Une caméra ultra rapide (« à balayage de fente », aussi appelée « Streak Camera » en anglais) est un instrument technique de précision qui permet d’analyser des phénomènes invisibles à l’œil humain et, au final, pour les optimiser. Ce type de caméra est très apprécié dans les domaines de l’industrie, de la science et de la recherche.

Si la technologie est éprouvée, les modèles de ce type de caméras actuellement sur le marché présentent hélas certaines limites. Ils s’avèrent, pour de nombreux usages, encore particulièrement fragiles et encombrants, et requièrent un coût d’achat très conséquent (100 k€ en moyenne).

Dans ce contexte, la nouvelle caméra S3C-1 offre une alternative nouvelle et totalement disruptive.

Une caméra 100 % disruptive

La nouvelle caméra S3C-1 permet de solutionner les contraintes des caméras actuelles. Techniquement, c’est la première architecture de caméra ultrarapide streak à l’état solide (Solid State Streak Camera S3C) entièrement intégrée en technologie CMOS3 : la caméra ne requiert plus de miroir tournant à très haute vitesse ou de tube à vide amplificateur de lumière.

Elle est :

– nettement plus compacte (un cube de 12 cm / les caméras existantes ayant la taille d’une armoire)

– plus légère (2 kg au lieu de plus que 20 kg)

– plus robuste (résiste parfaitement aux chocs ou lumières intenses, ce qui facilite son utilisation dans des contextes technologiques extrêmes).

Les performances de la caméra S3C-1 sont de tout premier plan et la définition temporelle est proche de la nanoseconde (voir fiche technique en annexe). En outre, la caméra S3C-1 présente une fonctionnalité inédite : elle permet d’enregistrer en continu, ce qui permet de réaliser un enregistrement après qu’un événement se soit produit (très utile pour les événements dont on ne connait pas le moment de déclenchement exact, par exemple dans le domaine des expérimentations de recherche et de tests). Le débit instantané d’acquisition d’images dépasse 1 tera octet/seconde.

Cette caméra devrait profiter à tous les acteurs industriels des domaines pharmaceutiques, de la chimie, de la défense, du nucléaire ou encore de la micromécanique et des procédés laser impulsionnels.

Une pépite née au cœur de la recherche publique alsacienne

La technologie inédite de la caméra S3C-1 est le fruit de l’excellence scientifique du Laboratoire ICube et de l’une de ses équipe, dirigée par Wilfried Uhring. Ce laboratoire collabore depuis de nombreuses années avec la société allemande Optronis pour affiner et mettre au point cette technologie de rupture. En 2011, leurs résultats de recherche sont salués par l’Institut INSIS du CNRS.

Les avancées se multiplient jusqu’à l’étape cruciale du prototype. C’est alors qu’intervient la SATT Conectus.

Caroline DREYER, sa Présidente, rappelle l’enjeu : « Après avoir étudié le potentiel économique de cette technologie naissante, Conectus décide en 2017 d’apporter le coup de pouce manquant : investir financièrement pour réaliser le prototype fonctionnel du capteur, cœur de la caméra S3C-1, faisant ainsi un grand pas vers l’industrialisation. Optronis s’est pour sa part concentrée sur les développements électronique, software et design, pour concevoir la caméra complète. Aujourd’hui la boucle est bouclée : nous avons collectivement transformé une invention issue de travaux de recherche académique en un produit bel et bien concret sur le marché. C’est toute notre raison d’être ! »

Michel DE MATHELIN, Directeur du Laboratoire ICube, complète le propos : « L’équipe des systèmes et microsystème hétérogènes (SMH) du laboratoire ICube conçoit depuis plus de 30 ans des systèmes d’imagerie ultrarapide avec comme spécialité l’imagerie à balayage de fente qui est une technique d’imagerie 100 à 1000 fois plus rapide que l’imagerie optique conventionnelle. Les performances extrêmes de ces systèmes ont été très souvent utilisées pour la recherche dans l’imagerie médicale au sein du laboratoire. L’idée originale de transposer cette technique d’imagerie dans une technologie CMOS est apparue en 1999 au sein du laboratoire ICube. Cette nouvelle approche permet d’intégrer pratiquement toutes les fonctions de la caméra ultrarapide dans une puce de circuit intégrée réalisée dans une technologie semblable à celle des capteurs photos des smartphones. Cela en fait une caméra compacte, fiable, facile à produire et potentiellement à faible coût, tout en offrant des fonctionnalités supplémentaires comme l’anti éblouissement et le post déclenchement. 20 années de recherches ont été nécessaires pour arriver jusqu’au produit industriel avec des performances à l’état de l’art mondial. »

Dr. Patrick SUMM, Directeur général d’Optronis, conclut : « Optronis, acteur majeur des caméras streak, s’est donnée pour mission de développer et d’industrialiser la technologie S3C. Grâce à la SATT Conectus, nous avons pu conjointement développer cette nouvelle caméra et Optronis a pu se positionner pour acquérir une licence d’exploitation exclusive à l’échelon mondial. Nous construisons sur des bases saines car la technologie a déjà été dérisquée par Conectus. Cette caméra apporte une innovation sans précédent qui devrait séduire tous les acteurs qui travaillent sur l’étude des phénomènes physiques rapides. Notre ambition est de pouvoir proposer cette innovation mondiale à un coût attractif. Il est pour nous fondamental de démocratiser l’accès à l’innovation et d’en faire profiter le plus grand nombre d’acteurs industriels. »