Avec cette lentille révolutionnaire, les smartphones pourront capturer la lumière polarisée

Début 2021, la startup Metalenz avait annoncé un produit révolutionnaire : une lentillelentille créée avec des métasurfaces optiques. Plutôt que d'empiler plusieurs lentilles incurvées pour permettre à une caméra d'obtenir une bonne qualité d'image, une seule lentille plate suffit. Sur cette lentille se trouvent des nanostructures en siliciumsilicium qui courbent les rayons lumineux.

Une telle avancée permettrait de réduire la taille des caméras dans les smartphones et éliminer la bosse à l'arrière. Ces lentilles pourront être produites en massemasse, comme les puces électroniques, mais ne sont pas encore sur le marché. Toutefois, Metalenz vient d'annoncer un nouveau produit baptisé PolarEyes, un système complet qui utilise les lentilles pour capturer la lumière polarisée.

Grâce à la lumière polarisée, les smartphones pourront identifier le visage, même en portant un masque chirurgical. © Metalenz

La lumière polarisée pour améliorer la reconnaissance faciale

La polarisation de la lumièrelumière permet d'apprendre beaucoup plus d'informations sur la surface des objets et leur composition. Un tel système embarqué dans une voiture permettrait par exemple de détecter le verglasverglas. Dans un smartphone, la lumière polarisée permettrait d'améliorer la reconnaissance faciale. Il n'est pas possible de la tromper avec une photo imprimée ou un masque du visage de la personne. À l'inverse, la reconnaissance faciale fonctionne parfaitement en portant un masque chirurgical.

PolarEyes pourrait également servir pour la réalité augmentée en détectant plus d'informations sur les objets scannés et permettrait même de diagnostiquer le cancer de la peau avec un simple smartphone. Le prototype actuel, bien que 88 fois plus petit qu'un appareil conventionnel, est encore trop gros. Toutefois, la firme espère avoir un produit 60 fois plus petit dans six mois pour qu'il puisse être intégré dans un smartphone.

Smartphone : une lentille plane révolutionnaire en préparation

Depuis une dizaine d'années, des chercheurs d'Harvard travaillent sur une lentille plane et unique capable de corriger les effets de distorsion, mais aussi d'enregistrer des images nettes et parfaites. Aujourd'hui, une start-up arrive au bout de son projet, et les premiers capteurscapteurs devraient apparaître sur des smartphones d'ici la fin de l'année.

Article de Fabrice Auclert, publié le 08/02/2021

Les fabricants de smartphones ont beau innover chaque année, un élément n'évolue pas depuis près de 15 ans : le capteur photo. Qu'il s'agisse d'AppleApple, SamsungSamsung ou encore Huawei, on s'appuie sur des objectifs classiques, avec un système de lentilles superposées, et les seules évolutions concernent la multiplication des capteurs, et leur puissance passée de deux millions de pixels à... 108 millions !

« Les optiques des smartphones se composent aujourd'hui de quatre à sept lentilles, rappelle Oliver Schindelbeck, responsable de l'innovation chez Zeiss, référence de l'optique, à nos confrères de Wired. Si vous avez un seul élément d'objectif, rien que par la physiquephysique, vous aurez des aberrationsaberrations telles que la distorsion ou la dispersion dans l'image. » Mais 2021 pourrait marquer un vrai changement, et c'est la start-up Metalenz qui a décidé de « révolutionner » le marché des capteurs photo pour smartphone.

Des nanostructures corrigent les déformations

Née de recherches à Harvard, la technologie propriétaire s'appuie sur des « métasurfaces optiques », et plutôt que d'empiler des lentilles, une seule suffit ! Comment la start-up Metalenz parvient-elle donc à éviter ce problème ? Au lieu d'utiliser des lentilles en plastiqueplastique et en verre empilées sur un capteur d'image, cette société utilise une seule lentille construite sur une tranche de verre d'une taille comprise entre 1 x 1 et 3 x 3 millimètres. Au microscope, on distingue des nanostructures en silicium mille fois plus petites qu'un cheveu humain. Ces nanostructures plient les rayons lumineux de façon à corriger de nombreuses lacunes des systèmes de caméra à objectif unique.

La lumière traverse ces nanostructures à motifs, semblables à des millions de cercles avec des diamètres différents au niveau microscopique. « Tout comme une lentille incurvée accélère et ralentit la lumière pour la tordre, chacun d'entre eux nous permet de faire la même chose, afin que nous puissions tordre et façonner la lumière simplement en changeant les diamètres de ces cercles », déclare le cofondateur et P.-D.G. Robert Devlin.

L'un des points forts de cette technologie, c'est la possibilité de la produire à grande échelle extrêmement vite, comme n'importe quel composant électronique. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français » © Metalenz, YouTube

Bientôt utilisé pour la reconnaissance faciale

Résultat, la qualité d'image est tout aussi nette qu'avec un système à plusieurs capteurs, et les nanostructures s'occupent de réduire ou d'éliminer de nombreuses dégradations d'image comme des lignes droites distordues, ou des couleurscouleurs moins fidèles sur les bords. Outre le gain d'espace à l'intérieur du smartphone, ce système permet d'absorber plus de lumière pour des photos plus lumineuses et plus nettes.

En pratique, Metalenz annonce une mise en production pour la fin de l'année avec le projet d'un capteur 3D pour les smartphones, utile pour la reconnaissance faciale. Il s'agirait donc d'un capteur à selfieselfie, et le fabricant promet un composant moins gourmand en énergieénergie, mais aussi plus discret en façade. À terme, Metalenz vise aussi le secteur de la santé, mais aussi les constructeurs automobilesautomobiles et les lentilles astronomiques.

L'utilisation d'une lentille Metalenz permettrait d'enterrer les capteurs photos bombés qui se trouvent désormais à l'arrière des smartphones, comme ici sur l'iPhone 12. © Apple