Un nouvel appareil photo de la taille d’un grain de sel rivalise avec d’autres qui sont 500 000 fois plus grands
Avec des “images nettes et en couleur”.
La nouvelle caméra de la taille d’un grain de sel. Princeton University
Assister à l’évolution de l’appareil photo a été, et est toujours, une aventure passionnante. Avec la sortie de nouveaux modèles chaque année, nous avons vu les anciens appareils photo encombrants se réduire à des versions de plus en plus petites. Et si les micro-appareils photo sont considérés comme des œuvres d’art, ils ne sont presque jamais très doués en matière de composition par rapport à leurs homologues professionnels portatifs.
Des chercheurs de l’université de Princeton et de l’université de Washington ne sont pas d’accord ; l’équipe a annoncé qu’elle avait réussi à créer un appareil photo ultra-compact de la taille d’un gros grain de sel, dans une étude publiée dans Nature Communications. De plus, l’appareil peut capturer des images claires et en couleur qui peuvent rivaliser avec les objectifs d’appareils photo classiques, 500 000 fois plus grands.
Une toute nouvelle expérience d’un point de vue minuscule
Quelle est la nouveauté ? Les appareils photo ordinaires utilisent une série de verres ou de plastiques courbés dans leurs lentilles pour courber la lumière et la mettre au point lors de la prise de vue. Selon un communiqué de presse de l’université de Princeton, la nouvelle microcaméra créée par l’équipe possède un nouveau système optique doté d’une technologie appelée métasurface, qui peut être produite comme une puce informatique.
La métasurface en question ne mesure qu’un demi-millimètre et comporte 1,6 million de poteaux cylindriques aux formes uniques, qui fonctionnent comme une antenne optique. C’est là que les algorithmes d’apprentissage automatique entrent en jeu. Grâce à l’apprentissage automatique, les poteaux peuvent produire les images de la plus haute qualité et les vues les plus larges avec des couleurs vibrantes dans une caméra métasurface.
À propos du processus de production, Ethan Tseng, un étudiant en doctorat d’informatique à Princeton qui a codirigé l’étude, a déclaré : “Ce fut un défi de concevoir et de configurer ces petites microstructures pour qu’elles fassent ce que l’on veut. Pour cette tâche spécifique de capture d’images RVB à grand champ de vision, il n’était pas clair auparavant comment co-concevoir les millions de nano-structures avec les algorithmes de post-traitement.”
Le co-auteur principal, Shane Colburn, a créé un simulateur informatique pour automatiser le test de différentes nano-antennes. En raison du nombre d’antennes et de la complexité de leurs interactions avec la lumière, ce type de simulation peut utiliser “des quantités massives de mémoire et de temps”, a déclaré M. Colburn. Il a développé un modèle permettant d’approcher efficacement les capacités de production d’images des métasurfaces avec une précision suffisante.
Par rapport aux précédentes caméras ultracompactes à lentille métasurface, le nouvel objectif élimine facilement les distorsions d’image et les limitations à la capture de tous les spectres de la lumière visible. Habituellement, les micro-caméras fonctionnent dans les conditions de lumière laser pure d’un laboratoire ou dans des conditions idéales similaires pour produire des images de haute qualité, mais les performances de la nouvelle caméra en éclairage naturel sont tout aussi bonnes qu’en éclairage de laboratoire.
Les possibilités sont infinies avec les micro-caméras. Et ce nouveau système micro-optique pourrait être utilisé à des fins médicales, placé dans des robots pour diagnostiquer et traiter des maladies et améliorer l’imagerie pour d’autres robots.
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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
