matrice 31.
[0056] Le substrat 30 peut être en un polymère transparent qui n'absorbe pas, au moins, les longueurs d'onde considérées, ici dans le domaine du visible et/ou de l'infrarouge. Ce polymère peut notamment être du poly ( téréphtalate d'éthylène)
(PET) , poly (métacrylate de méthyle) (PMMA) , polymère d' oléf inecyclique (COP) , polyimide (PI) , polycarbonate (PC) . L'épaisseur du substrat 30 peut varier entre 1 pm et 100 pm, de préférence entre 10 pm et 100 pm. Le substrat 30 peut correspondre à un filtre coloré, à un polariseur, à une lame demi-onde ou à une lame quart d'onde.
[0057] Les microlentilles 29 peuvent être réalisées en silice, en PMMA, en une résine photosensible positive, en PET, en poly (naphtalate d'éthylène) (PEN) , en COP, en polydiméthylsiloxane (PDMS) /silicone, en résine époxy ou en résine acrylate. Les microlentilles 29 peuvent être formées par fluage de blocs d'une résine photosensible. Les microlentilles 29 peuvent, en outre, être formées par moulage sur une couche de PET, de PEN, de COP, de PDMS/silicone, de résine époxy ou de résine acrylate. Les microlentilles 29 sont des lentilles convergentes ayant chacune une distance focale f comprise entre 1 pm et 100 pm, de préférence entre 1 pm et 70 pm. Selon un mode de réalisation, toutes les microlentilles 29 sont sensiblement identiques.
[0058] Selon le présent mode de réalisation, les microlentilles 29 et le substrat 30 sont de préférence réalisés dans des matériaux transparents ou partiellement transparents, c'est-à-dire transparents dans une partie du spectre considéré pour le domaine visé, par exemple, l'imagerie, sur la plage de longueurs d'onde correspondant aux longueurs d'onde utilisées lors de l'exposition d'un objet à imager.
[0059] Les faces planes des microlentilles 29 font face aux ouvertures 33.
[0060] On appelle "h" l'épaisseur des murs 35. Les murs 35 sont, par exemple, opaques au rayonnement détecté par les photodétecteurs 25, par exemple absorbants et/ou réfléchissants par rapport au rayonnement détecté par les photodétecteurs 25. A titre d'exemple, les murs 35 absorbent et/ou réfléchissent dans le visible et/ou le proche infrarouge et/ou l'infrarouge. Les murs 35 sont, par exemple, opaques aux longueurs d'onde comprises entre 400 nm et 600 nm, utilisées pour l'imagerie (par exemple la biométrie et l'imagerie d'empreintes digitales) .
[0061] Dans la présente description, on appelle face supérieure de la couche 31 la face de la couche 31 située à l'interface entre la couche 31 le substrat 30. On appelle, en outre, face inférieure de la couche 31, la face de la couche 31 située à l'opposé de la face supérieure.
[0062] En figure 2, les ouvertures 33 sont représentées avec une section trapézoïdale dans le plan YZ . De façon générale, chaque ouverture 33 peut avoir une forme carrée, rectangulaire ou avoir la forme d'un entonnoir. Chaque ouverture 33, vue de dessus (c'est-à-dire dans le plan XZ) , peut avoir une forme circulaire, ovale ou polygonale, par exemple triangulaire, carrée, rectangulaire ou trapézoïdale. Chaque ouverture 33, vue de dessus, a une forme de préférence circulaire. On définit par largeur d'une ouverture 33 la dimension caractéristique de l'ouverture 33 dans le plan XZ . Par exemple, pour une ouverture 33 ayant une section de forme carrée dans le plan XZ, la largeur correspond à la dimension d'un côté et pour une ouverture 33 ayant une section de forme circulaire dans le plan XZ, la largeur correspond au diamètre de l'ouverture 33. Dans l'exemple représenté, la largeur des ouvertures 33, au niveau de la face supérieure de la couche 31, est supérieure à la largeur des ouvertures 33, au niveau de la face inférieure de la couche 31. De plus, on appelle centre d'une ouverture 33 le point situé à l'intersection de l'axe de symétrie des ouvertures 33 et de la face inférieure de la couche 31. Par exemple, pour des ouvertures 33 circulaires, le centre de chaque ouverture 33 est situé sur l'axe de révolution de l'ouverture 33.
[0063] Selon un mode de réalisation, les ouvertures 33 sont disposées en rangées et en colonnes. Les ouvertures 33 peuvent toutes avoir sensiblement les mêmes dimensions. On appelle "wl" la largeur des ouvertures 33 à l'interface avec le substrat ou les microlentilles 29 et "w2" la largeur des ouvertures 33 à l'interface avec la couche 37. On appelle "p" le pas de répétition des ouvertures 33, c'est-à-dire la distance, selon l'axe X ou l'axe Z, entre les centres de deux ouvertures 33 successives d'une rangée ou d'une colonne.
[0064] Chaque ouverture 33 est, de préférence, associée à une seule microlentille 29. Les axes optiques des microlentilles 29 sont, de préférence, alignés avec les centres des ouvertures 33 de la matrice 31. Le diamètre des microlentilles 29 est, de préférence, supérieur à la largeur maximale (mesurée perpendiculairement aux axes optiques) des ouvertures 33.
[0065] Le pas p peut être compris entre 5 pm et 100 pm, par exemple égal à environ 15 pm. La hauteur h peut être comprise entre 1 pm et 1 mm, de préférence, être comprise entre 12 pm et 20 pm. La largeur wl peut, préférentiellement, être comprise entre 5 pm et 100 pm, par exemple être égale à environ 10 pm. La largeur w2 peut, préférentiellement, être comprise entre 1 pm et 100 pm, par exemple être égale à environ 2 pm.
[0066] Selon le mode de réalisation illustré en figure 2, chaque photodétecteur 25 est associé à quatre ouvertures 33 (chaque photodétecteur 25 est par exemple associé à deux ouvertures 33 selon l'axe X et à deux ouvertures 33 selon l'axe Z) . En pratique, la résolution du filtre angulaire 23 peut être plus de quatre fois supérieure à la résolution du capteur d'images 21. En d'autres termes, en pratique, il peut y avoir plus de quatre fois plus de ouvertures 33 que de photodétecteurs 25, par exemple huit fois plus.
[0067] La structure associant le réseau 27 de microlentilles 29 et la matrice 31 est adaptée à filtrer le rayonnement incident en fonction de l'incidence du rayonnement par rapport aux axes optiques des microlentilles 29 du réseau 27, qui, en figure 2, sont parallèles à l'axe Y. La structure associant le réseau 27 de microlentilles 29 et la matrice 31 est adaptée à bloquer au moins la majorité, de préférence sensiblement la totalité des rayons du rayonnement incident dont les incidences respectives par rapport aux axes optiques des microlentilles 29 du filtre 23 sont supérieures à une deuxième incidence maximale, inférieure à la première incidence maximale. Cette structure est adaptée à ne laisser passer que des rayons dont l'incidence par rapport aux axes optiques des microlentilles 29 est inférieure à la deuxième incidence maximale. Par exemple, la structure ne laisse passer que des rayons incidents ayant une incidence inférieure à 45°, de préférence inférieure à 30°, plus préférentiellement inférieure à 10°, encore plus préférentiellement inférieure à 4°, par exemple de l'ordre de 3,5°.
[0068] Les ouvertures 33 sont, par exemple, remplies d'air, d'un vide partiel ou d'un matériau au moins partiellement transparent dans les domaines du visible et de l'infrarouge. Le matériau de remplissage des ouvertures 33 forme, de préférence, une couche 37 en face inférieure de la matrice 31 de façon à recouvrir les murs 35 et planariser ladite face inférieure de la matrice 31.
[0069] Les microlentilles 29 sont, de préférence, recouvertes par une couche 39 de planarisation . La couche 39 est en un matériau au moins partiellement transparent dans les domaines du visible et de l'infrarouge. A titre d'exemple, la couche 39 a un indice de réfraction inférieur à l'indice de réfraction du matériau constituant les microlentilles 29.
[0070] Selon le mode de réalisation illustré en figure 2, la couche 41 est située au-dessus du réseau 27 de microlentilles 29. Plus précisément, la couche 41 est située sur la face supérieure de la couche 39.
[0071] La couche 41 est adaptée à filtrer le rayonnement incident en fonction de l'incidence du rayonnement par rapport à l'axe Y. La couche 41 est adaptée à ne laisser passer que des rayons ayant une incidence inférieure à la première incidence maximale. En d'autres termes, la couche 41 est adaptée à ne laisser passer que des rayons, arrivant sur la face supérieure de la couche 41, ayant une incidence inférieure à la première incidence maximale. La première incidence maximale est, de préférence, supérieure à 15°. La première incidence maximale est, de préférence, inférieure à 60°, de préférence inférieure ou égale à 30°.
[0072] La structure comprenant le réseau 27 de microlentilles 29 et la matrice 31 d'ouvertures 33 permet théoriquement de bloquer tous les rayons dont l'incidence est supérieure à la deuxième incidence maximale. Toutefois, en pratique, on observe que certains rayons d'incidences supérieures à la deuxième incidence maximale parviennent néanmoins à traverser la matrice 31. Il s'agit de rayons d'incidences supérieures à la deuxième incidence maximale qui atteignent une microlentille 29 et passent par l'ouverture 33 sous-jacente d'une microlentille 29 voisine. Ce phénomène est appelé diaphonie optique (optical crosstalk) ou couplage parasite et peut entraîner une baisse de la résolution des photodétecteurs 25 ou du contraste de l'image obtenue. La couche 41 a pour but de bloquer les rayons d'incidences supérieures à la deuxième incidence maximale et qui pourraient entraîner de la diaphonie optique.
[0073] Selon le mode de réalisation illustré en figure 2, la couche 41 est composée d'un empilement de plusieurs sous- couches successives, quatre sous-couches successives 411, 413, 415, 417 étant représentées à titre d'exemple en figure 2. La sous-couche 417 est, de préférence, située sur la couche 39 et en contact avec la couche 39. La sous-couche 417 recouvre, de préférence, l'ensemble de la couche 39. La sous-couche 415 recouvre la face supérieure de la sous-couche 417. La sous- couche 415 est recouverte par la sous-couche 413 qui est elle- même recouverte par la couche 411. Les sous-couches 411, 413, 415 et 417 ont, par exemple, les mêmes épaisseurs. Les sous- couches 411, 413, 415 et 417 ont, de préférence, des épaisseurs différentes. En figure 2, la couche 41 comprend un empilement de quatre sous-couches. Toutefois, en pratique, la couche 41 peut être composée d'un empilement d'un nombre de sous-couches différent de quatre. A titre d'exemple, le nombre de sous-couches peut être de deux.
[0074] Selon le mode de réalisation illustré en figure 2, les indices de réfraction de deux sous-couches successives sont, de préférence, différents, par exemple d'au moins 0,15, de préférence d'au moins 0,2. De préférence, dans le cas de deux sous-couches successives, la sous-couche inférieure (c'est- à-dire la sous-couche la plus proche du capteur 21) a un indice de réfraction inférieur à l'indice de réfraction de la sous-couche supérieure (c'est-à-dire la sous-couche la plus éloignée du capteur 21) .
[0075] A titre d'exemple, l'indice de réfraction de la sous- couche 411 est supérieur de 0,15, de préférence 0,2, par rapport à l'indice de réfraction de la sous-couche 413. Toujours à titre d'exemple, l'indice de réfraction de la sous- couche 413 est supérieur de 0,15, de préférence 0,2, par rapport à l'indice de réfraction de la sous-couche 415. Toujours à titre d'exemple, l'indice de réfraction de la sous- couche 415 est supérieur de 0,15, de préférence 0,2, par rapport à l'indice de réfraction de la sous-couche 417.
[0076] Selon une variante non représentée, la fonction de filtrage décrite précédemment par la couche 41 avec une structure multicouche peut être obtenue par l'association d'une couche unique recouvrant la couche 39. Cette couche unique a alors un indice de réfraction supérieur d'au moins 0,15, de préférence d'au moins 0,2, par rapport à l'indice de réfraction de la couche 39.
[0077] Les sous-couches 411, 413, 415 et 417 sont, de préférence, réalisées en des matériaux différents. Les sous- couches 411, 413, 415 et 417 peuvent, par exemple, être composées de mêmes composés chimiques dans des proportions différentes, avoir des indices de réfraction décroissant de la couche 411 à la couche 417 afin de dévier les rayons. [0078] A titre d'exemple, la couche 41 est composée de plusieurs sous-couches réalisées alternativement à base de nitrure de silicium (S13N4) et d'air ou d'un polymère tel que le polyéthylène téréphtalate (PET) . La couche 41 a, par exemple, une épaisseur comprise entre 10 nm et 10 pm, de préférence, entre 50 nm et 1 pm.
[0079] La couche 41 est, de préférence, transparente aux longueurs d'onde de l'application considérée.
[0080] Selon le mode de réalisation illustré en figure 2, le filtrage vient du fait que la couche 41 réfléchit les rayons dont l'incidence est supérieure à la première incidence maximale. Plus précisément, à chaque changement de couche, le milieu de propagation des rayons lumineux change. Les rayons sont alors, au contact du dioptre formé par l'interface entre les deux couches successives, en partie réfractés et en partie réfléchis. En sortie de la couche 41, il n'y a quasiment plus de rayons dont l'incidence est supérieure à la première incidence maximale. En d'autres termes, la couche 41 est optimisée pour garantir un maximum de transmittance pour les rayons ayant une incidence inférieure à la première incidence maximale .
[0081] En figure 2, les rayons arrivent sur la face supérieure de la couche 41 et sur les microlentilles 29 avec des incidences différentes. Le rayonnement incident au dispositif 19 comprend : des rayons 43 d'incidence nulle par rapport à la couche 41 (c'est-à-dire perpendiculaires à la face supérieure de la couche 41) ; des rayons 45 d'incidence a par rapport à la couche 41, supérieure strictement à 0° et inférieure ou égale à la première incidence maximale, par exemple, environ 30°, les rayons 45 ayant, après la traversée de la couche 41, une incidence «21, strictement inférieure à la deuxième incidence maximale, par exemple, environ 4° ; des rayons 47 d'incidence p par rapport à la couche 41, supérieure strictement à a et inférieure ou égale à la première incidence maximale, par exemple, environ 30°, les rayons 47 ayant, après la traversée de la couche 41, une incidence P22, supérieure ou égale à la deuxième incidence maximale, par exemple, environ 4° ; et des rayons 49 d'incidence y par rapport à la couche 41, supérieure à la première incidence maximale.
[0082] Les rayons 45 et 47 sont représentés dans la couche 41 par des traits en pointillé qui représentent uniquement la direction résultant de ces rayons à la sortie de la couche 41. En réalité, les rayons 45 et 47 sont réfractés à chaque changement de sous-couches de la couche 41 comme cela est représenté pour les rayons 49.
[0083] Selon le mode de réalisation illustré en figure 2, chaque rayon 43 traverse la couche 41 et le réseau 27 de microlentilles 29 en émergeant de l'une des microlentilles 29 avec un angle S22 de façon à passer par le foyer image de ladite microlentille 29. Selon un mode de réalisation, le foyer image de chaque microlentille 29 est situé sur la face inférieure de la matrice 31 d'ouvertures 33, au centre de l'ouverture 33 auquel la microlentille 29 est associée. Ni la couche 41, ni la structure associant le réseau 27 de microlentilles 29 et la matrice 31 ne bloque les rayons 43. Chaque rayon 43 est donc capté par le capteur d'images 21 et plus précisément par le photodétecteur 25 sous-jacent de la microlentille 29 traversée par le rayon 43.
[0084] Selon le mode de réalisation illustré en figure 2, chaque rayon 45 traverse la couche 41 pour en ressortir avec un angle «21- La couche 41 ne bloque pas les rayons 45 dont l'incidence est inférieure à la première incidence maximale. La structure associant le réseau 27 de microlentilles 29 et la matrice 31 ne bloque pas les rayons 45 car ceux-ci arrivent sur les microlentilles 29 avec une incidence strictement inférieure à la deuxième incidence maximale. Chaque rayon 45 est donc capté par le capteur d'images 21 et plus précisément par le photodétecteur 25 sous-jacent de la microlentille 29 traversée par le rayon 45.
[0085] Selon le mode de réalisation illustré en figure 2, chaque rayon 47 traverse la couche 41 pour en ressortir avec un angle P22 • La couche 41 ne bloque pas les rayons 47 dont l'incidence est inférieure à la première incidence maximale. La structure associant le réseau 27 de microlentilles 29 et la matrice 31 bloque les rayons 47 car ceux-ci arrivent sur les microlentilles 29 avec une incidence supérieure ou égale à la deuxième incidence maximale. Les rayons 47 ne sont donc pas captés par le capteur d'images 21.
[0086] Selon le mode de réalisation illustré en figure 2, tous les rayons 49 ayant des incidences supérieures à la première incidence maximale sont réfléchis par le cumul des sous-couches de la couche 41. Dans l'exemple représenté en figure 2, les rayons 49 arrivent sur la face supérieure de la couche 41, plus précisément la face supérieure de la sous- couche 411, avec une incidence supérieure à la première incidence maximale. Au contact de la face supérieure de la sous-couche 411, une partie 49' des rayons 49 est réfléchie et l'autre partie 491 des rayons 49 s'engage dans la sous- couche 411 avec un angle Y211- Les rayons 491 arrivent sur la face supérieure de la sous-couche 413. Au contact de celle- ci, une partie 491' des rayons 491 est réfléchie et l'autre partie 493 des rayons 491 s'engage dans la sous-couche 413 avec un angle Y213, de préférence, supérieur à l'angle Y211- Ce phénomène se répète autant de fois que la couche 41 possède de sous-couches. En figure 2, les rayons 493 sont divisés en une partie 493' réfléchie et une partie 495 réfractée (les rayons 495 ayant un angle Y215 avec les rayons 213) . Les rayons 495 sont divisés en une partie 495' réfléchie et une partie 497 réfractée (les rayons 497 ayant un angle Y217 avec les rayons 215) . Pour finir, les rayons 497, au contact de la couche 39, sont très majoritairement réfléchis (rayons 497' ) . En pratique, les rayons 497 ne sont pas tous réfléchis et des résidus de rayons 497 se propagent, en sortie de la couche 41, dans la couche 39. Ceux-ci sont déviés par la couche 39 et bloqués par l'association des microlentilles 29 et de la matrice 31 car ils arrivent à la surface des microlentilles 29 avec une incidence bien supérieure à la première incidence. Les rayons 49 n'atteignent donc pas les photodétecteurs 25.
[0087] En sortie du filtre angulaire 23, le capteur d'images 21 ne capte alors que les rayons 43 et 45.
[0088] Dans le mode de réalisation de la figure 2, aucune couche opaque ne s'étend au-dessus de la couche 41. Ceci permet de maximiser la surface utile de collecte de la lumière par le filtre angulaire. De plus, dans cet exemple, la couche 41 comprend uniquement des matériaux transparents ce qui, là encore, permet de maximiser la surface utile de collecte de la lumière par le filtre angulaire.
[0089] La figure 3 représente, par un graphique, la transmittance du filtre angulaire 23 du dispositif illustré en figure 2 en fonction de l'incidence des rayons atteignant le filtre angulaire 23.
[0090] Plus particulièrement, la figure 3 illustre trois courbes 70, 71 et 73 représentant, chacune la transmittance normalisée (Transmission) des rayons dans différentes parties du filtre angulaire 23 en fonction de l'incidence desdits rayons (Angles (°) ) .
[0091] Le graphique illustré en figure 3 comprend : une courbe 70 correspondant à la transmittance des rayons traversant la structure associant le réseau 27 de microlentilles 29 et la matrice 31 ; une courbe 71 correspondant à la transmittance des rayons traversant la couche 41 ; et une courbe 73 correspondant à la transmittance des rayons traversant l'ensemble du filtre angulaire 23 tel qu'illustré en figure 2.
[0092] En pratique, l'association du réseau de microlentilles 29 et de la matrice 31, respectivement la matrice 41, ne permet pas de bloquer de façon nette les rayons dont l'incidence est supérieure à la deuxième incidence maximale, respectivement la première incidence maximale. On parle alors de valeur de blocage, c'est-à-dire la deuxième incidence maximale, respectivement la première incidence maximale, comme étant la demi-largeur à la moitié de la transmittance maximale ou demi-largeur à mi-hauteur de la courbe 70, respectivement la courbe 71. C'est-à-dire que les rayons dont l'incidence est égale à cette valeur sont bloqués à 50%, les rayons dont l'incidence est supérieure à cette valeur sont majoritairement non bloqués et les rayons dont l'incidence est inférieure à cette valeur sont ma oritairement bloqués par l'association du réseau de microlentilles et de la première matrice 31, respectivement par la deuxième matrice 41.
[0093] Avec les dimensions indiquées précédemment, la demi- largeur à mi-hauteur de la courbe 70 ou demi-largeur à la moitié de la transmittance maximale de l'ensemble constitué par le réseau 27 de microlentilles 29 et la matrice 31 (HWHM : Half Width High Maximum) est égale à environ 3,5° et la demi- largeur à mi-hauteur de la courbe 71 ou demi-largeur à la moitié de la transmittance maximale de la couche 41 est égale à environ 20°.
[0094] La première courbe 70 comprend, deux deuxièmes pics, dits pics secondaires, pour des incidences d'environ 25° et -25°. La transmittance, de rayons ayant une incidence égale à environ 25°, est environ égale à 0,05. Ces pics secondaires correspondent au passage, par le réseau de microlentilles 29 et la matrice 31, de rayons ayant des incidences comprises entre environ 20° et environ 40°, captés par un photodétecteur 25 voisin du photodétecteur 25 sous-jacent à la microlentille 29 ou l'ouverture 33 que le rayon traverse.
[0095] La deuxième courbe 71 est caractéristique d'un filtre passe bande laissant passer les rayons dont les incidences sont entre -20° et 20°.
[0096] Mathématiquement, les valeurs de la courbe 73 correspondent à une multiplication de la valeur de la courbe 70 et de la valeur de la courbe 71 pour une même incidence donnée. La troisième courbe 73 n'a, en comparaison à la courbe 70, pas de pics secondaires. La transmittance des rayons au- delà de 20° est tend alors vers 0.
[0097] La figure 4 illustre, par une vue en coupe, partielle et schématique, un autre mode de réalisation d'un dispositif d'acquisition d'images 51.
[0098] Plus particulièrement, la figure 4 illustre un dispositif d'acquisition d'images 51 similaire au dispositif 19 illustré en figure 2 à la différence près que la couche 41 est un filtre passe-bande interf érentiel , c'est-à-dire un filtre ne laissant passer qu'un rayonnement dont les longueurs d'onde sont comprises dans une gamme donnée de longueurs d ' onde . [0099] Les inventeurs ont en effet constaté qu'un filtre interf érentiel se comporte également comme un filtre angulaire en raison de sa tolérance angulaire. C'est à dire que la gamme de longueur d'onde de coupure dépend de l'incidence. En effet, un filtre interf érentiel bloque, pour chaque incidence, une gamme de longueur d'onde différente.
[0100] Par exemple, un rayon 53 ayant une longueur d'onde i est bloqué (réfléchi et/ou absorbé) si son incidence est supérieure à un angle 0i alors qu'un rayon 55 ayant une longueur d'onde À2 est bloqué (réfléchi et/ou absorbé) si son incidence est supérieure à un angle 02 différent de l'angle 01.
[0101] Selon un mode de réalisation, la couche 41 est formée par l'empilement de plusieurs couches d'indices de réfraction différents. A titre d'exemple, la couche 41 comprend une alternance de premières couches d'un premier matériau ayant un premier indice de réfraction et de deuxièmes couches d'un deuxième matériau ayant un deuxième indice de réfraction différent du premier indice de réfraction. A titre d'exemple, la couche 41 comprend une alternance de couches réalisées en fluorure de magnésium et de couches réalisées en alumine ou une alternance de couches réalisées en pentoxyde de tantale et de couches réalisées en dioxyde de silicium. En variante, la couche 41 comprend une alternance de couches réalisées dans un ou plusieurs des matériaux de la liste : fluorure de magnésium, alumine, pentoxyde de tantane, dioxyde de silicium, pentoxyde de trititane, dioxyde d'hafnium. La couche 41 peut, en outre, comprendre une alternance de couches réalisées en or, en argent, en chrome, en nickel ou en aluminium ou en un ou plusieurs de leurs dérivés. [0102] En variante, la couche 41 illustrée en figure 4 peut être située entre le réseau de microlentilles 29 et la matrice 31 ou entre la matrice 31 et le capteur d'images 21.
[0103] Dans le mode de réalisation de la figure 4, aucune couche opaque ne s'étend au-dessus de la couche 41. Ceci permet de maximiser la surface utile de collecte de la lumière par le filtre angulaire. De plus, dans cet exemple, la couche 41 comprend uniquement des couches transparentes (en des matériaux transparents ou suffisamment minces pour être transparentes) ce qui, là encore, permet de maximiser la surface utile de collecte de la lumière par le filtre angulaire .
[0104] La figure 5 illustre un autre mode de réalisation d'un dispositif d'acquisition d'images 57.
[0105] Plus particulièrement, la figure 5 illustre un dispositif d'acquisition d'images 57 similaire au dispositif 19 illustré en figure 2 à la différence près que la couche 41 est une plaque de fibres optiques (FOP, Fiber Optic Plate) .
[0106] La couche 41 correspond au groupement de plusieurs fibres optiques accolées et agencées de façon sensiblement parallèle à l'axe Y.
[0107] Selon le mode de réalisation illustré en figure 5, chaque fibre optique comprend un coeur 61 entouré d'une gaine 62. Le coeur est en un premier matériau ayant un premier indice de réfraction et la gaine est en un deuxième matériau ayant un premier indice de réfraction, les premier et deuxième matériaux étant transparents au rayonnement incident, et le premier indice étant supérieur au deuxième indice.
[0108] A titre d'exemple, tel que cela a été représenté en figure 5, les espaces entre les fibres otiques sont comblés par une résine noire 63, de préférence absorbante au rayonnement considéré. En d'autres termes, la couche 41 comprend une résine noire 63 servant à combler les trous entre les fibres optiques.
[0109] La sélection angulaire des fibres optiques est due à la différence d'indice de réfraction entre le coeur 61 et la gaine 63 des fibres. Les fibres optiques ont une ouverture numérique qui dépend donc des indices de réfraction du cœur 61 et de la gaine 62. L'ouverture numérique des fibres est calculée par la formule suivante :
[Math 1]
ON = indice du coeur 612 — indice de la gaine 632
[0110] L'incidence maximale dépend notamment des caractéristiques des fibres optiques, de l'épaisseur de la couche 41.
[0111] A titre d'exemple, chaque fibre optique a une forme sensiblement cylindrique à base circulaire. Le diamètre externe d'une fibre optique est, par exemple, compris entre 6 pm et 25 pm.
[0112] Selon le mode de réalisation illustré en figure 5, la couche 41 est située sur la face supérieure du réseau 27 de microlentilles 29 et est, par exemple, fixée à celle-ci au moyen d'un adhésif. Toutefois, la couche 41 peut, en variante, être située entre les microlentilles 29 et la matrice 31 ou entre la matrice 31 et le capteur d'images 21.
[0113] Dans le mode de réalisation de la figure 5, aucune couche opaque ne s'étend au-dessus de la couche 41. Ceci permet de maximiser la surface utile de collecte de la lumière par le filtre angulaire.
[0114] La figure 6 illustre un autre mode de réalisation d'un dispositif d'acquisition d'images 65.
[0115] Plus particulièrement, la figure 6 illustre un dispositif d'acquisition d'images 65 similaire au dispositif 19 illustré en figure 2 à la différence près que la couche 41 est une couche structurée et située entre le réseau de microlentilles 29 et la matrice 31.
[0116] La couche 41 correspond, de préférence, à une couche structurée telle qu'un cristal photonique, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une couche en un premier matériau ayant un premier indice de réfraction traversée par des piliers 67 s'étendant selon l'axe Y et agencés en réseau, les piliers 67 étant en un deuxième matériau ayant un deuxième indice de réfraction différent du premier indice de réfraction, les premier et deuxième matériaux étant transparents au rayonnement incident.
[0117] Les piliers 67 ont, en figure 6, des formes sensiblement cylindriques, dont la base correspond à un cercle, une ellipse, un carré, un rectangle, un parallélogramme, un polygone, etc. En variante, les piliers 67 ont des formes sensiblement de cônes, de cônes tronqués, de pyramides, ou de pyramides tronquées. Les piliers 67 peuvent, en variante avoir des formes quelconques.
[0118] Les propriétés du cristal photonique, notamment les dimensions des piliers 67 et l'agencement des piliers 67 en réseau, sont choisies pour que la combinaison de la couche 41 et la structure associant le réseau 27 de microlentilles 29 et la matrice 31 d'ouvertures 33 permette de bloquer complètement les rayons incidents ayant une incidence supérieure à la première incidence maximale. Le blocage complet des rayons incidents ayant une incidence supérieure à la première incidence maximale permet de réduire, voire de supprimer, la diaphonie optique.
[0119] Dans le mode de réalisation de la figure 6, aucune couche opaque ne s'étend au-dessus de la couche 41. Ceci permet de maximiser la surface utile de collecte de la lumière par le filtre angulaire. De plus, dans cet exemple, la couche 41 comprend uniquement des matériaux transparentes ce qui, là Tl encore , permet de maximiser la surface utile de collecte de la lumière par le filtre angulaire
[ 0120 ] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits . La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées , et d' autres variantes apparaîtront à la personne du métier . Les modes de réalisations décrits ne se limitent pas aux exemples de dimensions et de matériaux mentionnés ci-dessus .
[ 0121 ] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus .

Claims

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REVENDICATIONS Filtre angulaire (23) pour dispositif d'acquisition d'images (19 ; 51 ; 57 ; 65) comportant un empilement comprenant : une couche (41) comprenant des milieux d'indices de réfraction différents et transparents audit rayonnement, la couche (41) ne laissant passer que les rayons dudit rayonnement dont les incidences sont inférieures à une première incidence maximale ; et une matrice (31) d'ouvertures (33) délimitées par des murs (35) opaques à un rayonnement visible et/ou infrarouge et un réseau (27) de microlentilles (29) , l'ensemble formé par la matrice d'ouvertures et le réseau de microlentilles ne laissant passer que les rayons dudit rayonnement dont les incidences sont inférieures à une deuxième incidence maximale inférieure à la première incidence maximale, dans lequel aucune couche opaque ne s'étend au-dessus de ladite couche (41) . Filtre angulaire selon la revendication 1, dans lequel ladite couche (41) comprend plusieurs sous-couches (411, 413, 415, 417) . Filtre angulaire selon la revendication 2, dans lequel l'indice de réfraction de chaque sous-couche (411, 413, 415, 417) est différent de l'indice de réfraction de la sous- couche (411, 413, 415, 417) qu'elle recouvre d'au moins 0,15, de préférence 0,2. Filtre angulaire selon la revendication 1, dans lequel la couche (41) est un filtre interf érentiel . Filtre angulaire selon la revendication 1, dans lequel la couche (41) est un panneau de fibres optiques. Filtre angulaire selon la revendication 5, dans lequel la couche (41) comprend un groupement de fibres optiques. Filtre angulaire selon la revendication 5, dans lequel la couche (41) comprend un groupement de fibres optiques parallèles chacune entourée d'un matériau opaque. Filtre angulaire selon la revendication 1, dans lequel la couche (41) correspond à une couche microstructurée pouvant s'assimiler à un cristal photonique, la couche microstructurée ayant une résolution plus importante que la résolution du réseau de microlentilles Filtre angulaire selon la revendication 8, dans lequel la couche (41) comprend un film d'un premier matériau transparent audit rayonnement traversé par des piliers (67) d'un deuxième matériau transparent audit rayonnement agencés en réseau. . Filtre angulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le réseau (27) de microlentilles (29) est situé entre la matrice (31) et la couche (41) . . Filtre angulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la couche (41) est située entre le réseau (27) de microlentilles (29) et la matrice (31) . . Filtre angulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la matrice (31) est située entre le réseau de microlentilles (29) et la couche (41) .. Filtre angulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la deuxième incidence maximale qui correspond à la demi-largeur à la moitié de la transmittance maximale est inférieure à 10°, de préférence inférieure à 4°. . Filtre angulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel la première incidence maximale qui correspond à la demi-largeur à la moitié de la transmittance maximale est supérieure à 15° et inférieure à 60°. . Filtre angulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel la première incidence maximale est inférieure ou égale à 30°. . Filtre angulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel les ouvertures (33) sont remplies d'air, d'un vide partiel ou d'un matériau au moins partiellement transparent dans les domaines du visible et de l'infrarouge. . Filtre angulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans lequel : chaque ouverture (33) est surmontée par une seule microlentille (29) ; chaque microlentille (29) recouvre une seule ouverture (33) ; et/ou l'axe optique de chaque microlentille (29) est aligné avec le centre d'une ouverture (33) . . Dispositif d'acquisition d'images (19 ; 51 ; 57 ; 65) comportant un filtre angulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, et un capteur d'images (21) .
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