Brevet FR3075463A1 — publié le 20190621

Capteur d'image, permettant d'obtenir une information relative a la phase d'une onde lumineuse. Description DOMAINE TECHNIQUE Le domaine technique de ('invention est l'imagerie, et plus particulierement l'imagerie de phase. L'invention est en particulier destinee a ('observation d'echantillons translucides ou transparents. ART ANTERIEUR Lorsque Ion procede a ('observation d'echantillons transparents, ou faiblement opaques, les methodes d'imagerie traditionnelles, basees sur ('utilisation d'un objectif, mis au point sur rechantillon, ne sont generalement pas adaptees. On a developpe des methodes alternatives, permettant de former une image representant Ia difference de phase entre une onde lumineuse ayant traverse rechantillon et une onde lumineuse de reference, n'ayant pas interagi avec rechantillon. C'est selon ce principe que des methodes d'imagerie de phase, ou de contraste de phase ont ete developpees. Ces methodes sont basees sur Ia formation d'interferences entre une onde lumineuse ayant interagi avec rechantillon et l'onde lumineuse de reference. Cela permet de convertir une information relative a une difference de phase en une intensite, mesurable par un capteur d'image standard. Mais de telles methodes necessitent des montages précis, et sont relativement complexes a mettre en oeuvre pour des controles de routine, a faible coOt. De plus, elles conferent un champ d'observation relativement faible. Le document W02008090330 decrit un dispositif permettant ('observation de particules biologiques translucides ou transparentes, en ('occurrence des cellules, par imagerie sans lentille. Le dispositif permet d'associer, a chaque cellule, une figure d'interference dont la morphologie permet d'identifier le type de cellule. II se base sur un capteur d'image simple, par exemple un capteur matriciel de type CCD ou CMOS. L'imagerie sans lentille apparait alors comme une alternative simple, et peu onereuse, a la microscopie de phase. De plus, elle permet d'obtenir un champ d'observation nettement plus etendu que ne peut l'etre celui d'un microscope. Cependant, ('image enregistree par le capteur d'image ne comporte pas d'information relative a la phase. Pour obtenir une information representative de la phase, it est necessaire d'appliquer 2 a l'image un operateur de propagation holographique, de fagon a reconstruire une image de phase, sur laquelle les contrastes de phase dus a rechantillon apparaissent. Des exemples d'application d'operateurs de propagation holographiques sont decrits dans les documents US2012/0218379, ou encore dans les documents W02017162985 ou W02016189257. Ces 5 documents decrivent des algorithmes, le plus souvent iteratifs, permettant d'obtenir progressivement une information relative a la phase d'un echantillon, tout en limitant le bruit de reconstruction. On parle d'algorithmes de reconstruction holographique, ou de reconstruction de phase. De tels algorithmes sont d'autant plus performants que l'image acquise par le capteur d'image 10 presente un rapport signal sur bruit eleve. A cette fin, le document EP3147646 decrit un support d'echantillon, destine a etre dispose face a un capteur d'image, et dans lequel est menage un reseau de diffraction monodimensionnel ou bidimensionnel. Le reseau de diffraction est dimensionne pour confiner une partie de l'onde lumineuse incidente dans un guide d'onde, s'etendant parallelement au capteur d'image. Dans une bande spectrale, qui correspond a une 15 bande spectrale de resonance du reseau de diffraction, le capteur d'image est place en fond sombre. Le guide d'onde est dispose au contact de rechantillon, de telle sorte que lorsqu'une particule du guide d'onde est disposee a proximite du guide d'onde, l'onde lumineuse confinee dans le guide d'onde est decouplee localement, ce qui permet la formation d'un faisceau lumineux se propageant jusqu'au capteur d'image. Ce dispositif permet la formation de figures 20 de diffraction avec un rapport signal sur bruit eleve. L'image formee peut ensuite faire l'objet d'un algorithme de reconstruction de phase. Les inventeurs ont souhaite ameliorer les performances des dispositifs existants d'imagerie sans lentille, en limitant, voire en evitant, le recours a des algorithmes de reconstruction de phase. EXPOSE DE L'INVENTION 25 Un premier objet de ('invention est un capteur d'image comportant une matrice de pixels, s'etendant selon un plan de detection, et configuree pour former une image dune onde lumineuse incidente, se propageant, dans une bande spectrale, selon un axe de propagation, le capteur d'image etant caracterise en ce qu'il comporte un masque, forme de differents masques elementaires opaques, s'etendant parallelement au plan de detection, entre lesquels s'etendent 30 des ouvertures, a travers lesquelles l'onde lumineuse incidente est apte a se propager en direction du plan de detection, la matrice de pixels etant divisee en : - des pixels ouverts s'etendant face aux ouvertures; 3 - des pixels masques, chaque pixel masque etant defini par une projection d'un masque elementaire selon l'axe de propagation sur la matrice de pixels, chaque pixel masque etant associe au masque elementaire lui faisant face ; le capteur d'image comportant, entre les pixels ouverts et les ouvertures: 5 - un guide d'onde, formant une bande s'etendant face a des pixels masques et a des pixels ouverts ; - un premier reseau de diffraction, s'etendant face a au moins un pixel ouvert, et configure pour coupler une partie de l'onde lumineuse incidente dans le guide d'onde, de maniere a former une onde guidee, le premier reseau de diffraction etant configure 10 pour transmettre une autre partie de l'onde lumineuse incidente vers le pixel ouvert, le premier reseau de diffraction etant associe au pixel ouvert - un deuxieme reseau de diffraction, s'etendant face a un pixel masque, et configure pour extraire une partie de l'onde guidee, se propageant dans le guide d'onde, de telle sorte que l'onde ainsi extraite se propage vers le pixel masque, le deuxieme reseau de 15 diffraction etant associe au pixel masque. Selon un mode de realisation, - un pixel masque s'etend entre deux pixels ouverts, qui lui sont adjacents, chaque pixel ouvert etant associe a un premier reseau de diffraction; - le guide d'onde s'etend face aux deux pixels ouverts et face au pixel masque; 20 - le pixel masque est associe a un deuxieme reseau de diffraction, de fagon a extraire des ondes lumineuses guidees dans le guide d'onde, resultant respectivement d'un couplage de l'onde lumineuse incidente par le premier reseau de diffraction associe a chaque pixel ouvert adjacent du pixel masque. Le pixel masque et les pixels ouverts lui etant adjacents peuvent etre disposes selon une meme 25 ligne ou selon une meme colonne de la matrice de pixels. Selon un mode de realisation, - un pixel masque s'etend entre deux pixels ouverts, qui lui sont adjacents, selon une ligne de la matrice de pixels, chaque pixel ouvert etant associe a un premier reseau de diffraction; 30 - le guide d'onde s'etend face aux deux pixels ouverts et face au pixel masque, parallelement a la ligne, formant un guide d'onde longitudinal, chaque premier reseau de diffraction associe aux pixels ouverts de la ligne etant configure pour coupler une partie de l'onde lumineuse incidente dans le guide d'onde longitudinal; 4 - le pixel masque est associe a un deuxieme reseau de diffraction, de fagon a extraire des ondes lumineuses guidees dans le guide d'onde longitudinal, de telle sorte que les ondes lumineuses ainsi extraites soient detectees par le pixel masque; - le pixel masque s'etend entre deux pixels ouverts qui lui sont adjacents, selon une 5 colonne de la matrice de pixels, lesdits pixels ouverts de la colonne etant associes a un premier reseau de diffraction; - le capteur comporte un guide d'onde, dit guide d'onde lateral, s'etendant parallelement a la colonne, face aux deux pixels ouverts de la colonne et face au pixel masque, chaque premier reseau de diffraction associe aux pixels ouverts de la colonne etant configure 10 pour coupler une partie de l'onde lumineuse incidente dans le guide d'onde lateral; - le deuxieme reseau de diffraction est configure pour extraire des ondes lumineuses se propageant dans le guide d'onde lateral, de telle sorte que les ondes lumineuses ainsi extraites soient detectees par le pixel masque. Selon un mode de realisation, 15 - le premier reseau de diffraction est forme par une premiere couche mince, s'etendant parallelement au guide d'onde, et formee d'un premier materiau, la premiere couche mince comportant des inclusions d'un premier materiau auxiliaire, les indices de refraction respectifs du premier materiau et du premier materiau auxiliaire etant differents, le premier materiau et le premier materiau auxiliaire etant transparents dans 20 tout ou partie de la bande spectrale ; - le deuxieme reseau de diffraction est forme par une deuxieme couche mince, s'etendant parallelement au guide d'onde, formee d'un deuxieme materiau, la deuxieme couche mince comportant des inclusions selon un deuxieme materiau auxiliaire, les indices de refraction respectifs du deuxieme materiau et du deuxieme materiau auxiliaire etant 25 differents. Le premier reseau de diffraction et/ou le deuxieme reseau de diffraction peuvent etre monodimensionnels ou bidimensionnels. - Chaque premier reseau de diffraction peut former un reseau d'injection, pour injecter une partie de l'onde lumineuse incidente dans un guide d'onde s'etendant selon un axe. 30 Dans ce cas, chaque premier reseau de diffraction peut etre monodimensionnel. - Chaque premier reseau de diffraction peut former un reseau d'injection, pour injecter une partie de l'onde lumineuse incidente dans deux guides d'ondes s'etendant 5 respectivement selon des axes differents, notamment orthogonaux. Dans ce cas, chaque premier reseau de diffraction peut etre bidimensionnel. Chaque deuxieme reseau de diffraction peut former un reseau d'extraction, pour extraire une partie d'une l'onde lumineuse se propageant dans un guide d'onde 5 s'etendant selon un axe. Dans ce cas, chaque deuxieme reseau de diffraction peut etre monodimensionnel. Chaque deuxieme reseau de diffraction peut former un reseau d'extraction, pour extraire une partie d'une l'onde lumineuse se propageant dans des guides d'onde s'etendant respectivement selon des axes differents, notamment orthogonaux. Dans ce 10 cas, chaque deuxieme reseau de diffraction peut etre bidimensionnel. Selon un mode de realisation le premier materiau et le deuxieme materiau forment un meme materiau. II est de preference transparent a Ia bande spectrale de l'onde lumineuse incidente. De preference, le deuxieme materiau auxiliaire est un metal. Selon un mode de realisation le premier reseau de diffraction et le deuxieme reseau de 15 diffraction s'etendent selon un merne plan, de preference orthogonal ou sensiblement orthogonal a l'axe de propagation. Selon un mode de realisation le premier reseau de diffraction et le deuxieme reseau de diffraction s'etendent parallelement a la matrice de pixels. Selon un mode de realisation au moins un masque elementaire comporte une face 20 reflechissante, faisant face a un pixel masque associe au masque elementaire, de fagon renvoyer une partie d'onde lumineuse, extraite du deuxieme guide d'onde s'etendant face au pixel masque, vers ce dernier. Un deuxieme objet de l'invention est un dispositif d'observation d'un echantillon, comportant : - une source de lumiere, configuree pour emettre une onde lumineuse, dite onde 25 lumineuse d'illumination, selon une bande spectrale, selon un axe de propagation, vers l'echantillon ; un capteur d'image; - un support, apte a recevoir rechantillon, de telle sorte que rechantillon s'etend entre Ia source de lumiere et le capteur d'image, le capteur d'image etant configure pour 30 detecter une onde lumineuse incidente se propageant entre rechantillon et le capteur lorsque l'echantillon est illumine par l'onde lumineuse d'illumination ; le capteur d'image etant un capteur selon le premier objet de l'invention. 6 Un troisieme objet de ('invention est un procede de determination dune intensite et dune phase dune onde lumineuse, en utilisant un capteur d'image selon le premier objet de ('invention, le capteur d'image etant tel que : - un pixel masque s'etend, selon une ligne ou une colonne, entre deux pixels ouverts ; 5 - le guide d'onde s'etend, face aux pixels ouverts et face au pixel masque, selon ladite ligne ou colonne ; - les pixels ouverts sont chacun associes a un premier reseau de diffraction; - le pixel masque est associe a un deuxieme reseau de diffraction ; le procede comportant les etapes suivantes : 10 a) illumination du capteur de telle sorte qu'une onde lumineuse incidente se propage vers chaque pixel ouvert; b) couplage dune partie de l'onde lumineuse incidente le premier reseau de diffraction s'etendant face a chaque pixel ouvert, de fagon a former, au niveau du premier reseau de diffraction, une onde lumineuse confinee se propageant dans le guide d'onde, et a 15 transmettre, au pixel ouvert associe au premier reseau de diffraction, une onde lumineuse dite transmise; c) extraction, par le deuxieme reseau de diffraction, dune partie de chaque onde lumineuse confinee, se propageant dans le guide d'onde, de fagon a former une onde lumineuse extraite; 20 d) detection de l'onde lumineuse extraite par le pixel masque; e) a partir dune intensite de de l'onde lumineuse extraite, obtention dune information relative a difference de phase de l'onde lumineuse incidente se propageant respectivement vers chaque pixel ouvert; f) detection l'onde lumineuse transmise par le premier reseau de diffraction, vers chaque 25 pixel ouvert associe audit premier reseau de diffraction, de fagon a obtenir une intensite de l'onde lumineuse transmise, representative de ('intensite de l'onde lumineuse incidente au pixel ouvert. Le procede peut comporter une etape : g) a partir de la difference de phases obtenue lors de l'etape e), estimation dune phase de 30 l'onde lumineuse detectee par chaque pixel ouvert. Selon un mode de realisation, les pixels ouverts sont disposes selon une meme ligne ou une meme colonne de la matrice de pixels, l'etape g) comportant une prise en compte dune valeur de phase, dite de reference, obtenue sur un pixel de la ligne ou de la colonne. 7 Selon un mode de realisation, dans lequel le capteur comporte differents pixels masques, chaque pixel masque etant dispose entre au moins deux pixels ouverts, selon une ligne, et entre au moins deux pixels ouverts, selon une colonne, les etapes a) a f) etant mises en oeuvre sur chaque pixel masque ainsi que sur les pixels ouverts entre lesquels le pixel masque est dispose, 5 l'etape g) etant realisee a partir dune difference de phase determinee a partir dune intensite dune onde lumineuse detectee par chaque pixel masque. D'autres avantages et caracteristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de realisation de ('invention, donnes a titre d'exemples non limitatifs, et representes sur les figures listees ci-dessous. 10 FIGURES La figure 1A represente un dispositif d'observation d'un echantillon selon ('invention. La figure 1B montre une variante d'un capteur selon ('invention. La figure 1C represente une vue d'un capteur d'image schematise sur la figure 1A. La figure 1D montre une evolution de l'intensite mesuree par un pixel masque en fonction dune 15 difference de phase dune onde lumineuse se propageant vers les pixels ouverts adjacents au pixel masque. Les figures 2A et 2B illustrent une autre mode de realisation d'un capteur d'image selon ('invention. La figure 2C montre un autre mode de realisation d'un capteur d'image selon ('invention. 20 Les figures 3A a 3L montrent differentes etapes de fabrication d'un capteur d'image tel que represente sur la figure 1A. Les figures 4A et 4B montrent des images de ('absorption et de la phase d'un echantillon surfacique modelise pour effectuer des simulations. Les figures 4C et 4D representent respectivement des images du module et de la phase dune 25 onde lumineuse ayant traverse rechantillon represente sur la figure 4A et 4B et atteignant le plan de detection defini par le capteur d'image. La figure 4E est obtenue a partir de la figure 4D. Elle represente des differences de phase entre deux pixels adjacents dune meme ligne. Les figures 4F et 4G sont des resultats de reconstructions respectives du module et de la phase 30 de l'onde lumineuse a partir de ('image de la figure 4C. La figure 4H correspond a une image de la phase de l'onde lumineuse incidente au capteur, dans le plan de detection. Cette image est obtenue a partir des differences de phases representees 8 sur la figure 4E en utilisant, sur chaque ligne, des valeurs de phase, dites de reference, obtenues sur la figure 4G. Les figures 41 et 4J sont des images du module et de la phase de l'onde lumineuse incidente au capteur, dans le plan de rechantillon. Ces images sont obtenues par une reconstruction 5 holographique effectuee a partir des images 4F et 4G. EXPOSE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS On a represents, sur la figure 1A, un dispositif d'observation d'un echantillon selon ('invention. Le dispositif 1 comporte une source de lumiere 10, configuree pour illuminer un echantillon 5. La source de lumiere 10 est configuree pour emettre une onde lumineuse d'illumination 11 se 10 propageant vers rechantillon selon un axe de propagation Z, dans une bande spectrale 4X. rechantillon 5 est un echantillon transparent ou translucide que Ion souhaite caracteriser. II peut par exemple s'agir d'un liquide, comportant des particules. Le liquide peut comporter un fluide biologique, par exemple du sang ou un extrait de sang, ou tout autre liquide, par exemple de Ia lymphe, de ('urine, du liquide cephalo rachidien...Le liquide peut egalement etre un milieu 15 de culture cellulaire, ou un liquide preleve dans l'environnement ou dans une installation industrielle. Les particules peuvent etre des cellules, des microorganismes, par exemple des bacteries ou des levures ou des spores. II peut egalement s'agir de microbilles, ou de particules lipidiques, ou des particules solides. L'echantillon peut egalement etre solide, ou prendre Ia forme d'un gel. II peut par exemple s'agir dune fine lame de tissu que Ion souhaite caracteriser, 20 par exemple une lame d'anatomo-pathologie. L'echantillon est dispose sur un support d'echantillon 5s. Le support d'echantillon definit un plan d'echantillon P5, de telle sorte que lorsque rechantillon est dispose sur le support, il s'etend selon le plan d'echantillon P5. Le plan d'echantillon P5 est de preference orthogonal, ou sensiblement orthogonal, a l'axe de propagation Z de l'onde lumineuse d'illumination 11. Par sensiblement orthogonal, on entend 25 formant un angle de 90° a une tolerance angulaire pres, par exemple ± 10° ou ± 20°. L'echantillon peut etre dispose dans une chambre fluidique, ou tout autre recipient transparent, ou sur une lame transparente. L'epaisseur de rechantillon, selon l'axe de propagation Z, est de preference inferieure a 1 cm, et est generalement inferieure a 5 mm ou 1 mm. La source de lumiere 10 peut etre une source de lumiere laser ou une source de lumiere de type 30 diode electroluminescente. Elle peut etre couplee a une filtre passe bande, non represents sur la figure 1A, de fawn a limiter la bande spectrale 4X de l'onde lumineuse 11 atteignant rechantillon 5. En effet, comme decrit par la suite, le dispositif 1 comporte un capteur d'image 20, comportant des reseaux de diffraction dont les caracteristiques sont adaptees a une 9 longueur d'onde de resonance X. La bande spectrale 4X doit donc s'etendre autour de la longueur d'onde de resonance X decrite par la suite. La largeur de la bande spectrale AX de l'onde lumineuse d'illumination 11 est de preference inferieure a 100 nm, voire inferieure a 50 nm ou a 10 nm, de telle sorte que l'onde lumineuse 11 puisse etre assimilee a une onde 5 monochromatique. Par largeur de bande, on entend une largeur a mi-hauteur de la bande spectrale. De preference, Ia source de lumiere est ponctuelle, de telle sorte que l'onde lumineuse atteint rechantillon 5 sous Ia forme dune onde plane, se propageant selon l'axe de propagation Z. La source de lumiere 10 peut etre associee a un diaphragme. Lorsque Ia source de lumiere comporte un diaphragme, un diffuseur est de preference etre insere entre Ia source 10 de lumiere et le diaphragme, comme decrit dans le document US2017317125. La source de lumiere 10 peut egalement etre formee par une extremite dune fibre optique, dont une autre extremite est couplee a une source lumineuse. II peut en particulier s'agir dune fibre optique monomode. Une partie de l'onde lumineuse d'illumination 11 est transmise par rechantillon 5, sans interagir, 15 ou de fagon negligeable, avec ce dernier. Une autre partie de l'onde lumineuse 11 interagit avec rechantillon, et est par exemple diffractee par ce dernier. Le dispositif comporte un capteur d'image 20. Dans l'exemple represents sur la figure 1A, rechantillon 5 est dispose entre la source de lumiere 10 et le capteur d'image 20. Le capteur d'image 20 recoit une onde lumineuse 12, dite onde lumineuse incidente, comportant : 20 - une partie de l'onde lumineuse d'illumination 11 transmise par rechantillon ; - une onde lumineuse diffractee 11', issue de la diffraction, par rechantillon, de l'onde lumineuse d'illumination 11. Londe lumineuse incidente 12, a laquelle est exposé le capteur d'image 20, se propage selon l'axe de propagation Z vers le capteur d'image. 25 Dans l'exemple represents sur la figure 1A, aucun systeme optique de formation d'image nest dispose entre rechantillon 5 et le capteur d'image 20. Ainsi, le capteur d'image est configure selon une configuration dite d'imagerie sans lentille. Dans les procedes de fart anterieur, on detecte, a l'aide d'un capteur d'image standard, l'onde lumineuse incidente 12. Puis, au moyen d'algorithmes de reconstruction holographique, on 30 determine une phase de l'onde lumineuse 12, en particulier dans le plan de rechantillon P5. Le capteur d'image 20 decrit ci-apres limite le recours a de tels algorithmes de reconstruction. II se 10 distingue de fart anterieur en ce qu'il permet d'acceder a une information de phase de l'onde lumineuse incidente 12, comme decrit par la suite. De fawn classique, le capteur d'image 20 comporte une matrice de pixels 30, s'etendant selon un plan P formant un plan de detection. Les pixels sont formes dans un substrat de silicium, 5 selon une technologie CMOS. Le plan de detection P est de preference orthogonal, ou sensiblement orthogonal, a l'axe de propagation Z. Le capteur d'image comporte un masque 25, dispose en amont de la matrice de pixels 30. Le terme amont etant a comprendre selon le sens propagation de la lumiere. Le masque 25 comporte des masques elementaires 25, opaques dans la bande spectrale 4X. Chaque masque 10 elementaire 25, s'etend de preference parallelement a la matrice de pixels 30. L'indice i est un entier correspondant a une position du masque elementaire perpendiculairement a l'axe Z. En considerant la direction de propagation Z, chaque masque elementaire 25, se projette sur la matrice de pixels 30, de fawn a former, sur cette derniere, des pixels dits masques 32' Sur l'exemple represents, la taille d'un masque elementaire 25, correspond a la taille d'un pixel, 15 cette derniere etant de 1 pm x 1 p.m. Dune fawn plus generale, la taille de chaque pixel est de preference inferieure a 10 p.m x 10 p.m. Ainsi, a chaque masque elementaire 25, est associe un pixel masque 32,, le pixel masque s'etendant face au masque elementaire 25, auquel it est associe, selon l'axe de propagation Z. Chaque masque elementaire 25, est, dans cet exemple, forme dune couche d'aluminium 20 d'epaisseur, selon l'axe Z, egale a 100 nm. Un masque elementaire 25, peut etre realise en utilisant un autre materiau, sous reserve que le materiau soit opaque dans la bande spectrale 4X. On a represents, sur la figure 1A, trois masques elementaires 25,4, 25,, et 25,4. Entre deux masques elementaires adjacents 25,4, 25, s'etendent des ouvertures 26' Chaque ouverture est transparente dans la bande spectrale 4X. On a represents, sur la figure 1A, une 25 ouverture 26, s'etendant entre deux masques elementaires adjacents 25,4 et 25,, ainsi que deux autres ouvertures 26,4 et La dimension dune ouverture, parallelement au plan de detection P, correspond de preference a la dimension d'au moins un pixel de la matrice de pixels 30. Ainsi, de fawn analogue aux masques elementaires 25, chaque ouverture 26, se projette, selon l'axe de propagation Z, sur la matrice de pixel 30, en formant un pixel 31,, dit pixel ouvert. 30 Ainsi, a chaque pixel ouvert 31, est associee une ouverture 26,, cette derniere se situant face au pixel ouvert 31,, selon l'axe de propagation Z. A chaque pixel ouvert 31, est associee une ouverture 26, disposee face a ce dernier, selon l'axe de propagation Z. Une ouverture 26, peut 11 etre formee d'un materiau transparent ou d'un espace laisse libre, adjacent d'un masque elementaire 25,. Sur la figure 1A, on a represents des ondes lumineuses 12,4, 12, et se propageant respectivement a travers les ouvertures 26,4, 26, et 26,1 vers les pixels ouverts 31,_ 1, 31, et Les ondes lumineuses 12,4, 12, et 12,1 forment l'onde lumineuse incidente 12 a 5 laquelle est exposé le capteur d'image 20. Dans les exemples decrits ci-apres, le masque est arrange en formant un damier, s'etendant parallelement au plan de detection P. Les pixels de la matrice de pixels sont arranges en lignes et en colonnes. Chaque ligne et chaque colonne comprend des pixels ouverts 31,4, 31, et 31,,i et des pixels masques 32,4, 32, et 32,1 disposes en alternance. 10 La figure 1C represente une vue de dessus d'un capteur d'image tel que represents sur la figure 1A. On observe la disposition des masques elementaires 25, et des ouvertures 26, sous la forme d'un damier. Sous chaque masque elementaire 25, est dispose un pixel masque 32,. Sous chaque ouverture est dispose un pixel ouvert 31,. A ('exception des pixels disposes a la peripherie de la matrice, la plupart des pixels masques 32, sont disposes entre deux pixels ouverts 31,4, 31,, dits 15 pixels ouverts adjacents, selon une meme ligne. Sur la figure 1A, on a represents des pixels appartenant a une meme ligne, s'etendant selon un axe longitudinal X. Un guide d'onde longitudinal 23 s'etend parallelement a chaque ligne de pixels selon l'axe longitudinal X. Selon un axe lateral Y, perpendiculaire a l'axe longitudinal X, le guide d'onde longitudinal 23 a une largeur inferieure ou egale a la largeur des pixels. Les axes X 20 et Y sont coplanaires au plan de detection P. Le guide d'onde 23 est de preference centre par rapport a la ligne de pixels face a laquelle it s'etend. Le guide d'onde forme une bande s'etendant face a plusieurs pixels dune meme ligne, tout en ayant une largeur inferieure ou egale a la largeur des pixels formant la ligne. II prend ainsi une forme de bande s'etendant parallelement au plan de detection P. L'indice de refraction du materiau formant le guide d'onde 23 est 25 superieur a l'indice de refraction des materiaux desquels it est adjacent. Entre chaque pixel ouvert 31, de la ligne de pixels et l'ouverture 26, associe audit pixel, un premier reseau de diffraction 21, est menage. Par reseau de diffraction, on entend une structure dont l'indice de refraction varie periodiquement a l'echelle de la longueur d'onde X, selon une ou plusieurs directions. Le premier reseau de diffraction est menage 21, dans une couche mince, 30 dite premiere couche mince, formee d'un premier materiau 21a, dans laquelle sont disposees, de fawn periodique, des inclusions d'un premier materiau auxiliaire 21b. Le premier materiau auxiliaire 21b est different du premier materiau 21a. De preference, le premier materiau 21a et 12 le premier materiau auxiliaire 21b sont des materiaux dielectriques, transparents dans tout ou partie de la bande spectrale 4X de l'onde lumineuse incidente 12, se propageant a travers l'ouverture 26,. Les indices de refraction respectifs du premier materiau 21a et du premier materiau auxiliaire 21b sont differents. Dans ('exemple decrit, le premier materiau 21a formant 5 la couche mince est du dioxyde de silicium (SiO2), tandis que le premier materiau auxiliaire 21b formant les inclusions est du nitrure de silicium (SiN). La premiere couche mince a dans cet exemple une epaisseur de 50 nm, selon l'axe Z. Les inclusions, visibles sur les figures 1A, 1B et 1C, definissent un motif spatial periodique de periode P1x = 240 nm. Le premier reseau de diffraction 21, est un reseau de diffraction 10 monodimensionnel, dans le sens ou sa periodicite est definie dans une seule dimension, en ('occurrence selon l'axe X. Sur les figures 1A et 1B, on a represents un premier reseau de diffraction 21,4, 21,, 21,,i respectivement associe aux pixels ouverts 31,4, 31, et Les inclusions du premier materiau auxiliaire 21b ont ici une faible longueur selon l'axe longitudinal X, de l'ordre de 80 a 160 et s'etendent selon tout ou partie de la largeur du pixel 15 selon l'axe lateral Y, par exemple selon 80% a 100% de cette largeur. Le reseau de diffraction 21, agit en tant que reseau de couplage pour coupler une partie de l'onde lumineuse incidente 12,, se propageant vers le pixel ouvert 31, selon l'axe Z, dans le guide d'onde longitudinal 23. Un tel couplage est connu en soi, et a par exemple ete decrit dans EP3147646, ou dans des publications, par exemple la publication Taillaert D, "Compact efficient 20 broadband grating coupler for silicon-on-insulator waveguides", Optics Letters, Vol. 29, N° 23, december 1, 2004. Le materiau formant le guide d'onde longitudinal 23 est dans cet exemple du nitrure de silicium. II correspond alors au premier materiau auxiliaire 21b du premier reseau de diffraction. II pourrait s'agir d'un autre materiau, sous reserve que son indice de refraction soit superieur a l'indice de refraction du premier materiau 21a ainsi qu'a l'indice de refraction du 25 materiau dune couche inferieure 27, cette derniere s'etendant entre la matrice de pixels et le guide d'onde 23. L'epaisseur du guide d'onde 23, selon l'axe Z, est de 100 nm. Dans cet exemple, le materiau formant la couche inferieure 27 est du dioxyde de silicium (SiO2). L'epaisseur de la couche inferieure 27, selon l'axe Z, est de 170 nm. Dune fagon generale, la periode Pix du motif formant le premier reseau de diffraction 30 correspond a la longueur d'onde A de resonance du premier reseau de diffraction divisee par un indice optique effectif neff, de telle sorte que 13 Ptx = A neff neff est compris entre l'indice de refraction du premier materiau 21a, en ('occurrence la silice (SiO2) et l'indice de refraction du materiau formant le guide d'onde 23. Lorsque l'onde incidente 12, se propage, a travers une ouverture 26,, vers un pixel ouvert 31,, 5 faisant face a l'ouverture, une partie de l'onde incidente 12, est couplee, par le premier reseau de diffraction 21,, dans le guide d'onde 23. Elle forme alors une onde confinee, se propageant dans le guide d'onde. Le premier reseau de diffraction 21, forme alors un reseau d'injection, car it injecte une partie de l'onde lumineuse incidente 12, dans le guide d'onde 23. Compte tenu de Tangle d'incidence de l'onde lumineuse incidente 12, orthogonal ou sensiblement orthogonal 10 au plan selon lequel s'etend le premier reseau de diffraction 21,, le couplage dans le premier reseau de diffraction donne naissance a : - une onde confinee 13, se propageant selon un sens de propagation, dans le guide d'onde 23, vers un pixel masque 32,4 ; - une onde confinee 131, se propageant dans le sens oppose a l'onde confinee 13,, vers 15 un pixel masque 32,. Ainsi, environ 50% de l'onde incidente couplee dans le guide d'onde 23 se propage selon un sens, tandis que 50% de l'onde incidente couplee se propage dans le guide d'onde selon un sens oppose. Selon les deux sens de propagation, les ondes confinees 13, et 13', ont la meme amplitude et la meme phase. 20 La partie de l'onde lumineuse incidente 12',, non couplee par le premier reseau de diffraction 21,, est transmise par ce dernier et se propage vers le pixel ouvert 31, ou son intensite peut etre mesuree. Ainsi, chaque pixel ouvert 31, forme un pixel "d'intensite", car etant apte a mesurer une intensite de l'onde lumineuse incidente 12,. On considere que 25% de l'onde incidente 12, peut etre couplee dans le guide d'onde 23, ce pourcentage pouvant etre inferieur. 25 Sur la figure 1A, on a egalement representees des ondes couplees 13,,i et resultant du couplage de l'onde incidente 12,,i avec le premier reseau de diffraction 21,1, et se propageant respectivement dans le guide d'onde 23 vers les pixels masques 32, et On a egalement represents une onde couplee 13',4 resultant du couplage de l'onde incidente 12,4 avec le premier reseau de diffraction 21,4, et se propageant respectivement dans le guide d'onde 23 30 vers le pixel masque 32,4. On a egalement represents des ondes lumineuses 12',4 et respectivement transmises, par les premiers reseaux de diffractions 21,4 et 21,1, vers les pixels ouverts 31,4 et 31H-1. 14 Le capteur d'image 20 comporte un deuxieme reseau de diffraction 22, s'etendant au niveau de chaque pixel masque 32, Le deuxieme reseau de diffraction 22, est menage dans une couche mince, dite deuxieme couche mince, formee d'un deuxieme materiau 22a, dans laquelle sont disposees des inclusions d'un deuxieme materiau auxiliaire 22b, different du premier materiau 5 22a. Dans cet exemple, la deuxieme couche mince est formee du meme materiau que la premiere couche mince, formant le premier reseau de diffraction, a savoir SiO2. Ainsi, le deuxieme materiau 22a est SiO2. Le deuxieme materiau auxiliaire 22b peut etre un materiau dielectrique, comme SiN, mais les inventeurs ont estime qu'il etait preferable que le deuxieme materiau auxiliaire 22b soit un metal, par exemple de ('aluminium. Le recours a un metal permet 10 d'augmenter le taux de decouplage, c'est-a-dire le pourcentage de l'onde lumineuse extraite du guide d'onde. Un avantage de ('aluminium est qu'il est compatible avec la plupart des procedes de fabrication CMOS. La fonction du deuxieme reseau de diffraction 22, est d'extraire la lumiere se propageant dans le guide d'onde 23. Ainsi : - le premier reseau de diffraction 21, associe a chaque pixel ouvert 31,, est un reseau 15 d'injection, dimensionne pour injecter une partie de l'onde lumineuse incidente 12, dans le guide d'onde 23 ; - le deuxieme reseau de diffraction 22,, associe a chaque pixel masque 32,, est un reseau d'extraction, dimensionne pour extraire une onde lumineuse confinee se propageant dans le guide d'onde 23. 20 De preference, le taux de couplage du premier reseau de diffraction 21, c'est-a-dire le pourcentage d'onde lumineuse 12, couplee dans le guide d'onde 23, est inferieur au taux de decouplage du deuxieme reseau de diffraction 22,. Comme precedemment decrit en lien avec le premier reseau de diffraction 21,, les inclusions formant le deuxieme reseau de diffraction sont periodiques, et s'etendent selon l'axe lateral Y, 25 selon tout ou partie de la largeur du pixel, par exemple entre 80 % et 100% de la largeur du pixel. Leur epaisseur, selon l'axe Z, est de 50 nm. Dans cet exemple, les inclusions sont formees d'aluminium, selon un pas periodique P2x de 240 nm. La longueur de chaque inclusion, selon l'axe X, est comprise entre 80 et 160 nm. Sous l'effet du deuxieme reseau de diffraction 22,, chaque onde lumineuse confinee se propageant dans le guide d'onde 23 est decouplee, et forme 30 une onde 14, decouplee se propageant vers le pixel masque 32,. Sur la figure 1A, on a represents des deuxiemes reseaux de diffractions 22,4 et 22,1 respectivement associes aux pixels masques 32,4 et ainsi que des ondes lumineuses decouplees 14,4 et 15 Avantageusement, chaque masque elementaire 25, comporte une face reflechissante orientee vers le guide d'onde 23. Ainsi, une partie de l'onde decouplee se propage vers le masque puis est reflechie pour se propager vers le pixel masque 32,. Cela permet d'augmenter l'intensite du signal detects par le pixel masque 32,. 5 Le dimensionnement du premier et du deuxieme reseau de diffraction, ainsi que la determination de leur longueur d'onde de resonance, peuvent etre effectues par des codes de calcul. En effet, les proprietes de propagation de la lumiere dans des reseaux de diffraction decoulent de leur arrangement periodique specifique et peuvent etre modelisees, par l'homme du métier, sur Ia base des equations spatio-temporelles de Maxwell. Dans le cas present, les 10 reseaux de diffraction ont ete modelises a l'aide du logiciel Rsoft, mettant en oeuvre une methode de differences finies dans le domaine temporel, designee par l'acronyme FDTD (Finite Difference Time Domain). De preference, les premier et deuxieme reseaux de diffraction ont Ia meme longueur d'onde de resonance. Dans cet exemple, Ia longueur d'onde de resonance X est de 405 nm. 15 Le capteur 20 comporte une couche superieure 28, intercalee entre le premier ou le deuxieme reseau de diffraction, et les ouvertures ou les masques elementaires. La couche superieure 28 est dans cet exemple formee de SiO2, d'epaisseur 150 nm. Une couche antireflet 24, peut etre disposee au niveau de chaque pixel, et notamment de chaque pixel masque 32,. II peut par exemple s'agir dune couche en SiN, d'epaisseur 50 nm, soit 20 d'epaisseur quart d'onde, egale a nsiN designe l'indice de refraction du SiN. Une telle 4ns,N couche est optionnelle. Sur Ia figure 1A, on a egalement represents des couches antireflet 24,4 et 24,1 respectivement associees aux pixels masques 32,4 et La figure 1B represente une variante de la figure 1A, selon laquelle les deuxiemes reseau de diffraction 22,4, 22,, 22,1 sont disposes selon une couche mince s'etendant entre le guide d'onde 25 23 et les pixels. Selon ce mode de realisation, les premiers guides d'onde et les deuxiemes guides d'onde sont disposes le long de deux faces opposees du guide d'onde 23. Soient Ii et (pi, l'intensite et la phase de l'onde lumineuse 12,. Soient et (pi+i, l'intensite et la phase de l'onde lumineuse 12,1. Soit 2t, le taux de couplage de chaque premier reseau de diffraction. Au niveau du premier reseau de diffraction 21,, une onde lumineuse confinee 13, se 30 forme selon un taux de couplage T, et il en est de meme pour l'onde lumineuse confinee 13',. Ainsi, l'onde lumineuse 12', se propageant jusqu'au pixel ouvert 31, a une amplitude Ai, telle que 16 Ai = (1 - 21-)aiemi (1) oii j designe runite imaginaire du nombre complexe (j2 = -1) et ai est ('amplitude de l'onde lumineuse incidente 12i. L'intensite lumineuse detectee par le pixel ouvert 31; est Ii = (1 - 2'024 (1') 5 Le meme raisonnement peut etre effectue a regard du pixel ouvert 31H4. Ainsi, l'onde lumineuse 12';,4 se propageant jusqu'au pixel ouvert 31;,4 a une amplitude 111+1 telle que 111+1 = (1 - 21-)ai_FieJc°i+1 (2) ots.i cti+1 est ('amplitude de l'onde lumineuse incidente 144. L'intensite lumineuse detectee par le pixel ouvert 31;,4 est /1+1 = (1 - 2'024+1 (2') 10 Une partie de l'onde lumineuse incidente 12; est couplee par le premier reseau de diffraction 21; dans le guide d'onde 23. Elle forme une onde lumineuse guidee 13'i, se propageant en direction du deuxieme reseau de diffraction 22i, avec une amplitude AL = raie-Ni (3). De meme, une partie de l'onde lumineuse incidente 12H4 est couplee par le premier reseau de diffraction 21;+1 dans le guide d'onde 23. Elle forme une onde lumineuse guidee se 15 propageant en direction du deuxieme reseau de diffraction 24, avec une amplitude A41 = rai+iej`Pi-Ei (4). Sous l'effet du decouplage par le deuxieme reseau de diffraction 22i, it se forme une onde lumineuse 14; dont ('amplitude A'1, en supposant un decouplage total, et une reflexion totale par le masque 25i, est telle que : 20 A'1 = AL + A41= + rai_Fie-Ni-Ei (5) L'intensite detectee par le pixel masque 32; est telle que : = + 12 (6) Soit = 1-2(4 + 4+1 + 2aiai_v1cos((pi+1 - (p3 ) (7). Les intensites Ii et Ii+irespectivement mesurees par les pixels ouverts 31; et 31H4 permettent 25 d'estimer respectivement ai et cti+1, selon les expressions (1') et (2'). Connaissant ai et cti+1, rintensite mesuree par le pixel masque 32; permet d'estimer cos((pi+i - (pi), dont on peut deduire (pi+i- Le taux de couplage I- est obtenu soit par construction, soit par des mesures experimentales, en illuminant le capteur 20 avec une source de lumiere de calibration, dont on maitrise rintensite, 30 et sans echantillon 5 entre le capteur 20 et la source de lumiere de calibration. Soit ac, ('amplitude de la source de lumiere de calibration, le dephasage de l'onde lumineuse entre les 17 deux pixels ouverts 31, et 31,1 etant nul, on obtient, par application respective des expressions (1'), (2') et (7) : Ii = (1 - 2'024 ; = (1 - ; 5 Pix. = 41-24; /i+Lc. et Pix. etant les intensites respectivement mesurees par les pixels ouverts 31, 31,,i et le pixel masque 32, au cours de la calibration. Le ratio I permet de determiner r. L'expression (7) montre que l'intensite mesuree par le pixel masque 32, depend du dephasage 10 des ondes lumineuses 12,, 12,,i illuminant respectivement les pixels ouverts 31, et 31,1 adjacents. Autrement dit, l'intensite mesuree par le pixel masque 32, depend dune difference de phase entre les ondes lumineuses 12, et Le pixel masque 32, permet ainsi d'acceder a une information relative au dephasage entre l'onde lumineuse incidente aux deux pixels ouverts 31,, 31,,1qui lui sont adjacents. II s'agit donc d'un pixel dit "de phase". 15 Sur la base de simulations, on a estime l'intensite lumineuse d'un pixel masque en fonction du dephasage des ondes lumineuses incidentes aux pixels ouverts qui lui sont adjacents. Le resultat de la simulation est represente sur la figure 1D. L'axe des ordonnees represente l'intensite lumineuse detectee, tandis que l'axe des abscisses represente la difference de phase. On constate que lorsque les ondes 12, et 12,,i sont en phase, l'intensite mesuree par le pixel 20 masque 321 est maximale. Lorsque les ondes 12, et 12,,i sont en opposition de phase, l'intensite mesuree par le pixel masque 32, est minimale. L'information de phase obtenue par chaque pixel masque 32, est une information differentielle, et represente une difference de phase (pi+i- (pi entre les ondes lumineuses 12,,i et 12, incidentes aux pixels ouverts adjacents du pixel masque. Selon ce mode de realisation, comme 25 on peut le voir sur la figure 1C, chaque pixel masque 32, permet d'obtenir une difference de phase entre les ondes lumineuses incidentes aux pixels ouverts, qui lui sont adjacents, selon une meme ligne. Cela est represente par les fleches blanches materialisees sur la figure 1C, chaque fleche blanche representant la propagation dune onde guidee entre un pixel ouvert et un pixel masque qui lui est adjacent. Si, sur au moins un pixel de chaque ligne, on obtient une phase 30 connue, dite phase de reference (p'f, la phase (pi de chaque onde lumineuse incidente a chaque pixel ouvert 31, de la meme ligne peut se deduire de proche en proche. Par exemple, si 18 la phase (pi de l'onde parvenant au pixel 31,.1 situe sur la premiere colonne, est connue, la phase des ondes lumineuses incidentes aux autres pixels ouverts 31, dune meme ligne se deduisent de proche en proche, connaissant les differences de phase (pi+i - (pi respectivement mesurees par les pixels masques 32, de la ligne. 5 Aussi, dune fagon generale, le capteur 20 permet d'obtenir, par chaque pixel masque 32,, une difference de phase des ondes lumineuses 12,, 12,1 respectivement incidentes aux pixels ouverts 31,, 31,1 qui lui sont adjacents, selon une meme ligne. La prise en compte dune phase de reference (p'f, sur au moins un pixel de la ligne, permet d'obtenir une valeur de la phase des ondes lumineuses incidentes atteignant les pixels ouverts dune meme ligne. Selon ce mode 10 de realisation, 00 les pixels masques de chaque ligne sont independants dune ligne a l'autre, it est preferable de prendre en compte une phase de reference (p'f sur chaque ligne. Par pixels masques independants, on entend le fait que les pixels masques ne recoivent pas une onde lumineuse guidee provenant dune autre ligne. La phase de reference (pref peut etre etablie par un algorithme classique de reconstruction 15 holographique, a partir de l'intensite lumineuse mesuree par un pixel ouvert, et cela pour chaque ligne. Par rapport a fart anterieur, la reconstruction holographique peut se limiter a un seul pixel par ligne, et non a ('ensemble des pixels. Dans le mode de realisation decrit en lien avec les figures 2A, on a represents un pixel masque 32,, tel que precedemment decrit. Le pixel masque 32, est adjacent, selon une ligne, a deux pixels 20 ouverts 31, et 31,1, similaires a ceux precedemment decrits. Le pixel masque 32, est egalement adjacent, selon une colonne, a deux pixels ouverts 31k et 31k+1. Selon ce mode de realisation : - un guide d'onde longitudinal 23 s'etend face aux pixels ouverts 31,, 31,,i et face au pixel masque 32' Le guide d'onde longitudinal 23 s'etend selon l'axe longitudinal X. La dimension du guide d'onde longitudinal 23, selon l'axe Y, est inferieure ou egale a la 25 dimension des pixels selon cet axe. - un guide d'onde lateral 23' s'etend face aux pixels ouverts 31k, 31k+1 et face au pixel masque 32' Le guide d'onde lateral 23 s'etend selon l'axe lateral Y. La dimension du guide d'onde lateral 23', selon l'axe X, est inferieure ou egale a la dimension des pixels selon cet axe. 30 Face aux pixels ouverts 31, et 31,1 s'etend un premier reseau de diffraction 21, 21,1, apte a coupler l'onde lumineuse incidente 12, 12,1 dans le guide d'onde longitudinal 23. Ainsi, des 19 ondes guidees 13',, 13,,i se propagent vers le pixel masque 32, comme decrit en lien avec le premier mode de realisation. Face aux pixels ouverts 31k et 31k+1 s'etend un premier reseau de diffraction 21k, 21k+1, apte a coupler l'onde lumineuse incidente 12k, 12k+1 dans le guide d'onde lateral 23'. Ainsi, des ondes 5 guidees 13'k, 13k+1 se propagent vers le pixel masque 32,, de fagon analogue a ce qui a ete decrit en lien avec le premier mode de realisation. Face au pixel masque 32, s'etend un deuxieme reseau de diffraction 22, permettant de decoupler l'onde se propageant dans le guide d'onde longitudinal 23 ainsi que l'onde se propageant dans le guide d'onde lateral 23'. Les ondes ainsi decouplees se propagent vers le pixel masque 32,. 10 Selon une configuration, les guides d'onde 23 et 23' sont coplanaires. Ils forment une grille comportant des bandes qui se croisent face a chaque pixel masque 32,. Le deuxieme reseau de diffraction 22, est un meme reseau bidimensionnel, dispose a ('intersection des guides d'onde 23 et 23'. La periodicite du reseau bidimensionnel est definie selon l'axe longitudinal X et l'axe lateral Y. Elle permet ('extraction des ondes guidees se propageant selon les deux axes, vers le 15 pixel masque 32,. De tels reseaux bidimensionnels, dans lesquels les inclusions prennent la forme de plots agences de fagon periodique selon l'axe X et l'axe Y, sont par exemple decrits dans le document EP3147646. Les reseaux de diffraction bidimensionnels sont connus de l'homme du métier. Selon une configuration, notamment lorsque les guides d'onde 23 et 23' ne sont pas coplanaires. 20 Le reseau de diffraction 22, peut etre constitue de deux reseaux de diffraction monodimensionnels, comme decrits en lien avec le premier mode de realisation. Le reseau de diffraction 22, comporte alors - un reseau de diffraction monodimensionnel, permettant ('extraction des ondes guidees 13', et 13,1 se propageant dans le guide d'onde longitudinal 23 ; 25 - un reseau de diffraction monodimensionnel, permettant ('extraction des ondes guidees 13'k et 13k+1 se propageant dans le guide d'onde lateral 23'. Selon un raisonnement analogue au mode de realisation precedent : - l'intensite detectee par le pixel 31, est IL = (1 - 2'024 ; (10) - l'intensite detectee par le pixel 31,,i est = (1 - 2024+1 ; (11) 30 - l'intensite detectee par le pixel 31k est Ik = (1 - 2'024 ; (12) - l'intensite detectee par le pixel 31k+1 est lic+i = (1 - 2024+1 (13) - l'intensite detectee par le pixel 32, est 20 Iii = I-2(4 + 4+1 + ak + 4+1 + cos((pi+i - (pi) + 2 akak+i cos((pk+i - cok) + 2aiak cos((pi - (Pk) + 2aiak+i cos((pi - (7k+0 + 2ai_viak cos((pi+i - (Pk) + 2ai_victk+1 cos((pi+i - (pk+i) ) (14) La figure 2B est une illustration d'un capteur d'image 20 dont les pixels sont agences de la fawn 5 illustree sur la figure 2A. On observe que le capteur 20 presente trois types de pixels : - des pixels 31e n'etant associes a aucun reseau de diffraction, ces derniers etant representes en blanc, et permettant d'obtenir l'intensite 4 de l'onde lumineuse qui leur est incidente. - des pixels ouverts 31,, associes a un premier reseau de couplage, et dont l'intensite 10 mesuree correspond a Tune des expressions (10) a (13). - des pixels masques 32,, de fawn a obtenir une information relative a la phase, selon requation (14). Un tel capteur permet d'obtenir une bonne resolution spatiale de l'intensite, le nombre de pixels permettant d'obtenir une information relative a l'intensite etant superieur au nombre de pixels 15 masques. L'information de phase relative aux differents pixels masques 32, peut etre combinee et former un systeme dont les inconnues dont les phases (pi des ondes lumineuses 12, incidentes a chaque pixel ouvert 31,. Sur la figure 2B, chaque fleche blanche represente la propagation dune onde guidee entre un pixel ouvert et un pixel masque qui lui est adjacent, selon une meme ligne ou une meme 20 colonne. Selon une autre configuration, representee sur la figure 2C, le nombre de pixels masques 32, est augmente. A la difference de la configuration representee sur les figures 2A et 2B, dans une telle configuration, chaque premier reseau de diffraction 21, est un reseau bidimensionnel, permettant le couplage de l'onde lumineuse incidente 12, dans un guide d'onde longitudinal 23 25 et dans un guide d'onde lateral 23'. De la meme maniere que sur la configuration precedente, les guides d'onde 23 et 23' s'etendent selon des bandes respectivement parallelement a l'axe longitudinal X et l'axe lateral Y. La dimension de chaque guide d'onde perpendiculairement a l'axe selon lequel it s'etend, est inferieure ou egale a la dimension des pixels. Deux guides d'onde respectivement longitudinal et lateral se croisent face a chaque pixel ouvert 31, et face a chaque 30 pixel masque 32,. A chaque pixel ouvert 31, correspond un reseau de diffraction bidimensionnel 21,, permettant un couplage dune partie de l'onde incidente 12, dans un guide d'onde longitudinal 23 et dans un guide d'onde lateral 23'. A chaque pixel ferme 32, correspond un 21 reseau de diffraction bidimensionnel 22,, permettant une extraction des ondes guidees se propageant dans les guides d'onde 23, 23' et convergeant vers le reseau de diffraction bidimensionnel 22'Ilen resulte la formation dune onde lumineuse decouplee 14, se propageant vers le pixel masque 32,. La structure des guides d'onde bidimensionnels correspond a celle 5 decrite en lien avec le deuxieme guide d'onde 22, represents sur Ia figure 2A. Les intensites lumineuses detectees au niveau des pixels 31,, 31,4, 31k, 31k+1 et 32, representes sur Ia figure 2C, correspondent aux expressions (10) a (14) explicitees dans le mode de realisation precedent. Un tel mode de realisation permet d'augmenter le nombre de pixels masques, ce qui permet d'ameliorer Ia resolution spatiale relative a ('information de phase. 10 Sur la figure 2C, chaque fleche blanche represente la propagation dune onde guidee entre un pixel ouvert et un pixel masque qui lui est adjacent, selon une meme ligne ou une meme colonne. Les figures 3A a 3L schematisent les principales stapes d'un procede de fabrication d'un capteur 20 tel que presents dans les modes de realisation qui precedent. 15 Figure 3A : on part d'un substrat comportant une matrice 30 de photodiodes CMOS formant des pixels. Figure 3B : on depose une couche 24 de SiN, destinee a former la couche antireflet 24, precedemment decrite. Cette etape est optionnelle. Figure 3C : on grave la couche 24 de SiN, de fagon a obtenir un plot antireflet 24, au niveau de 20 chaque pixel masque 32,. De meme que l'etape precedente, cette etape est optionnelle. Figure 3D : depot dune couche de SiO2 entre chaque plot antireflet 24, et polissage mecanochimique (CMP Chemical-Mechanical Polish) Figure 3E : depot dune couche de SiO2, formant la couche inferieure 27, puis depot de la couche de SiN, formant le guide d'onde 23, puis depot dune couche d'Al, formant le deuxieme materiau 25 auxiliaire 22b du deuxieme reseau de diffraction 22,. Figure 3F : gravure de la couche d'Al, de fagon a former le deuxieme reseau de diffraction 22i face a chaque pixel masque 32,. Figure 3G : depot conforme dune couche de SiN, formant le premier materiau auxiliaire 21b du deuxieme reseau de diffraction 22,. 30 Figure 3H : gravure du SiN ; Figure 31 : depot de SI02, formant le premier materiau 21a du premier reseau de diffraction 21, et le deuxieme materiau 22a du deuxieme reseau de diffraction 22,, et polissage mecanochimique. 22 Figure 3J : depot de SI02, pour former la couche superieure 28. Figure 3K : depot dune couche d'aluminium, pour former le masque 25. Figure 3L : gravure de la couche d'aluminium, de fagon a former des plots 25,, chaque plot correspondant a un masque elementaire 25, s'etendant face a un pixel masque 32,. 5 Les figures 4A a 4J illustrent des simulations d'images correspondant a ('observation d'un echantillon en mettant en oeuvre le dispositif represente sur la figure 1A. rechantillon est modelise par un ensemble de disques d'absorption constante et de phase aleatoire, repartis selon un plan, et de diametre 10 p.m. Les figures 4A et 4B representent respectivement les distributions spatiales de ('absorption et de la phase. On a simule le module et la phase d'un 10 hologramme se formant selon le plan de detection P, ce qui correspond respectivement aux figures 4C et 4D. La figure 4C correspond a une image obtenue par les pixels ouverts (pixels d'intensite). La figure 4E represente une difference de phase entre deux pixels ouverts voisins dune meme ligne. A partir du module de l'hologramme (figure 4C), on a appliqué un algorithme de reconstruction 15 holographique, tel que decrit dans Ia demande de brevet W02017162985. Ceba permet d'obtenir une distribution spatiale du module et de Ia phase de l'onde lumineuse incidente au capteur d'image, dans le plan de rechantillon. La distribution du module et de Ia phase correspond respectivement aux figures 4F et 4G. L'image de la figure 4G permet d'obtenir une estimation de la phase de l'onde lumineuse, au 20 niveau d'au moins un pixel par ligne du capteur d'image 20, cette estimation formant une phase de reference. Pour cela, i1 suffit de propager ('image de la figure 4G, dans le plan de detection, en certains pixels, de fagon a obtenir la phase de reference. Connaissant au moins une phase de reference par ligne, et a partir des mesures de phases differentielles representees sur la figure 4E, on obtient une distribution de la phase, au niveau de chaque pixel ouvert du capteur d'image. 25 Cela est represente sur la figure 4H. A partir de la distribution du module de l'onde lumineuse incidente, dans le plan de detection, mesuree par le capteur (figure 4C) et de la distribution de la phase obtenue sur la figure 4H, on dispose dune information de phase et de module au niveau du plan de detection. L'application d'un simple algorithme de propagation holographique permet de reconstruire une image du 30 module (figure 41) et une image de la phase (figure 4J) de l'onde lumineuse dans le plan de rechantillon. On obtient alors une representation exploitable de rechantillon. 23 Ainsi, un point clef de ('invention est l'obtention, par des pixels masques du capteur d'image, dune intensite lumineuse representative de la phase de l'onde lumineuse incidente au capteur. Plus precisement, l'intensite lumineuse mesuree correspond a une difference de phase entre des pixels adjacents de chaque pixel masque. A partir dune phase de reference, ou en resolvant 5 un systeme d'equations, ('invention permet une estimation dune distribution spatiale de la phase de l'onde lumineuse au niveau des pixels du capteur, tout en permettant egalement d'obtenir une distribution spatiale de l'intensite de l'onde lumineuse au niveau des pixels du capteur. Les informations relatives a la phase et a l'intensite, obtenues dans le plan de detection, permettent de propager l'onde lumineuse dans l'espace, et notamment dans le plan de 10 rechantillon, de fagon a permettre une analyse de ce dernier. Aussi, le capteur selon ('invention pourra s'appliquer dans ('observation d'echantillons, en particulier des echantillons transparents ou translucides. L'invention pourra etre mise en oeuvre dans le domaine de la biologie, par exemple dans ('observation de cellules ou de microorganismes, ou dans le domaine du diagnostic medical, en permettant une observation 15 precise d'echantillons. Elle pourra egalement etre mise en oeuvre dans le controle de procedes industriels, ou dans le controle de l'environnement, REVENDICATIONS1. Capteur d'image (20) comportant une matrice de pixels (30), s'etendant selon un plan de 5 detection (P), et configuree pour former une image d'une onde lumineuse incidente (12), se propageant, dans une bande spectrale (Ak), selon un axe de propagation (Z), le capteur d'image etant caracterise en ce qu'il comporte un masque (25), forme de differents masques elementaires opaques (25,), s'etendant parallelement au plan de detection, entre lesquels s'etendent des ouvertures (26,), a travers lesquelles l'onde lumineuse incidente est apte a se 10 propager en direction du plan de detection (P), la matrice de pixels etant divisee en : - des pixels ouverts (31,) s'etendant face aux ouvertures (26,); - des pixels masques (32;), chaque pixel masque etant Mini par une projection d'un masque elementaire (25,) selon l'axe de propagation (Z) sur la matrice de pixels, chaque pixel masque etant associe au masque elementaire lui faisant face; 15 le capteur d'image comportant, entre les pixels ouverts (31,) et les ouvertures (26,): - un guide d'onde (23), formant une bande s'etendant face a des pixels masques et a des pixels ouverts ; - un premier reseau de diffraction (21,), s'etendant face a au moins un pixel (31,) ouvert, et configure pour coupler une partie de l'onde lumineuse incidente (12,) dans le guide 20 d'onde (23), de maniere a former une onde guidee (13%, 13,,1), le premier reseau de diffraction etant configure pour transmettre une autre partie de l'onde lumineuse incidente (12') vers le pixel (31;) ouvert, le premier reseau de diffraction etant associe au pixel ouvert (31,) ; un deuxieme reseau de diffraction (22;), s'etendant face a un pixel masque (32,), et 25 configure pour extraire une partie de l'onde guidee (13', 13,1), se propageant dans le guide d'onde (23), de telle sorte que l'onde ainsi extraite (14,) se propage vers le pixel masque (32,), le deuxieme reseau de diffraction etant associe au pixel masque (320. 2. Capteur d'image selon la revendication 1, dans lequel : - un pixel masque (32,) s'etend entre deux pixels ouverts (31,, 31,,1), qui lui sont adjacents, 30 chaque pixel ouvert etant associe a un premier reseau de diffraction (21, 21,1); le guide d'onde (23) s'etend face aux deux pixels ouverts et face au pixel masque (32,); le pixel masque (32,) est associe a un deuxieme reseau de diffraction (22,), de fawn a extraire des ondes lumineuses (13', 13,,1) guidees dans le guide d'onde, resultant 25 respectivement d'un couplage de l'onde lumineuse incidente par le premier reseau de diffraction associe a chaque pixel ouvert (31,, 31,.0.) adjacent du pixel masque. 3. Capteur d'image selon la revendication 2 dans lequel le pixel masque (320 et les pixels ouverts (31,, 31,+i) lui etant adjacents sont disposes selon une menne ligne ou selon une meme colonne de la matrice de pixels (30). 4. Capteur d'image selon l'une quelconque des revendications precedentes, dans lequel : - un pixel masque (32,) s'etend entre deux pixels ouverts (31,, 31,,i), qui lui sont adjacents, selon une ligne de la matrice de pixels, chaque pixel ouvert etant associe a un premier reseau de diffraction (214 le guide d'onde (23) s'etend face aux deux pixels ouverts et face au pixel masque (32;), parallelement a la ligne, formant un guide d'onde longitudinal, chaque premier reseau de diffraction (21,, 21,,i) associe aux pixels ouverts de la ligne etant configure pour coupler une partie de l'onde lumineuse incidente (12,) dans le guide d'onde longitudinal (23) ; le pixel masque (32;) est associe a un deuxieme reseau de diffraction (22;), de fawn a extraire des ondes lumineuses guidees (13%, 13,,q) dans le guide d'onde longitudinal (23), de telle sorte que les ondes lumineuses ainsi extraites soient detectees par le pixel masque (32,); le pixel masque s'etend entre deux pixels ouverts (31k4, 31k,i) qui lui sont adjacents, selon une colonne de la matrice de pixels, lesdits pixels ouverts de la colonne etant associes a un premier reseau de diffraction (211,4, 21k+1) ; le capteur comporte un guide d'onde (23'), dit guide d'onde lateral, s'etendant parallelement a la colonne, face aux deux pixels ouverts de la colonne et face au pixel masque (32,), chaque premier reseau de diffraction associe aux pixels ouverts de la colonne etant configure pour coupler une partie de l'onde lumineuse incidente (120 dans le guide d'onde lateral (23') ; - le deuxieme reseau de diffraction (22,) est configure pour extraire des ondes lumineuses (131k, 13k.o.) se propageant dans le guide d'onde lateral (23'), de telle sorte que les ondes lumineuses ainsi extraites soient detectees par le pixel masque (32,). 5. Capteur d'image selon l'une quelconque des revendications precedentes, dans lequel : - le premier reseau de diffraction (21,) est forme par une premiere couche mince, s'etendant parallelement au guide d'onde (23), et formee d'un premier materiau (21a), 26 la premiere couche mince comportant des inclusions d'un premier materiau auxiliaire (21b), les indices de refraction respectifs du premier materiau et du premier materiau auxiliaire etant differents, le premier materiau et le premier materiau auxiliaire etant transparents dans tout ou partie de la bande spectrale (A?) ; 5 - le deuxieme reseau de diffraction (22,) est forme par une deuxieme couche mince, s'etendant parallelement au guide d'onde (23), formee d'un deuxieme materiau (22a), la deuxieme couche mince comportant des inclusions selon un deuxieme materiau auxiliaire (22b), les indices de refraction respectifs du deuxieme materiau et du deuxieme materiau auxiliaire etant differents. 10 6. Capteur d'image selon la revendication 5, dans lequel le premier materiau (21a) et le deuxieme materiau (22a) forment un meme materiau. 7. Capteur d'image selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel le deuxieme materiau auxiliaire (22b) est un metal. 8. Capteur d'image selon l'une quelconque des revendications 1 a 7, dans lequel le premier 15 reseau de diffraction et le deuxieme reseau de diffraction s'etendent selon un meme plan. 9. Capteur d'image selon l'une quelconque des revendications 1 a 8, dans lequel le premier reseau de diffraction et le deuxieme reseau de diffraction s'etendent parallelement a la matrice de pixels. 10. Capteur d'image selon l'une quelconque des revendications precedentes, dans lequel au 20 moins un masque elementaire (25,) comporte une face reflechissante, faisant face a un pixel masque (32,) associe au masque elementaire, de fawn a renvoyer une partie d'onde lumineuse, extraite du deuxieme guide d'onde (22,) s'etendant face au pixel masque, vers ce dernier. 11. Dispositif d'observation d'un echantillon (5), comportant : - une source de lumiere, configuree pour emettre une onde lumineuse (11), dite onde 25 lumineuse d'illumination, selon une bande spectrale (AX), selon un axe de propagation (Z), vers l'echantillon (5) ; - un capteur d'image (20); un support (5s), apte a recevoir rechantillon (5), de telle sorte que rechantillon s'etend entre la source de lumiere (10) et le capteur d'image (20), le capteur d'image etant 30 configure pour detecter une onde lumineuse incidente (12,) se propageant entre 27 Pechantillon (5) et le capteur (20) lorsque Pechantillon (5) est illumine par l'onde lumineuse d'illumination (11) ; le capteur d'image etant un capteur selon l'une quelconque des revendications 1 a 10. 12. Procede de determination d'une intensite et d'une phase d'une onde lumineuse (12,, 12,4), 5 en utilisant un capteur d'image (20) selon l'une quelconque des revendications 1 a 10, le capteur d'image etant tel que : un pixel masque (32,) s'etend, selon une ligne ou une colonne, entre deux pixels ouverts (31, 31,4); - le guide d'onde (23) s'etend, face aux pixels ouverts (31,, 31,4) et face au pixel masque 10 (32;), selon ladite ligne ou colonne ; - les pixels ouverts (31,, 31,4) sont chacun associes a un premier reseau de diffraction (21,, 21;4); le pixel masque (32,) est associe a un deuxieme reseau de diffraction (22,); le procede comportant les &tapes suivantes : 15 a) illumination du capteur (20) de telle sorte qu'une onde lumineuse incidente (12,, 1214) se propage vers chaque pixel ouvert (31,, 31,4); b) couplage d'une partie de l'onde lumineuse incidente (12, 12,4) le premier reseau de diffraction (21,, 21,4) s'etendant face a chaque pixel ouvert, de fagon a former, au niveau du premier reseau de diffraction (21,, 21,4), une onde lumineuse confinee (13', 13,4) 20 se propageant dans le guide d'onde (23), eta transmettre, au pixel ouvert associe au premier reseau de diffraction, une onde lumineuse dite transmise 121;4); c) extraction, par le deuxieme reseau de diffraction, d'une partie de chaque onde lumineuse confinee (13', 13,4), se propageant dans le guide d'onde (23), de fagon former une onde lumineuse extraite (14,) ; 25 d) detection de l'onde lumineuse extraite (14,) par le pixel masque (32,); e) a partir d'une intensite de WO de ['onde lumineuse extraite (14;), obtention d'une information relative a difference de phase (y;4 -(p,) de l'onde lumineuse incidente (12,, 12;4) se propageant respectivement vers chaque pixel ouvert (31,, 31,4) ; f) detection l'onde lumineuse transmise (12',, 12',4) par le premier reseau de diffraction, 30 vers chaque pixel ouvert (314 31,4) associe au premier reseau de diffraction, de fagon obtenir une intensite de l'onde lumineuse transmise (Ii, /i+i), representative de l'intensite de l'onde lumineuse incidente (12, 12,4) au pixel ouvert. 13. Procede selon la revendication 12, comportant une &tape : 28 g) a partir de la difference de phases (9,41. obtenue lors de l'etape e), estimation d'une phase de l'onde lumineuse detect& par chaque pixel ouvert. 14. Procede selon Ia revendication 13, dans lequel dans lequel les pixels ouverts (31,, 31,,,1) sont disposes selon une meme ligne ou une meme colonne de Ia matrice de pixels (30), l'etape g) 5 comportant une prise en compte d'une valeur de phase, dite de reference ((prof), obtenue sur un pixel de la ligne ou de Ia colonne. 15. Procede selon Tune quelconque des revendications 13 ou 14, dans lequel le capteur comporte differents pixels masques (32,), chaque pixel masque etant dispose entre au moins deux pixels ouverts (31, une meme ligne et deux pixels ouverts (31k,31k+i) selon une 10 meme colonne, les etapes a) a f) etant raises en oeuvre sur chaque pixel masque (320 ainsi que sur les pixels ouverts (31, 31k, 31k+i) entre lesquels le pixel masque est dispose, l'etape g) etant realisee a partir d'une difference de phase determinee a partir d'une intensite d'une onde lumineuse detect& par chaque pixel masque.