Mieux vaut éviter de le laisser trainer, sous peine de ne jamais le retrouver. Cet appareil photo miniature, développé aux Etats-Unis par des chercheurs de Princeton et de l’université de Washington, ne mesure qu’un demi-millimètre de côté. Présenté le 29 novembre dans la revue Nature Communication, l’appareil produit en couleur des clichés de qualité similaire à celle de caméras… 500 000 fois plus grosses.
Cette qualité s’avère surtout bien supérieure à celle des dispositifs identiques conçus jusque-là. Obtenue grâce à des algorithmes d’apprentissage machine sur-mesure, elle pourrait permettre à terme d’équiper des robots médicaux miniatures, envoyés dans le corps humain pour diagnostiquer ou soigner des maladies, voire équiper nos smartphones.
1,6 million d'antennes
Encore confiné aux expériences en laboratoire, le dispositif n’est pas une simple miniaturisation d’un appareil photo conventionnel. Alors que ces derniers utilisent une série de lentilles incurvées pour capter la lumière, le système des chercheurs se base sur la technologie dite des métasurfaces, dont la production s’apparente à celle de puces informatiques. Point de lentille ici. Ce carré d’un demi-millimètre de côté est constellé de 1,6 million de pieux cylindriques, chacun ayant une taille comprise entre 110 et 125 nanomètres. Tous uniques, ils fonctionnent comme des antennes optiques, chacune doté de sa géométrie propre afin de capter des couleurs différentes. Et couvrir l’ensemble du spectre visible.
C’est l’interaction de ces capteurs avec la lumière, traitée a posteriori par les algorithmes d’apprentissage machine, qui permet de retranscrire fidèlement des images. C'est la première fois qu'un dispositif de ce genre bénéficie d'algorithmes pour le traitement d'images. Un défi, tant leur développement est compliqué par la quantité et la complexité des données fournies par les antennes.
Un jour dans les smartphones ?
Cette combinaison entre algorithmie et métasurface est ce qui a permis de doper les capacités de la caméra dans des conditions de lumière naturelle, contrairementaux autres mini-capteurs à métasurface, qui sont contraints de fonctionner dans des conditions de lumière idéales, en laboratoire, pour capturer des clichés de bonne qualité, expliquent les chercheurs. Grâce à leur méthode, leur dispositif a réussi à fournir des images nettes et à capturer l’ensemble des couleurs du spectre visible. De quoi obtenir les images dotées de la meilleure qualité et de la meilleure largeur de champ, revendiquent-ils. Leur appareil a même tenu la comparaison avec un appareil photo classique, composé de six lentilles et plus de 500 000 fois plus grand que lui : à part un léger flou sur les bords de l’image, les chercheurs n’ont pas noté de différence de qualité.
Ces derniers envisagent désormais d’ajouter davantage de fonctionnalités à leur caméra, comme de la détection de formes, avec l'espoir de voir leur technologie s’imposer au grand public. «Nous pourrions transformer des surfaces en caméras ultra-haute définition, envisage Felix Heide, chercheur du projet, sur le site de Princeton. Nous n’aurions plus trois caméras à l’arrière de nos smartphones, car le dos du téléphone serait une caméra géante.» Reste à voir comment industrialiser la production de leur invention.
