Depuis une dizaine d’années, des chercheurs d’Harvard travaillent sur une lentille plane et unique capable de corriger les effets de distorsion, mais aussi d’enregistrer des images nettes et parfaites. Aujourd’hui, une start-up arrive au bout de son projet, et les premiers capteurs devraient apparaître sur des smartphones d’ici la fin de l’année.

[EN VIDÉO] Smartphones : Sony promet des ralentis vidéo à 1.000 images/seconde  La firme japonaise Sony vient de dévoiler un nouveau capteur photo qui incorpore de la mémoire vive DRam. Elle pourrait filmer en full HD à 1.000 images par seconde, ce qui permet d’obtenir des ralentis d’une finesse exceptionnelle. 

Les fabricants de smartphones ont beau innover chaque année, un élément n’évolue pas depuis près de 15 ans : le capteur photo. Qu’il s’agisse d’Apple, Samsung ou encore Huawei, on s’appuie sur des objectifs classiques, avec un système de lentilles superposées, et les seules évolutions concernent la multiplication des capteurs, et leur puissance passée de deux millions de pixels à… 108 millions !

« Les optiques des smartphones se composent aujourd’hui de quatre à sept lentilles, rappelle Oliver Schindelbeck, responsable de l’innovation chez Zeiss, référence de l’optique, à nos confrères de Wired. Si vous avez un seul élément d’objectif, rien que par la physique, vous aurez des aberrations telles que la distorsion ou la dispersion dans l’image. » Mais 2021 pourrait marquer un vrai changement, et c’est la start-up Metalenz qui a décidé de « révolutionner » le marché des capteurs photo pour smartphone.

Des nanostructures corrigent les déformations

Née de recherches à Harvard, la technologie propriétaire s’appuie sur des « métasurfaces optiques », et plutôt que d’empiler des lentilles, une seule suffit ! Comment la start-up Metalenz parvient-elle donc à éviter ce problème ? Au lieu d’utiliser des lentilles en plastique et en verre empilées sur un capteur d’image, cette société utilise une seule lentille construite sur une tranche de verre d’une taille comprise entre 1 x 1 et 3 x 3 millimètres. Au microscope, on distingue des nanostructures en silicium mille fois plus petites qu’un cheveu humain. Ces nanostructures plient les rayons lumineux de façon à corriger de nombreuses lacunes des systèmes de caméra à objectif unique.

La lumière traverse ces nanostructures à motifs, semblables à des millions de cercles avec des diamètres différents au niveau microscopique. « Tout comme une lentille incurvée accélère et ralentit la lumière pour la tordre, chacun d’entre eux nous permet de faire la même chose, afin que nous puissions tordre et façonner la lumière simplement en changeant les diamètres de ces cercles », déclare le cofondateur et P.-D.G. Robert Devlin.

L’un des points forts de cette technologie, c’est la possibilité de la produire à grande échelle extrêmement vite, comme n’importe quel composant électronique. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français » © Metalenz, YouTube

Bientôt utilisé pour la reconnaissance faciale

Résultat, la qualité d’image est tout aussi nette qu’avec un système à plusieurs capteurs, et les nanostructures s’occupent de réduire ou d’éliminer de nombreuses dégradations d’image comme des lignes droites distordues, ou des couleurs moins fidèles sur les bords. Outre le gain d’espace à l’intérieur du smartphone, ce système permet d’absorber plus de lumière pour des photos plus lumineuses et plus nettes.

En pratique, Metalenz annonce une mise en production pour la fin de l’année avec le projet d’un capteur 3D pour les smartphones, utile pour la reconnaissance faciale. Il s’agirait donc d’un capteur à selfie, et le fabricant promet un composant moins gourmand en énergie, mais aussi plus discret en façade. À terme, Metalenz vise aussi le secteur de la santé, mais aussi les constructeurs automobiles et les lentilles astronomiques.