Brevet FR3128576A1 — publié le 20230428

Filtre pixelisé La présente description concerne un filtre pixelisé dans lequel chaque pixel (Pix) du filtre pixelisé (108) comprend un filtre interférentiel (112) comportant un empilement de couches (11A), et un ou plusieurs guides d'onde (114) traversant chacun tout ou partie des couches (110A) dudit filtre interférentiel (112). Dans chaque pixel (Pix) du filtre pixelisé (108), le ou les guides d'onde sont configurés pour guider au moins un mode optique et pour qu'une partie évanescente dudit au moins un mode guidé soit filtrée par le filtre interférentiel (112) dudit pixel (Pix). Figure pour l'abrégé : Fig. 1 Filtre pixelisé La présente description concerne de façon générale les filtres pixelisés, les procédés de fabrications de ces filtres pixelisés et les dispositifs comprenant de tels filtres pixelisés. De nombreux dispositifs connus comprennent une pluralité d'éléments photosensibles et une structure ou couche comprenant une pluralité de pixels, chaque pixel comprenant un filtre interférentiel ("interference filter" en anglais). La structure comprenant la pluralité de filtre est appelée filtre pixelisé, et chaque pixel du filtre pixelisé est appelé pixel de filtre, ou plus simplement pixel. Dans ces dispositifs connus, le filtre pixelisé repose sur la pluralité d'éléments photosensibles, de sorte que chaque élément photosensible soit surmonté d'un pixel du filtre pixelisé, et donc d'un filtre interférentiel. Une ou plusieurs couches peuvent être intercalées entre les éléments photosensibles et le filtre pixelisé et/ou une ou plusieurs couches peuvent reposer sur le filtre pixelisé. Dans ces dispositifs connus, aussi appelé capteurs de lumière, la lumière incidente reçue par le capteur et destinée à être transmise à un élément photosensible donné doit d'abord traverser le pixel de filtre surmontant cet élément photosensible et, s'il y en a, les couches disposées au-dessus et/ou en-dessous du pixel de filtre, avant d'atteindre cet élément photosensible. Une partie de cette lumière incidente peut atteindre un élément photosensible voisin. Cela résulte en une perte de signal utile de l'élément photosensible qui était destiné à recevoir cette lumière incidente vers ses éléments photosensibles voisins. Ce phénomène est appelé diaphonie. L'augmentation de la diaphonie résulte en une perte de résolution. La diaphonie est d'autant plus importante que les dimensions et le pas des éléments photosensibles diminuent et/ou que l'épaisseur totale des couches traversées par la lumière incidente avant d'atteindre les éléments photosensibles augmentent. A titre d'exemple, l'épaisseur totale des couches traversées par la lumière augmente lorsque le nombre de couches des filtres interférentiels augmente pour améliorer les caractéristiques de filtrage des filtres et/ou la plage d'angle d'incidence de lumière sur laquelle ces filtres ont des caractéristiques de filtrage désirées. Il existe un besoin de pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs connus comprenant un filtre pixelisé. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des filtres pixelisés connus comprenant des pixels de filtre comportant chacun un filtre interférentiel. Un mode de réalisation prévoit un filtre pixelisé dans lequel chaque pixel du filtre pixelisé comprend un filtre interférentiel comportant un empilement de couches, et un ou plusieurs guides d'onde traversant chacun tout ou partie des couches dudit filtre interférentiel. Dans chaque pixel du filtre pixelisé, le ou les guides d'onde sont configurés pour guider au moins un mode optique et pour qu'une partie évanescente dudit au moins un mode guidé soit filtrée par le filtre interférentiel dudit pixel. Selon un mode de réalisation, les guides d'onde de chaque deux pixels voisins du filtre pixelisé sont configurés pour que les modes optiques guidés des deux pixels ne se couplent pas les uns avec les autres. Selon un mode de réalisation, le filtre pixelisé est configuré pour reposer sur une face d'une pluralité d'éléments photo-actifs de sorte que chaque élément photo-actif soit en face d'un pixel du filtre pixelisé. Selon un mode de réalisation, au moins deux pixels du filtre pixelisé sont différents. Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel du filtre pixelisé, les couches traversées par le ou les guides d'onde sont des couches diélectriques, et chaque guide d'onde est en un ou plusieurs matériaux ayant chacun un indice de réfraction dont la partie réelle est supérieure à la partie réelle de l'indice de réfraction de chacune des couches diélectriques traversées par ledit guide d'onde. Selon un mode de réalisation, chaque guide d'onde a une section transversale sensiblement constante sur toute sa longueur. Selon un mode de réalisation, chaque pixel du filtre pixelisé comprend plusieurs guides d'onde. Selon un mode de réalisation, les guides d'onde d'un ou plusieurs pixels du filtre pixelisé ont des longueurs différentes. Selon un mode de réalisation, pixel du filtre pixelisé, les guides d'onde dudit pixel sont en les mêmes matériau et ont une même section transversale. Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel du filtre pixélisé, les guides d'onde dudit pixel sont organisés en réseau. Selon un mode de réalisation, dans au moins un des pixels du filtre pixelisé, le réseau de guides d'onde dudit pixel est symétrique par rapport à un axe central dudit pixel et les guides d'onde du réseau ont chacun une même section transversale, symétrique par rapport à un axe longitudinal central dudit guide d'onde. Un autre mode de réalisation prévoit un dispositif comprenant une pluralité d'éléments photo-actifs et un filtre pixelisé tel que décrit ci-dessus, dans lequel le filtre pixelisé repose sur la pluralité d'éléments photo-actifs de sorte que chaque élément photo-actif soit en vis-à-vis d'un pixel du filtre pixelisé. Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'un filtre pixelisé comprenant les étapes suivantes : a) prévoir une structure comprenant, à chaque emplacement d'un pixel du filtre pixelisé, un empilement de tout ou partie des couches d'un filtre interférentiel dudit pixel ; b) pour chaque pixel du filtre pixelisé, former un masque et au moins une ouverture dans ledit masque ; c) pour chaque pixel du filtre pixelisé, graver une tranchée à partir de chaque ouverture, la tranchée traversant tout ou partie des couches du filtre interférentiel dudit pixel ; et d) remplir chaque tranchée pour y former un guide d'onde, dans lequel, dans chaque pixel du filtre pixelisé, le ou les guides d'onde sont configurés pour guider au moins un mode optique et pour qu'une partie évanescente dudit au moins un mode guidé soit filtrée par le filtre interférentiel dudit pixel. Selon un mode de réalisation, à l'étape a), pour chaque pixel, l'empilement comprend une partie seulement des couches du filtre interférentiel dudit pixel, le procédé comprenant après l'étape d), pour chaque pixel, la formation de l'autre partie des couches du filtre interférentiel dudit pixel. Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'un dispositif comprenant : - fabriquer, sur support, un filtre pixelisé en mettant en oeuvre le procédé de fabrication d'un filtre pixelisé décrit ci-dessus ; - reporter le filtre pixelisé et le support sur une pluralité d'éléments photo-actifs de sorte que chaque élément photo-actif soit en face d'un pixel du filtre pixelisé et que le filtre pixelisé soit intercalé entre la pluralité d'éléments photo-actifs et le support. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, après l'étape de report : une étape d'amincissement dudit support, ledit support étant en un matériau transparent aux longueurs d'onde transmises par chacun des filtres interférentiels ; ou une étape de retrait dudit support. Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'un dispositif comprenant la fabrication, sur une pluralité d'éléments photo-actifs, d'un filtre pixelisé en mettant en oeuvre le procédé de fabrication d'un filtre pixelisé décrit ci-dessus, de sorte que chaque élément photo-actif soit en face d'un pixel du filtre pixelisé. Selon un mode de réalisation, chacun des procédé de fabrication d'un dispositif décrits ci-dessus comprend en outre, pour chaque pixel du filtre pixelisé, une étape de détermination d'une disposition des guides d'onde dudit pixel les uns par rapport aux autres et des dimensions des sections transversales desdits guides d'onde dudit pixel maximisant une puissance optique d'une partie évanescente d'un super mode optique guidé par les guides d'onde dudit pixel. 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 : la est une vue schématique et en coupe d'un exemple de mode de réalisation d'un capteur de lumière ; la est une vue schématique et de dessus d'un filtre pixelisé du capteur de la ; la illustre par des courbes des résultats de simulation comparant un pixel de filtre du filtre pixelisé des figures 1 et 2 avec un pixel de filtre de référence ; la illustre par des courbes d'autres résultats de simulation comparant un pixel de filtre du filtre pixelisé des figures 1 et 2 avec un pixel de filtre de référence ; la est une vue schématique et en coupe d'un pixel du filtre pixelisé du capteur des figures 1 et 2 selon une variante de réalisation ; la est une vue schématique et en coupe de deux pixels du filtre pixelisé du capteur des figures 1 et 2 selon une autre variante de réalisation ; la est une vue schématique et en coupe d'un pixel du filtre pixelisé du capteur des figures 1 et 2 selon encore une autre variante de réalisation ; la est une vue schématique et en coupe d'un pixel du filtre pixelisé du capteur des figures 1 et 2 selon encore une autre variante de réalisation ; la est une vue schématique et en coupe d'un pixel du filtre pixelisé du capteur des figures 1 et 2 selon encore une autre variante de réalisation ; la illustre par des vues en coupe un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un filtre pixelisé ; la illustre par des vues en coupe une variante de réalisation du procédé de la ; la illustre par des vues en coupe une variante de réalisation du procédé de la ; la illustre par des vues en coupe un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un filtre pixelisé ; et la illustre par une vue en coupe une étape suivante du procédé de la . Filtre pixelisé dans lequel : chaque pixel (Pix) du filtre pixelisé (108) comprend un filtre interférentiel (112) comportant un empilement de couches (11A), et un ou plusieurs guides d'onde (114) traversant chacun tout ou partie des couches (110A) dudit filtre interférentiel (112) ; et dans chaque pixel (Pix) du filtre pixelisé (108), le ou les guides d'onde sont configurés pour guider au moins un mode optique et pour qu'une partie évanescente dudit au moins un mode guidé soit filtrée par le filtre interférentiel (112) dudit pixel (Pix). Filtre pixelisé selon la revendication 1, dans lequel les guides d'onde (114) de chaque deux pixels voisins (Pix) du filtre pixelisé (108) sont configurés pour que les modes optiques guidés des deux pixels ne se couplent pas les uns avec les autres. Filtre pixelisé selon la revendication 1 ou 2, configuré pour reposer sur une face (106) d'une pluralité d'éléments photo-actifs (102) de sorte que chaque élément photo-actif (102) soit en face d'un pixel (Pix) du filtre pixelisé (108). Filtre pixelisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel au moins deux pixels (Pix) du filtre pixelisé (108) sont différents. Filtre pixelisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, dans chaque pixel (Pix) du filtre pixelisé (108), les couches (110A) traversées par le ou les guides d'onde (114) sont des couches diélectriques, et chaque guide d'onde (114) est en un ou plusieurs matériaux ayant chacun un indice de réfraction dont la partie réelle est supérieure à la partie réelle de l'indice de réfraction de chacune des couches diélectriques (110A) traversées par ledit guide d'onde (114). Filtre pixelisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chaque guide d'onde (114) a une section transversale sensiblement constante sur toute sa longueur. Filtre pixelisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chaque pixel (Pix) du filtre pixelisé (108) comprend plusieurs guides d'onde (114). Filtre pixelisé selon la revendication 7, dans lequel les guides d'onde d'un ou plusieurs pixels (Pix) du filtre pixelisé (108) ont des longueurs différentes. Filtre pixelisé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel, dans chaque pixel (Pix) du filtre pixelisé (108), les guides d'onde (114) dudit pixel sont en les mêmes matériau et ont une même section transversale. Filtre pixelisé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel dans chaque pixel (Pix) du filtre pixélisé (108), les guides d'onde (114) dudit pixel (Pix) sont organisés en réseau. Filtre pixelisé selon la revendication 10, dans lequel, dans au moins un des pixels (Pix) du filtre pixelisé, le réseau de guides d'onde (114) dudit pixel (Pix) est symétrique par rapport à un axe central dudit pixel (Pix) et les guides d'onde (114) du réseau ont chacun une même section transversale, symétrique par rapport à un axe longitudinal central dudit guide d'onde (114). Dispositif (1) comprenant : une pluralité (100) d'éléments photo-actifs (102) ; et un filtre pixelisé (108) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le filtre pixelisé (108) repose sur la pluralité (100) d'éléments photo-actifs (102) de sorte que chaque élément photo-actif (102) soit en vis-à-vis d'un pixel (Pix) du filtre pixelisé (108). Procédé de fabrication d'un filtre pixelisé comprenant les étapes suivantes : a) prévoir une structure (1000 ; 1000') comprenant, à chaque emplacement d'un pixel (Pix) du filtre pixelisé (108), un empilement de tout ou partie des couches (110A) d'un filtre interférentiel (112) dudit pixel (Pix) ; b) pour chaque pixel (Pix) du filtre pixelisé (108), former un masque (1002) et au moins une ouverture (1004) dans ledit masque (1002) ; c) pour chaque pixel (Pix) du filtre pixelisé (108), graver une tranchée (1006) à partir de chaque ouverture (1104), la tranchée (1006) traversant tout ou partie des couches (110A) du filtre interférentiel (112) dudit pixel (Pix) ; et d) remplir chaque tranchée (1006) pour y former un guide d'onde (114), dans lequel, dans chaque pixel (Pix) du filtre pixelisé (108), le ou les guides d'onde (114) sont configurés pour guider au moins un mode optique et pour qu'une partie évanescente dudit au moins un mode guidé soit filtrée par le filtre interférentiel (112) dudit pixel (Pix). Procédé selon la revendication 13, dans lequel, à l'étape a), pour chaque pixel (Pix), l'empilement comprend une partie seulement des couches (110A) du filtre interférentiel (112) dudit pixel (Pix), le procédé comprenant après l'étape d), pour chaque pixel (Pix), la formation de l'autre partie des couches (110A) du filtre interférentiel (112) dudit pixel (Pix). Procédé de fabrication d'un dispositif (1) comprenant : - fabriquer, sur support (1300), un filtre pixelisé (108) en mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 13 ou 14 ; - reporter le filtre pixelisé (108) et le support (1300) sur une pluralité d'éléments photo-actifs (102) de sorte que chaque élément photo-actif soit en face d'un pixel (Pix) du filtre pixelisé (108) et que le filtre pixelisé (108) soit intercalé entre la pluralité d'éléments photo-actifs (102) et le support (1300). Procédé selon la revendication 15, comprenant en outre, après l'étape de report : une étape d'amincissement dudit support (1300), ledit support (1300) étant en un matériau transparent aux longueurs d'onde transmises par chacun des filtres interférentiels (112) ; ou une étape de retrait dudit support (1300). Procédé de fabrication d'un dispositif comprenant la fabrication, sur une pluralité d'éléments photo-actifs (102), d'un filtre pixelisé (108) en mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 13 ou 14, de sorte que chaque élément photo-actif (102) soit en face d'un pixel (Pix) du filtre pixelisé (108). Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, comprenant en outre, pour chaque pixel (Pix) du filtre pixelisé (108), une étape de détermination d'une disposition des guides d'onde (114) dudit pixel les uns par rapport aux autres et des dimensions des sections transversales desdits guides d'onde (114) dudit pixel (Pix) maximisant une puissance optique d'une partie évanescente d'un super mode optique guidé par les guides d'onde (114) dudit pixel (Pix).