Ce capteur photo révolutionnaire fait la taille d’un grain de sable

Des chercheurs de l’université de Princeton et de Washington ont développé un capteur photo microscopique, de la taille d’un grain de sel. D’après leur rapport, cet appareil offre une qualité d’image comparable à celle offerte par des capteurs des centaines de milliers de fois plus grands. Cette technologie pourrait être exploitée dans de nombreux domaines, en médecine par exemple.

capteur grain de sable
Crédits : Université de Princeton et Washington

Alors que l’université de Stanford présentait en 2020 le plus gros capteur photo jamais construit avec ses 3200 mégapixels, des chercheurs américains de l’université de Princeton et Washington viennent de dévoiler ce qui apparaît comme l’appareil photo le plus petit du monde, dont la taille est comparable à un grain de sel. Et aussi microscopique soit-il, le capteur n’en oublie pas pour autant d’offrir une qualité d’image comparable à celle offerte par des capteurs des centaines de milliers de fois plus imposants.

Nous démontrons une qualité d’image comparable à celle d’un objectif commercial volumineux à six éléments, même si notre volume de conception est 555 000 fois inférieur”, assurent-ils. Comme vous pouvez en douter, le challenge a été de taille, puisque les scientifiques ont dû apporter des solutions à des problèmes qui touchent directement aux lois fondamentales de l’optique, notamment au niveau de la focale, soit la distance entre la lentille et le capteur de l’appareil. Le risque étant d’obtenir avec un capteur aussi petit une image floue, déformée et parasitée par des aberrations chromatiques à la pelle.

Comme l’expliquent les chercheurs, ils ont exploité ce qu’on appelle “des métasurfaces” pour contourner ces limitations. D’après le CNRS, il s’agit “d’éléments optiques composés de nanoéléments qui permettent d’éviter une longue propagation en introduisant, le long du chemin optique, des changements abrupts de phase, d’amplitude et/ou de polarisation sur une échelle d’épaisseur de l’ordre de la longueur d’onde”.

On pourrait comparer ces métasurfaces à des millions de petites antennes optiques qui composent le capteur. Chacune d’entre elles est configurée de manière unique, de sorte à ce qu’elles reçoivent et traitent les longueurs d’ondes de la lumière différemment. Bien entendu, l’ensemble des informations est ensuite recueillie par le capteur pour transmettre une image cohérente et lisible.

capteur grain de sable
Crédits : Université de Princeton et Washington

À lire également : Vivo dévoile un capteur photo révolutionnaire pour améliorer les clichés en mode nuit

Comme Google, les chercheurs font appel à l’IA et aux algorithmes

Seulement, les métasurfaces ne sont pas une solution miracle, des déformations et des aberrations chromatiques subsistant encore malgré leur utilisation. Comme Google avec le Pixel 6 (et les précédents Pixels), les chercheurs ont dû recourir à l’intelligence artificielle et à des algorithmes pour reconstruire l’image.

En premier lieu, il fallait s’assurer que ces millions d’antennes soient parfaitement calibrées et configurées, une tâche titanesque compte tenu de leur nombre. Pour ce faire, le chercheur Shane Colburn a mis au point un modèle informatique pour ajuster et optimiser automatiquement les antennes tout en réduisant drastiquement les erreurs et anomalies. Ensuite, ils ont utilisé un algorithme de reconstruction, boosté à l’apprentissage automatique, pour détecter les défauts de l’image en aval et les ajuster. Les résultats obtenus s’améliorant au fil des essais grâce au machine learning.

Avec ce travail, nous présentons une approche permettant d’obtenir une imagerie de haute qualité, en couleur et à grand champ de vision en utilisant la nano-optique neuronale. Plus précisément, la méthode d’imagerie apprise proposée permet de réduire d’un ordre de grandeur l’erreur de reconstruction sur les données expérimentales par rapport aux travaux existants. Les facteurs clés de ce résultat sont notre modèle de formation d’image méta-optique différentiable et notre nouvel algorithme de déconvolution”, expliquent-ils.

Des exploitations possibles en médecine et en robotique

Ils poursuivent : “Aucune méta-optique existante démontrée à ce jour n’offre une combinaison comparable de qualité d’image, de grande taille d’ouverture, de faible nombre f, de grande largeur de bande fractionnelle, de large FOV et d’insensibilité à la polarisation et la méthode pourrait être proposée à la production de masse”.

En effet, les chercheurs ont opté pour du nitrure de silicium pour composer leur capteur, un matériau semblable au verre et compatible avec les méthodes de production des semi-conducteurs standards. Comme précisé, une production à l’échelle industrielle n’est pas donc pas à exclure, bien au contraire puisque le coût de fabrication serait nettement inférieur à celui des capteurs traditionnels. “Nous pensons que la méthode proposée constitue une étape essentielle vers des caméras ultra petites qui pourraient permettre de nouvelles applications en endoscopie, en imagerie cérébrale ou dans la détection des objets”, concluent les chercheurs.

Source : Nature


Réagissez à cet article !

Demandez nos derniers articles !

Flou d’arrière-plan en 4K, filtres façon film… Vivo prépare un smartphone pensé pour les créateurs

Vivo a commencé à dévoiler son prochain smartphone milieu de gamme en Inde. Le V80 se montre déjà dans un coloris orange, avec un module photo signé Zeiss. Selon plusieurs…

Offres d’automne : stockez votre énergie solaire avec Zendure SolarFlow avant l’arrivée du froid

Entre un tarif de rachat du surplus solaire qui s’effondre et une facture d’électricité qui grimpe, le stockage devient la solution la plus rentable pour les foyers équipés. Zendure en…

Microsoft annonce un événement le 7 octobre 2026, mais pour présenter quoi ?

Microsoft vous demande de bloquer la date du 7 octobre 2026. La firme tiendra une conférence où l’on attend plusieurs annonces. Lesquelles ? On fait le point sur les plus…

Le DJI Neo 2 passe à 177 € : drone seul, Fly More Combo, c’est vous qui choisissez

Le DJI Neo 2 est en promotion avec plusieurs options au choix. Le drone est disponible à partir de 177 € au lieu de 239 €, avec la possibilité d’opter…

Steam Frame : on connaît le prix du casque VR de Valve et ça pique fort

Valve a finalement révélé le prix de son Steam Frame, en profitant de l’ouverture de ses précommandes. On craignait que le casque subisse le même traitement que la Steam Machine…

Samsung s’apprêterait à lancer des écouteurs très différents des Galaxy Buds que vous connaissez

Samsung décline ses écouteurs sans fil sous de nombreuses formes depuis plusieurs années. Les Galaxy Buds On, attendus depuis des mois, viennent de passer une étape clé avant leur commercialisation….

Samsung : l’application Galerie va avoir droit à un changement de taille qui va transformer la gestion de vos photos

Que ceux qui regrettent la fin de la synchronisation de la Galerie de Samsung avec OneDrive se rassurent : le constructeur a trouvé un remplaçant. Et pas n’importe lequel, puisque…

Pulse et Pulse Edge : Sony dévoile deux nouveaux casques audio pour la PlayStation 5

Sony révèle deux nouveaux accessoires pour ses consoles PlayStation 5. Que proposent les casques sans fil Pulse et Pulse Edge ? Quelles sont les différences entre les deux modèles ?…

Ninja Foodi Flex de 10,4 L : avec cette belle chute de prix, le airfryer XXL avec séparateur amovible devient enfin accessible

Normalement en vente à 269,99 €, le airfryer 7-en-1 Ninja Foodi Flex est actuellement à prix cassé. Il est affiché à 179,99 €, et avec le code PASN10, il chute…

Le Samsung Galaxy S27 pourrait ne pas avoir la même RAM selon le modèle, la faute à une facture trop salée

La flambée du prix de la mémoire vive pèse sur tous les fabricants de smartphones. Samsung testerait actuellement une nouvelle RAM pour ses Galaxy S27, sans parvenir à trouver un…