Projet Caméra Infrarouge
Aujourd’hui, la plupart des caméras comprennent un système optique,
un détecteur et un traitement numérique de l’image. L’optique et le traitement
sont généralement conçus séparément : le système optique est optimisé de
façon à produire la meilleure image possible sur le détecteur, puis le
traitement vient corriger et améliorer la qualité de l’image. Pour augmenter
les performances d’imagerie des caméras, il devient nécessaire d’optimiser dans
le même temps le système optique et le traitement : c’est la conception
conjointe optique/traitement (ou « co-conception »). Cette approche est particulièrement adaptée à
des systèmes dont on souhaite augmenter la profondeur de champ, sans modifier
l’ouverture ou la focale.
Au cours de ce projet, vous concevrez et optimiserez une caméra infrarouge à capteur non refroidi pour l’observation de véhicules, de personnes et d’objets à grande distance. La profondeur de champ sera augmentée, en considérant l'ouverture la plus grande possible, afin d’avoir une image nette d’objets positionnés à différentes profondeurs sans avoir besoin de refocaliser. Pour cela, vous optimiserez 1) la combinaison optique de la caméra, et 2) un masque de phase, placé dans la pupille de la caméra, conjointement avec un traitement de déconvolution. Vous mettrez en évidence l’augmentation de profondeur de champ par des simulations d’images et par la comparaison des performances du système optique sans/avec augmentation de profondeur de champ. Le système optique+traitement devra être fabricable et robuste : une étape de tolérancement (de l'optique et du traitement) est donc attendue, ainsi que la conception d’une enceinte optomécanique.
Bibliographie
- Frederic Diaz, François Goudail, Brigitte Loiseau, Jean-Pierre Huignard. Increase in depth of field taking into account deconvolution by optimization of pupil mask. Optics Letters, 2009, 34 (19), pp.2970-2972. ffhal-00746985f
- Qingguo Yang, Liren Liu, Jianfeng Sun. Optimized phase pupil masks for extended depth of field. Opt. Commun. 272, 56
(2007).
- Liang Zhoua,b, Zhaohui Liua, Wenji Shea, Qiusha Shan. Inverse sinusoidal phase mask to extend the depth of field of incoherent imaging systems. Optik, October 2016, Volume 127, Issue 20, Pages 9105-9110.
- Nicolas Caron, Yunlong Sheng. Polynomial phase masks for extending the depth of field of a microscope. Applied Optics, (2008), Vol. 47, Issue 22, pp. E39-E43.
- Le Van Nhu, Phan Nguyen Nhue, Le Hoang Hai. An advanced logarithmic phase mask for extending depth of field of hybrid optical systems. Communications in Physics, 2017, Vol. 27, No. 1, pp. 45-53
Sensor LWIR reference :
https://www.lynred-usa.com/products/xga-resolution/atto1024-02-infrared-detector.html
IR sensors article :
https://www.photoniques.com/articles/photon/pdf/2020/06/photon2020105p50.pdf
Materials transmitting in the LWIR :
Thorlabs website for noise : https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=10773
Oral presentation (text) : https://docs.google.com/document/d/17Y_vlMQGor23b-UayLDyBQGAJWEbdDd58ro3A2A24-Q/edit?usp=sharing
Oral presentation (powerpoint) : https://docs.google.com/presentation/d/16CjaA_LtYsnv_FXCD-Sp2U19HFxKNHSAjvzGPYYhOk0/edit?usp=sharing