Les « Metalens », solutions alternatives aux objectifs en verre, avaient suscité beaucoup d’intérêt il y a quelques années. Les recherches continuent, et le MIT vient de réaliser un véritable exploit dans ce domaine.
Les « Metalens » portent l’incroyable promesse d’une nano-technologie capable de remplacer les objectifs en verre. Si la miniaturisation permet aujourd’hui d’embarquer des appareils de qualité dans un smartphone, avec les « Metalens », on change de dimension pour rentrer dans le nanomonde. L’université de Harvard s’était distinguée par ses recherches dans le domaine il y a quelques années.
C’est maintenant au tour du MIT de réaliser une percée scientifique. L’institut vient de réaliser un “objectif” ultra grand angle fisheye microscopique totalement plat, et capable de prendre un panoramique à 180°. Un véritable défi qui semblait totalement impossible sur le plan scientifique.
C’est quoi une « Metalens » ?
Le terme de « Metalens » désigne l’équivalent d’un objectif, mais constitué surtout de minuscules éléments en métal au lieu d’un ensemble de lentilles en verre.
Elle se présente sous la forme d’une surface transparente très fine sur laquelle des éléments microscopiques en métal créent une structure complexe capable d’orienter la lumière de manière précise en direction du capteur.
L’objectif n’est pas de seulement répliquer ce que permettent les lentilles en verre. Il est possible d’aller plus loin, en n’étant plus tributaire des limitations de l’optique traditionnelle. Par exemple, une structure « Metalens » est capable de concentrer tous les rayons lumineux au même endroit, mais surtout exactement au même moment, un véritable casse-tête lorsqu’on utilise du verre.
Une percée réalisée par le MIT
La Metalense dévoilée par le MIT est constituée d’un support transparent et circulaire en fluorure de calcium, et comporte des éléments microscopiques en métal de taille inférieure à 3µm (micromètres) dont la fonction est de réfléchir la lumière vers le capteur de manière spécifique.
Une des limites qui semblait impossible à dépasser avec les « Metalens » à l’origine était d’obtenir un angle de vue supérieur à 60°. C’est en cela que cette « Metalens » ultra grand angle fisheye à 180° constitue une véritable percée dans le domaine.
En effet, réaliser cela sans le dôme en verre caractéristique des optiques fisheye semblait totalement impossible à réaliser. Comment récupérer la lumière si elle arrive de côté ? Il semble que le MIT ait trouvé des solutions pour cela. Mais à ce stade, cet exploit est à tempérer car il a été réalisé sur une toute partie du spectre de lumière.
Cela démontre en tout cas que loin d’être à l’abandon, la recherche sur le concept continue de progresser, et de repousser les limites du possible.
Les avantages et espoirs de cette technologie
La miniaturisation et la légèreté permises par les « Metalens » sont les avantages les plus évidents de cette alternative. En effet, le verre est encombrant, lourd, extrêmement fragile, et son coût élevé, même si depuis l’avènement du smartphone, ces limites ont été constamment repoussées.
Mais deux atouts supplémentaires jouent aussi en faveur de cette technologie : la qualité d’image, et le coût. Au sujet de la qualité d’image, on parle ici surtout d’absence de déformations et d’aberrations, en l’absence de lentilles. La « Metalens » du MIT est donc capable sur une photo panoramique de proposer d’ores et déjà une netteté similaire au centre et sur les bords de l’image.
Quant au coût, il pourrait être minime. La fabrication d’une optique en verre implique un travail de recherche important, des matériaux et traitements du verre coûteux, et un travail de précision qui explique le coût parfois exorbitant des meilleurs objectifs photo. Or selon les chercheurs, le coût de production d’une « Metalens » serait extrêmement faible.
Encore loin des applications pratiques
On ne sait pas encore quelles seront les limites de cette approche ni même si cela intéresser a un jour directement les photographes. Réaliser des photos nettes est une chose, proposer des solutions de qualité aux photographes reste pour l’instant de l’ordre de la science-fiction.
Concernant nos appareils mobiles, si le tour de force réalisé par le MIT est à saluer, là aussi, il n’est pas certain que nous verrons nos smartphones équipés de ces nano-solutions optiques rapidement.
Pour le moment, la « Metalens » développée ne capture en effet que le spectre infrarouge. Elle ne peut donc pas produire une image dans le sens où nous l’entendons habituellement. Et le tout est réalisé en laboratoire dans des conditions bien spécifiques. Mais selon l’équipe en charge de ces recherches, modifier cette « Metalens » à cet effet est tout à fait possible.
Si beaucoup pensent que les « Metalens » seront plutôt dédiées à des applications très spécifiques, et non à la photographie tant les défis à relever sont nombreux, rien ne permet non plus de l’affirmer définitivement. Il suffit de regarder les progrès de la photographie mobile en seulement quelques années pour s’en convaincre.
Source : MIT
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