Le rôle central du phytoplancton à la base de la chaîne trophique aquatique motive une compréhension étayée des facteurs pouvant faire varier les populations et la composition des populations de phytoplancton. Cette compréhension est d'autant plus importante dans le contexte actuel, puisque nous savons que l'humain influence le climat et les milieux aquatiques par sa présence et ses activités. Nous tentons donc, dans notre étude, de déterminer les variables environnementales importantes qui dictent les changements de taille et de composition de la communauté de phytoplancton à l'échelle d'un lac et d'en déduire les niches réalisées des différentes espèces du lac. L'utilisation d'une station mobile de manière verticale dans le lac Montjoie (Saint-Denis-de-Brompton) a permis de collecter des données in situ à haute fréquence et résolution temporelle caractérisant la colonne d'eau. Combinée à ces mesures, une banque de données sur l'abondance de différentes catégories de phytoplancton a été créée à l'aide d'un cytomètre en flux imageur (IFCB) et d'un programme de reconnaissance d'images qui lui est associé. En combinant ces données nous avons déterminé que la température moyenne au-dessus de la thermocline et que la profondeur limite de chlorophylle (2 écarts-types sous le maximum de chlorophylle) étaient les 2 variables (parmi les variables mesurées) les plus appropriées pour déterminer les niches réalisées de nos catégories de phytoplancton. À l'aide de ces 2 variables, nous avons pu déterminer les niches réalisées d'une trentaine de catégories présentes dans notre lac. Les niches ont été déterminées à la fois sur les données d'abondance et sur les données de taux de croissance nette à l'aide de deux méthodes différentes, soit l'analyse canonique des correspondances (CCA) et la maximisation de l'entropie d'information (MaxEnt). Ce sont finalement les niches déterminées avec les taux de croissance nette qui sont les plus pertinentes. Les deux méthodes ont donné des résultats semblables, mais c'est MaxEnt qui est la plus versatile pour l'ajout de nouvelles variables explicatives et c'est donc celle-ci que nous privilégierons dans le futur.

Il existe une multitude d’applications où la détection de très faibles niveaux lumineux (jusqu’à quelques photons, voir le photon unique) est une partie clé de la mesure dans des domaines tels que l’imagerie médicale, l’astrophysique. Jusqu’à un passé récent, le seul composant permettant de détecter des niveaux aussi bas que le photon unique était le photomultiplicateur. Ce composant est volumineux, fragile, nécessite l’utilisation de hautes tensions et possède une résolution spatiale faible. Depuis quelques années, la faisabilité de photodétecteurs à photons uniques connus sous l’acronyme de SPAD (pour Single-Photon Avalanche Diode) dans un procédé de fabrication CMOS standard a été démontrée. Ces avancées permettent de réaliser des imageurs de haute résolution et grande sensibilité. Le travail dans cette thèse démarre par la compréhension du comportement de l’élément photosensible (le SPAD) pour finir par la conception du circuit de lecture associé au SPAD. Le deuxième axe de travail proposé dans cette thèse est un modèle haut niveau du SPAD suivi par son circuit de lecture. Le troisième axe propose une nouvelle architecture de lecture qui vise l’amélioration de la dynamique globale. Finalement, dans le dernier chapitre on propose une réalisation électrique CMOS du circuit à dynamique élevée. / A number of vision applications (medical imaging, astrophysics, …) require the detection of very low ligh levels (up to a few photons, or the single photon). Until recently, only one component can detect levels as low as the single photon: the photomultiplier. In recent years, it has been demonstrated the feasibility of designing avalanche diode using CMOS standard process. These advances allow to achieve high-resolution imaging and high sen-sitivity. The work in this thesis starts by the study of the behavior of the photon sensing element (SPAD) and finish by the design of the radout circuit of single photon avalanche photodiode. The second point of the work proposed in this thesis is a high-level model of SPAD followed by its readout circuit based on an anolg counter. The third line offers a novel readout method to enhance the readout dynamic range of pixel based on single photon avalanche photodiode. Finaly, A new readout circuit is proposed for SPAD based pixel. This readout circuit which is inspired from the simulated architectures will allow us to achieve our analog counter with the best performance.

Depuis l'invention du scanner, les détecteurs à intégration de charges sont largement employés pour les applications d'imagerie biomédicale utilisant des rayons X. Néanmoins, des alternatives existent. Les développements réalisés en instrumentation pour les expériences en physique des hautes énergies ont permis l'émergence d'une nouvelle technologie de détection directe à base de semiconducteur. Cette nouvelle technologie, appelée détecteur à pixels hybrides, fonctionne en mode comptage de photons et permet de sélectionner l'énergie minimum des photons comptés. Le groupe imXgam du CPPM développe le démonstrateur PIXSCAN, un tomodensitomètre à rayons X basé sur le détecteur à pixels hybrides XPAD. L'objectif de ce développement est d'évaluer l'impact de la technologie à pixels hybrides sur la qualité des images et sur la dose délivrée lors d'examens tomodensitométriques du petit animal. Suite à un premier prototype de détecteur à pixels hybrides XPAD1 démontrant la faisabilité du projet, un imageur complet XPAD2 a été conçu et intégré dans le démonstrateur PIXSCAN. Depuis, avec l'évolution de l'industrie de la microélectronique, des améliorations notables ont été envisageables. Pour réduire la taille des pixels et améliorer la précision en énergie des détecteurs, une troisième version XPAD3 a été développée et sera prochainement intégrée dans un démonstrateur PIXSCAN de deuxième génération. Dans ce projet, mon travail de thèse a porté sur une participation à la conception des électroniques de lecture des détecteurs, la caractérisation des circuits et des détecteurs à pixels hybrides ainsi que sur la définition d'une architecture d'autocalibration des pixels en énergie.

La genèse des travaux présentés dans ce mémoire se situe dans le domaine de l'astrophysique des très hautes énergies. Il y a un siècle les scientifiques de la planète ont identifié un nouveau type de messagers venant de l'espace : les rayons cosmiques. Ce rayonnement est constitué de particules (photons et autres) de très haute énergie qui bombardent la terre en permanence. Le passage de rayonnements cosmiques dans l'atmosphère terrestre se traduit par la génération de brefs éclairs lumineux (5ns) d'une intensité très faible (1pW) : le flash Tcherenkov, devenant alors visible du sol.<br /><br />Dans l'état de l'art le meilleur détecteur de lumière est aujourd'hui le Photomultiplicateur (PMT), grâce à ses caractéristiques de sensibilité et de vitesse. Mais il présente quelques inconvénients : faible efficacité quantique, coût, poids etc. Nous présentons dans cette thèse une nouvelle technologie alternative : les compteurs de photons sur semi-conducteur, constitués de photodiodes polarisées en mode Geiger.<br />Ce mode de fonctionnement permet d'obtenir un effet de multiplication au moins identique à celui des PMT. Un modèle physique et électrique a été développé pour reproduire le comportement de ce détecteur.<br />Nous présentons ensuite dans ce travail de thèse un procédé technologique original permettant la réalisation de ces dispositifs dans la centrale de technologie du LAAS-CNRS, avec la simulation de chaque opération du processus.<br />Nous avons mis au point une fiche pour la caractérisation électrique des dispositifs, du mode statique au mode dynamique, et vérifié la conformité aux simulations SILVACO, et au modèle initial. Les résultats obtenus sont déjà excellents, compte tenu qu'il s'agit d'une première étape de prototypage, et comparables avec les résultats publiés dans la littérature.<br />Ces composants sur silicium peuvent intervenir dans toutes les applications où il y a un photomultiplicateur, et le remplacer. Les applications sont donc très vastes et la croissance du marché très rapide. Nous présentons une première expérience d'astrophysique installée au Pic du Midi qui a détecté des flashs Tcherenkov de rayons cosmiques avec cette nouvelle technologie à semi-conducteur.

L'experience spatiale AMS sera mise en orbite à partir de 2008 pour une durée de 3 ans afin d'étudier le rayonnement cosmique, l'antimatière et la matière noire. Cette thèse présente d'abord le travail mené pour les developpements de l'imageur Cherenkov (RICH) d'AMS qui conduira à une mesure précise de la vitesse et de la charge des particules. Nous exposons les caractéristiques générales de l'imageur, ainsi que la mise en oeuvre et l'analyse des données provenant de tests sur faisceau d'ions realisés au CERN. Nous présentons également les test de l'électronique frontale, l'analyse et le tri des composants les mieux adaptés à l'expérience. Une méthode d'étalonnage et de reclassement des cellules de l'imageur a été proposée et acceptée par la collaboration. Finalement, nous avons developpé un banc de test afin de déterminer l'indice de refraction des aérogels (utilisés comme matériau radiateur).

Les granulats naturels alluvionnaires sont utilisés actuellement à hauteur de 70 à 80% en volume dans la composition d'un béton et représentent désormais une ressource non renouvelable dont l'accessibilité diminue. Les formulations actuelles de béton visent à augmenter la part de granulats de roche massive concassés. Ces matériaux, de par leur histoire de fabrication, n'ont pas du tout la même morphologie. La substitution des granulats roulés par des granulats concassés affecte considérablement la mise en œuvre du matériau. Dans un premier temps, nous étudions spécifiquement l'influence de la morphologie des granulats sur les propriétés d'empilement des grains. Nous montrons que, le facteur d'aspect des grains affecte fortement la compacité dense et lâche aléatoire. À l'inverse, pour des grains de facteur d'aspect identique, l'impact de la convexité sur la mesure de la compacité dense est faible. Nous étendons, dans un deuxième temps, notre étude au comportement rhéologique de nos systèmes composés d'émulsion inverse et de sables monodisperses. Pour cela, nous construisons des courbes d'écoulement à l'échelle locale grâce à un imageur à résonance magnétique. Nous montrons que cette méthode est, de nos jours, la plus précise pour des mesures de viscosités, car elle prend en compte la migration et la localisation du matériau durant l'écoulement. Nous montrons également que le facteur d'aspect contrôle tout d'un point de vue rhéologique dans le régime où il n'y a pas de réseau percolé de contacts entre grains

Le sujet de thèse a pour objectif de revisiter le paradigme d'acquisition d'images dans les circuits intégrés pour le rendre robuste et scalable en technologies nanométriques (telles que le 28nm FDSOI). Ceci, afin de répondre aux contraintes d’imagerie imposée par des applications de type internet des objets. Dans ce cas, un système sur puce (SoC) hétérogène conçut en technologie avancée permettrait de répondre aux contraintes de consommation d’énergie. L’utilisation des imageurs standard actuels n’est alors pas compatible avec cette exigence à cause de leur consommation excessive et leur non compatibilité avec les technologies FDSOI 28nm. De plus, les ressources importantes de calcul numérique disponibles dans ces types de SoC couplées avec de nouveaux modes de captures d'images permettraient d’atteindre des niveaux de consommation d’énergie extrêmement bas tout en offrant la possibilité d’implémenter des algorithmes de traitement d’image complexes. Après une étude bibliographique sur les différentes méthodes d’acquisition d’image ainsi qu’une étude bibliographique sur les imageurs en technologies dites avancées pour l’imagerie et pour des applications basse consommation, il a été montré qu’il était nécessaire de numériser au plus tôt l’information lumineuse reçue par le capteur. C’est pourquoi le sujet a été orienté vers une architecture de type événementielle. L’architecture d’un capteur d’image événementiel avec traitement intelligent associé a été développée, en prenant en considération les contraintes liées à la technologie. Afin de définir ces contraintes, un circuit de test de pixel en FDSOI 28nm a été réalisé permettant d’évaluer la réponse électro-optique. Les pixels ont chacun des types et des tailles de photodiodes différentes afin de valider le type et la taille les plus efficaces. Deux architectures événementielles ont été étudiées durant cette thèse afin de répondre aux contraintes d’une implémentation en technologies FDSOI 28nm : une architecture de type « Time-to-first-Spike » (TTFS) avec un système d’inhibition et une architecture dite « multi-bus » utilisant les possibilités d’interconnections denses offertes par la technologie. Ces deux architectures visent à réduire le flot de données sortant ainsi que la consommation d’énergie. Les traitements associés à l’acquisition ont été validés par des simulations MATLAB émulant l’acquisition événementielle et les prétraitements. Ce système de vision extrait donc une carte binaire correspondant aux contrastes locaux en utilisant un principe d’inhibition par bloc. Cette architecture de traitement est basée sur le pixel TTFS (et son principe d’inhibition) en adaptant son implémentation. La carte binaire est extraite de manière synchrone ce qui permet d’éviter l’ajout de matériel lié à une implémentation purement événementielle. Cette carte binaire peut servir dans des applications telles que de la détection de mouvement, ou de la classification telles que la méthode des histogrammes des gradients (HoG) le permet. La carte binaire extraite se rapproche des motifs binaires locaux (LBP) qui sont des outils fréquemment utilisés dans la détection et la reconnaissance de visage. Une partie de la thèse a également été consacrée à l’exploitation des possibilités qu’offre la technologie FDSOI 28nm. Notamment des architectures pixels utilisant une photodiode sous le transistor ont été étudiées. Il a également été développé dix matrices de 3 par 3 pixels en intégration 3D séquentielle utilisant la technologie CoolCube™ du LETI. / The goal of this thesis is to study new image acquisition paradigm in integrated vision circuits to enhance their robustness and scalability using nanometric technologies (such as the 28nm FDSOI) in order to satisfy the imaging constraints imposed by applications such as Internet of Things. In this case, a heterogeneous system-on-chip (SoC) designed in advanced technology would meet the energy consumption constraints. Using standard imagers is not compatible with this requirement because of their excessive power consumption and their architectures non-compatible with 28nm FDSOI technologies. In addition, in these SoC, significant available digital computational resources coupled with new image acquisition modes would allow ultra-low power consumption while providing the ability to implement complex image processing.After a bibliographic study on the state of the art on image acquisition methods and a study on imagers designed with advanced technologies and on low-power applications, it has been shown that it is necessary to quickly digitize light information received by the sensor (i.e. in the pixel). This is why the subject has been oriented towards an event-based vision sensor architecture.The architecture of an event-based image sensor with its associated smart processing has been developed, taking into account technology constraints. In order to define these constraints, a 28nm FDSOI pixel test circuit has been carried out to evaluate the electro-optical response. Each pixel has a different type and size of photodiodes in order to validate the most effective type and size.Two event-based architectures were studied during this thesis in order to fit with the constraints of an implementation in 28nm FDSOI technologies: a "Time-to-first-Spike" (TTFS) architecture with an inhibition system and an architecture called "multi-bus "using the dense interconnections possibilities offered by the technology. These two architectures aim to reduce the data throughput as well as energy consumption.The processing associated to the acquisition have been validated by MATLAB simulations emulating the event acquisition and pre-processing. This vision system therefore extracts a binary map corresponding to the local contrasts using block inhibition mechanism. This processing architecture is based on TTFS pixel (and its inhibition mechanism) with a dedicated pixel schematic. The binary map is extracted in a synchronous manner, thus avoiding hardware addition inherent to an AER (Adress Event Representation) implementation. This binary map can be used for applications such as motion detection, or classification such as histogram of gradient method (HoG). This extracted binary map approaches local binary patterns (LBP), which are frequently used tools in face detection and recognition.A part of this thesis has been dedicated also to the exploration of FDSOI 28nm capabilities in terms of pixel implementation. Notably, by studying pixels using a photodiode under the FDSOI transistor. It has also been developed ten 3 by 3 pixels matrices using 3D integration with LETI technology CoolCube™.

Résumé : La plupart des plasmas créés en laboratoire dans des expériences relevant, par exemple, de la fusion à confinement inertiel sont des plasmas Hors Equilibre Thermodynamique Local (ETL). La modélisation de la cinétique atomique de ces plasmas est cruciale pour comprendre et diagnostiquer les propriétés radiatives de ces milieux. Il y a une forte demande pour la réalisation d’expériences de spectroscopie X dans lesquelles le plasma est caractérisé par des diagnostics indépendants. Et donc le développement de nouveaux diagnostics pour ces expériences est aussi un enjeu majeur.Dans la continuité d’une série d’expériences précédentes, on a réalisé l’étude spectroscopique de la couche K d’aluminium (Al, ZAl = 13) et de la couche L du bromure de potassium (KBr, ZK = 19, ZBr = 35). Le but est d’obtenir simultanément la mesure de l’émission X du plasma et une caractérisation la plus complète possible des paramètres hydrodynamiques du plasma émetteur. Cependant il a été difficile de reproduire ces résultats expérimentaux par les codes de simulations car les gradients de densité électronique et de température électronique étaient trop importants.Une nouvelle expérience préliminaire a été réalisée sur l’installation ELFIE sur des cibles de Z moins élevé, d’Al et de C pour montrer qu’il était possible de mieux contrôler les paramètres hydrodynamiques du plasma afin que ce dernier soit plus homogène et donc plus facile à modéliser. Suite aux résultats de cette expérience, on a pu ajuster les différentes géométries (diagnostics et cibles) afin de la reproduire sur un plasma de KBr.Dans le cadre du projet Laser MégaJoule (LMJ) des imageurs X devront observer la surface de microballons. Les résolutions à atteindre seront de l’ordre de quelques microns.On a réalisé une étude préliminaire des Lentilles à Zone de Fresnel (LZF) comme composant optique d’un nouveau microscope X à très haute résolution spatiale. On a dans un premier temps réalisé la métrologie des LZF sur des installations synchrotrons (SOLEIL, BESSY II) et laser (EQUINOX) et mesuré des résolutions inférieure à 3 µm pour un faisceau monochromatique. En ajoutant un miroir multicouche (MMC) à la LZF, on réalise une sélection spectrale de 100 eV centré sur la raie Heβ de l’aluminium (1860 eV). Ce système constitue le diagnostic Fresnel Ultra High Resolution Imager (FUHRI) a été utilisé sur l’installation LULI2000 : sa résolution a été mesurée à 3,8 µm en janvier 2015. Le diagnostic a été amélioré en 2016 par l’ajout d’une seconde voie de mesure, appelé FUHRIx2 qui permet de mesurer simultanément la taille de la zone d’émissions de deux longueurs d’onde différentes. Cette expérience est un premier pas pour montrer qu’il est possible de remonter aux paramètres hydrodynamiques grâce à la mesure à haute résolution des tailles de zones émissives des différentes raies d’un plasma.En parallèle, on a aussi testé les LZF sur le LMJ afin d’étudier leur potentiel et définir leurs conditions d’utilisation avec les restrictions d’une telle installation. / Most of plasmas created in laboratories for experiments in domains such as inertial confinement fusion are non-LTE plasmas. The modeling of the atomic kinetics of these plasmas is crucial to understand the radiative properties of these environments. There is a strong demand for experiments in which the plasma is characterized by independent X-ray spectroscopy diagnostics. Thus the development of new diagnostics for these experiments is also a major stake.In line with previous experiments, we studied L-shell X-ray mission of aluminum (Al Zal = 13) and potassium bromide (KBr, ZK = 19, ZBr = 35). The goal here is to simultaneously obtain the measurement of the plasma’s X-ray emission and the most accurate characterization possible of the hydrodynamic parameters of this emitting plasma. However it has been difficult to reproduce these experimental results with simulation codes because the electron density and temperature spatial gradients were too important. A new preliminary experiment was performed on ELFIE installation for lower Z targets, Al (Z = 12) and C (Z = 6). Its aim is to show that we were able to better control the plasma’s hydrodynamic parameters in order for it to be more homogeneous and thus easier to model.Following the results of this experiment, we could adjust the various geometries (diagnostics and targets) to reproduce it on a KBr plasma.For the Laser MegaJoule project (LMJ) X-ray imagers will observe the target surfaces. The resolutions requirements will reach the order of a few microns.We conducted a preliminary study of Fresnel zone plate (FZP) as new X-ray microscope with very high spatial resolution. Metrology measurements of FZP were performed on synchrotron facilities (SOLEIL, BESSY II) and laser (EQUINOX): its resolution was measured to be less than 3 microns for a monochromatic beam. Adding a multilayer mirror (MMC) to the FZP provides a spectral selection of 100 eV centered on Heβ line of aluminum (1860 eV). This diagnostic was named Fresnel Ultra High Resolution Imager (FUHRI) and was used on luli2000 installation: we measured a 3.8 microns total resolution in January 2015. The diagnostic was upgraded in 2016 by adding a second measurement channel, so called FUHRIx2, which provides the simultaneous measurement of the size of the emission zone of two different wavelengths. This experiment is a first step to show that it is possible to measure the hydrodynamic parameters of a laser-created plasma with high-resolution measurement of this size for multiple lines.In parallel, LZF the LMJ is also tested to investigate their potential and define their terms of use with the restriction of such a facility.

Le travail de cette thèse porte sur l’étude de la télédétection de la fluorescence chlorophyllienne avec un instrument imageur passif depuis une orbite géostationnaire pour le suivi de l’état physiologique de la végétation. Le concept instrumental est étudié théoriquement pour aboutir à la création d’uninstrument et à sa validation. La possibilité de mesurer des cycles diurnes de la fluorescence végétale depuis une orbite géostationnaire est évaluée à l’aide de simulations qui permettent de dresser les spécifications d’un instrument spatial.L’instrument imageur passif mesure dans la bande O 2 -A d’absorption atmosphérique. Il utilise une roue à filtres interférentiels dont la fonction de transmittance varie avec l’angle d’incidence des rayons les traversant. L’étude théorique a permis d’optimiser le placement spectral des filtres en vuede minimiser l’incertitude liée à la mesure de fluorescence.Grâce à la comparaison des mesures de l’instrument imageur avec d’autres instrument de mesure de la fluorescence, l’instrument et son concept instrumental ont été validés. Néanmoins, à cause d’effets de structure de la végétation intervenant sur le transfert radiatif de la fluorescence et de la lumière solaire au sein du couvert végétal, ces mesures ont confirmé la difficulté d’estimer le rendement de fluorescence de la végétation à partir des flux de fluorescence mesurés.Une étude théorique menée grâce à une modélisation du transfert radiatif de la fluorescence dans le couvert végétal jusqu’au capteur a permis d’expliquer la difficulté à retrouver le rendement de fluorescence à partir des flux. Cette étude a mis en avant l’accessibilité du rendement pour des couverts à fortedensité de feuilles et lorsque la distribution de l’orientation des feuilles est centrée sur l’horizontale.Cette modélisation a été étendue pour simuler des mesures spatiales dans le but d’étudier la possibilité de mesurer la fluorescence depuis une orbite géostationnaire dans les bandes O 2 -A et O 2 -B. Les résultats de ces simulations montrent la possibilité de mesurer préférentiellement dans la bandeO 2 -A avec une faible incertitude sur les flux de fluorescence et une bonne répétabilité temporelle pour le suivi des cycles diurnes de la fluorescence de la végétation. / Le travail de cette thèse porte sur l’étude de la télédétection de la fluorescence chlorophyllienne avec un instrument imageur passif depuis une orbite géostationnaire pour le suivi de l’état physiologique de la végétation. Le concept instrumental est étudié théoriquement pour aboutir à la création d’uninstrument et à sa validation. La possibilité de mesurer des cycles diurnes de la fluorescence végétale depuis une orbite géostationnaire est évaluée à l’aide de simulations qui permettent de dresser les spécifications d’un instrument spatial.L’instrument imageur passif mesure dans la bande O 2 -A d’absorption atmosphérique. Il utilise une roue à filtres interférentiels dont la fonction de transmittance varie avec l’angle d’incidence des rayons les traversant. L’étude théorique a permis d’optimiser le placement spectral des filtres en vuede minimiser l’incertitude liée à la mesure de fluorescence.Grâce à la comparaison des mesures de l’instrument imageur avec d’autres instrument de mesure de la fluorescence, l’instrument et son concept instrumental ont été validés. Néanmoins, à cause d’effets de structure de la végétation intervenant sur le transfert radiatif de la fluorescence et de la lumière solaire au sein du couvert végétal, ces mesures ont confirmé la difficulté d’estimer le rendement de fluorescence de la végétation à partir des flux de fluorescence mesurés.Une étude théorique menée grâce à une modélisation du transfert radiatif de la fluorescence dans le couvert végétal jusqu’au capteur a permis d’expliquer la difficulté à retrouver le rendement de fluorescence à partir des flux. Cette étude a mis en avant l’accessibilité du rendement pour des couverts à fortedensité de feuilles et lorsque la distribution de l’orientation des feuilles est centrée sur l’horizontale.Cette modélisation a été étendue pour simuler des mesures spatiales dans le but d’étudier la possibilité de mesurer la fluorescence depuis une orbite géostationnaire dans les bandes O 2 -A et O 2 -B. Les résultats de ces simulations montrent la possibilité de mesurer préférentiellement dans la bandeO 2 -A avec une faible incertitude sur les flux de fluorescence et une bonne répétabilité temporelle pour le suivi des cycles diurnes de la fluorescence de la végétation.

Ce travail vise à étudier l’apport des technologies d’intégration 3D à l’imagerie CMOS ultra-rapide. La gamme de vitesse d’acquisition considérée ici est du million au milliard d’images par seconde. Cependant au-delà d’une dizaine de milliers d’images par seconde, les architectures classiques de capteur d’images sont limitées par la bande passante des buffers de sortie. Pour atteindre des fréquences supérieures, une architecture d’imageur burst est utilisée où une séquence d’une centaine d’images est acquise et stockée dans le capteur. Les technologies d’intégration 3D ont connu un engouement depuis une dizaine d’années et sont considérées comme une solution complémentaire aux travaux menés sur les dispositifs (transistors, composants passifs) pour améliorer les performances des circuits intégrés. Notre choix s’est porté sur une technologie où les circuits intégrés sont directement empilés avant la mise en boitier (3D-SIC). La densité d’interconnexions entre les différents circuits est suffisante pour permettre l’implémentation d’interconnexions au niveau du pixel. L’intégration 3D offre d’intéressants avantages à l’imagerie intégrée car elle permet de déporter l’électronique de lecture sous le pixel. Elle permet ainsi de maximiser le facteur de remplissage du pixel tout en offrant une large place aux circuits de conditionnement du signal. Dans le cas de l’imagerie burst, cette technologie permet de consacrer une plus grande surface aux mémoires dédiées au stockage de la séquence d’image et ce au plus proche des pixels. Elle permet aussi de réaliser sur la puce la conversion analogique numérique des images acquises. / This work aims to study the inflows of the 3D integration technology to ultra-high speed CMOS imaging. The acquisition speed range considered here is between one million to one billion images per second. However above ten thousand images per second, classical image sensor architectures are limited by the data bandwidth of the output buffers. To reach higher acquisition frequencies, a burst architecture is used where a set of about one hundred images are acquired and stored on-chip. 3D integration technologies become popular more than ten years ago and are considered as a complementary solution to the technological improvements of the devices. We have chosen a technology where integrated circuits are stacked on the top of each other (3D-SIC). The interconnection density between the circuits is high enough to enable interconnections at the pixel level. The 3D integration offers some significant advantages because it allows deporting the readout electronic below the pixel. It thus increases the fill factor of the pixel while offering a wide area to the signal processing circuit. For burst imaging, this technology provides more room to the memory dedicated to the image storage while staying close to the pixel. It also allows implementing analog to digital converter on-chip.