Selon une nouvelle étude, un petit appareil photo sans papier et sans objectif pourrait inverser la photographie conventionnelle : La caméra OPA 8X8 Heterodyne sans lentille.
L'appareil, un carré qui mesure seulement 0,04 pouces par 0,05 pouces (1 par 1,2 millimètres), a le potentiel de changer son "ouverture" entre grand angle, oeil de poisson et zoom instantanément. Et parce que l'appareil est si mince, juste quelques microns d'épaisseur, il pourrait être intégré n'importe où. (A titre de comparaison, la largeur moyenne d'un cheveu humain est d'environ 100 microns.)
"Tout l'arrière de votre téléphone pourrait être un appareil photo", a déclaré Ali Hajimiri, professeur de génie électrique et de génie médical à l'Institut californien de technologie (Caltech) et chercheur principal du document de recherche, décrivant la nouvelle caméra.
"Il n'y a aucune limite fondamentale sur combien vous pouvez augmenter la résolution", a déclaré Hajimiri. "Vous pourriez faire des gigapixels si vous le vouliez." (Une image gigapixel a 1 milliard de pixels, ou 1000 fois plus qu'une image d'un appareil photo numérique de 1 mégapixel.)
Les appareils-photo traditionnels-même ceux sur le plus mince des téléphones portables-ne peuvent pas être vraiment plats en raison de leur optique: lentilles qui exigent une certaine forme et taille pour fonctionner. Chez Caltech, les ingénieurs ont développé une nouvelle conception d'appareil photo qui remplace les lentilles par un réseau optique à phases ultra-fines (OPA: Optical Phased Array). L'OPA calcule ce que les lentilles font avec de gros morceaux de verre: elle manipule la lumière entrante pour capturer une image.
Les lentilles ont une courbe qui courbe la trajectoire de la lumière entrante et la focalise sur un film ou, dans le cas des appareils photo numériques, sur un capteur d'image. L'OPA dispose d'un large éventail de récepteurs de lumière, chacun pouvant individuellement ajouter un délai (ou déphasage) étroitement contrôlé à la lumière qu'il reçoit, permettant à la caméra de regarder de manière sélective dans différentes directions et de se concentrer sur différentes choses.
«Nous avons créé une seule couche mince de photonique intégrée au silicium qui imite l'objectif et le capteur d'un appareil photo numérique, réduisant ainsi l'épaisseur et le coût des appareils photo numériques. téléobjectif instantanément - avec juste un simple ajustement dans la façon dont le tableau reçoit la lumière », explique Hajimiri
L'année dernière, l'équipe de Hajimiri a déployé une version unidimensionnelle de la caméra ( qui était capable de détecter les images dans une ligne, de sorte qu'il agissait comme un lecteur de code-barres sans lentille, mais sans pièces mécaniquement mobiles. L'avance de cette année était de construire le premier tableau bidimensionnel capable de créer une image complète. Cette première caméra sans lentille 2D a un tableau composé de seulement 64 récepteurs de lumière dans une grille de 8 par 8. L'image résultante a une faible résolution. Mais ce système représente une preuve de concept pour une remise en question fondamentale de la technologie de la caméra, affirment Hajimiri et ses collègues.
"Les applications sont infinies", affirme Behrooz Abiri (MS '12), co-auteur du document de l'OSA. "Même dans les smartphones d'aujourd'hui, l'appareil photo est l'élément qui limite la finesse de votre téléphone: une fois mis à l'échelle, cette technologie peut rendre obsolètes les objectifs et les caméras épaisses, et peut même avoir des implications pour l'astronomie. d'énormes télescopes plats au sol ou dans l'espace. "
«La possibilité de contrôler électroniquement toutes les propriétés optiques d'une caméra à l'aide d'une fine couche de photonique au silicium à faible coût, sans mouvement mécanique, ni lentille, ni miroir, ouvre un nouveau monde d'imageurs qui pourrait ressembler à du papier peint, des stores ou même le tissu portable », explique Hajimiri. Ensuite, l'équipe travaillera sur la mise à l'échelle de la caméra en concevant des puces qui permettent des récepteurs beaucoup plus grands avec une résolution et une sensibilité plus élevées.
L'étude est intitulée "Une caméra OPA 8X8 Heterodyne sans lentille." Cette recherche a été financée par la Rothenberg Innovation Initiative (RI2), précédemment connue sous le nom de Caltech Innovation Initiative (CI2).