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Réalisation d'un capteur d'image pour une application en spectroscopie de réflexion

Seddik Benhammadi

Mémoire de maîtrise (2011)

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Citer ce document: Benhammadi, S. (2011). Réalisation d'un capteur d'image pour une application en spectroscopie de réflexion (Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal). Tiré de https://publications.polymtl.ca/766/
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Résumé

RÉSUMÉ L’utilisation de la spectroscopie de réflexion a apporté beaucoup de solutions dans le domaine biomédical et plus particulièrement la mesure du niveau de saturation d’oxygène dans le sang de la rétine. Le sang dans la rétine constitue aussi un bon site pour la mesure du tau d’oxygénation dans le cerveau, puisque le cerveau et les yeux partagent la même artère et donc la même source d’oxygénation. Ce qui rend la mesure du tau d’oxygénation très vital et la technique de spectroscopie de réflexion utile pour cette application. Dans ce projet, nous proposons une amélioration dans cette technique. Un capteur d’image est rajouté au système de sorte à pouvoir imager la région à évaluer avec la spectroscopie de réflexion. Ce capteur d’image contient une fibre optique insérée sur sa face arrière. Cette dernière est aussi connectée à un spectrographe, et donc au dispositif d’évaluation du sang de la rétine. Pour arriver à cela, nous développons un procédé de gravure profonde de silicium sur la face arrière du capteur d’image. Comme la dimension du capteur d’image ajoute des contraintes de micro-fabrication, la technique classique de photolithographie ne correspond pas dans ces conditions. Par conséquent, des techniques de micro-fabrications ont été explorées et un procédé de gravure a été mis en œuvre. En plus de la micro-fabrication, la conception du circuit intégré-capteur d’image est réalisé dans ce projet. Des solutions ont été proposées pour s’adapter électroniquement aux contraintes physiques que le trou impose sur la face arrière du capteur d’image. La matrice de pixels est divisée en quatre sous matrices indépendantes et le mode de lecture est modifié pour l’adressage et la lecture de chaque pixel. À la fin de ce projet, les résultats expérimentaux du capteur d’image ainsi que les améliorations pour les projets futurs seront proposés.----------ABSTRACT Reflectance spectroscopy has brought many solutions in the field of biomedical engineering, especially for the measurement of retinal oxygen saturation in the human blood. Retinal blood constitutes also a good site for the brain oxygen saturation measurement, since the brain and the eyes share the same source of blood supply. This makes the oxygen saturation measurement very vital and the reflectance spectroscopy very useful for this purpose. In this project, we suggest an improvement in the reflectance spectroscopy measurement technique; we propose to add an image sensor so we can image the region to evaluate. This image sensor contains an optical fibre inserted at its back side, this way the image sensor would be connected to a spectrograph via its optical fibre. To achieve this, we develop a deep etching technique at the silicon level in the back side of the image sensor. The integrated circuit size added some constraints; the classical photolithographic technique is not fit for our application. As a consequence we elaborated a new combination of etching techniques. The area of the integrated circuit is few millimetres square, and the size of the optical fibre is a few micrometers square only. The design of the integrated circuit is also done in this project. The presence of a hole at the back side of the image sensor adds some design constraints. The pixel array is divided into four independent pixel arrays each of them are addressed and read out separately. Post processing on the image sensor is realized to adapt an optical fibre in its back side. And finally we present some experimental results including images acquired with the image sensor and propose some future improvements.

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Département: Département de génie électrique
Directeur de mémoire/thèse: Yves Audet
Date du dépôt: 26 mars 2012 14:30
Dernière modification: 24 oct. 2018 16:10
Adresse URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/766/

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