Ce travail de thèse visait à concevoir, assembler, optimiser et tester des modules d’illumination structurée à base d’éléments optiques diffractifs (EODs) pour une application de reconnaissance faciale sur appareils mobiles (smartphones, tablettes). L’intégration des modules dans des smartphones impliquait de fortes contraintes de miniaturisation, de consommation énergétique, de coût, et de sécurité laser. L’élément clé de chaque module était un EOD de Fourier à angle de diffraction supérieur à la limite du modèle scalaire paraxial de la diffraction permettant d’illuminer la surface d’un visage à une distance d’une portée de bras. Afin de faciliter la conception (relâchement des contraintes angulaires), la fabrication (minimisation de l’efficacité de diffraction à l’ordre 0) et la réplication des EODs, le premier axe de travail a consisté à concevoir et à fabriquer des dispositifs hybrides « agrandisseurs d’angles » combinant des EODs et des optiques divergentes conventionnelles. Le second volet portait sur la conception des EODs qui devait prendre en considération à la fois les paramètres des systèmes bas coût d’illumination et d’acquisition d’images utilisés, notamment pour contrôler la présence de granularité laser (« speckle ») sur la figure de diffraction souhaitée (contrôle imposé par les algorithmes de reconnaissance faciale et de détection de fraudes utilisés). Le savoir-faire acquis dans le domaine de l’illumination structurée générée par des EODs a été étendu et transposé à trois autres applications dans les domaines de la vibrométrie, de l’aviation civile et commerciale, et de l’aviation militaire. / This thesis work aimed to design, assemble, optimize and test structured illumination modules based on diffractive optical elements (DOEs) for facial recognition application on mobile devices (smartphones, tablets). The integration of modules into smartphones involved significant constraints in terms of miniaturization, energy consumption, cost and laser safety. The key element of each module was a Fourier DOE with a diffraction angle greater than the limit of the paraxial scalar diffraction model to illuminate the surface of a face at a distance of an arm reach. In order to facilitate the design (relaxation of angular constraints), manufacturing (minimization of the zero order diffraction efficiency) and replication of DOEs, the first axis of research consisted in designing and manufacturing hybrid "angle enlarger" devices combining DOEs and conventional divergent optics. The second part concerned the design of the DOEs, which had to take into account both the parameters of the low-cost illumination and image acquisition systems used, in particular to control the presence of laser speckle on the desired diffraction pattern (control imposed by the facial recognition and fraud detection algorithms used). The know-how acquired in the field of structured illumination generated by DOEs has been extended and transposed to three other applications in the fields of vibrometry, civil and commercial aviation, and military aviation.

Piaget, Inhelder et Szeminska (1948) ont analysé l’évolution avec l’âge de la copie d’un dessin géométrique angulaire composé de deux traits formant deux angles. Les résultats obtenus sont interprétés dans le modèle stadiste piagétien. En accord avec le modèle de choix de stratégies de Siegler (1996 ; 2007) et l’importance de la variabilité intra-individuelle (Lautrey, 2003), notre thèse reprend cette analyse en faisant l’hypothèse que chaque participant dispose de plusieurs procédures. Nous explorons le répertoire de procédures des enfants âgés de 6 à 12 ans et des adultes en proposant la copie dans plusieurs conditions expérimentales : copie spontanée, plusieurs copies successives en demandant au participant de copier autrement, copie avec l’utilisation d’un instrument spécifique. Nous tentons ensuite d’enrichir ce répertoire en montrant au participant une procédure qu’il n’a pas pu produite seul. Les résultats obtenus sont cohérents avec les modèles pluralistes du développement : dès 10 ans, les enfants disposent de plusieurs procédures pour copier le dessin. Cependant, la mise en évidence de la variabilité intra-individuelle dans cette tâche est contrainte par les conditions expérimentales et les connaissances instrumentales et conceptuelles du participant, notamment l’acquisition du concept d’angle. / Piaget, Inhelder and Szeminska (1948) analysed the age evolution of a geometric drawing two-lines composed and forming an angle. The results obtained are interpreted in the stadist piagetian model. In accordance with the strategy choice model (Siegler, 1996; 2007) and with the intra-individual variability importance (Lautrey, 2003), our thesis takes up this analysis with hypothesis that each participant have at his disposal several procedures. We explore the 6 to 12 aged children and adult procedural repertory by suggesting the copy in different experimental conditions: spontaneous copy, several copies in proceeding (in other way), copy with specific instrument use,. We also attempt to complete this repertory by showing the participant a procedure he could not have produced by himself. The obtained results are suitable with plural models of development: from the age of ten, the children have several strategies for copying the drawing. However, the intra-individual variability observed in this task is forced by experimental conditions and instrumental and conceptual knowledge of the participant, in particular the acquisition of angle concept .