L’avenir de l’imagerie ? Metalenses et Spaceplates permettent des caméras sans objectif et avec des capteurs plus gros

C’est l’heure des sciences. De nouvelles recherches nous montrent comment, avec l’aide de métalenses et de plaques spatiales, nous n’avons plus besoin de lentilles conventionnelles. De plus, cela permettra aux fabricants de développer de minuscules caméras avec des capteurs plus gros. Lisez les points saillants de la recherche ci-dessous.

De nouvelles recherches ont trouvé une solution pour réduire la taille des caméras, en combinant à la fois des metalenses et des spaceplates. Cette combinaison permet une réduction significative du verre et de la longueur du capteur de la caméra. Le résultat peut être un appareil photo sans objectif et un capteur plus grand. En outre, il s’agit d’une toute nouvelle approche de la façon dont la lumière peut être focalisée et utilisée, ce qui peut faciliter la fabrication des caméras et des objectifs.

L’ajout d’une plaque d’espace à un système d’imagerie tel qu’une caméra standard raccourcira la caméra. Un système d’imagerie monolithique ultra-mince peut être formé en intégrant un métal et une plaque spatiale directement sur un capteur.

Les métalenses sont connus depuis un certain temps. Les métalenses se caractérisent par leur métasurface, qui est constituée de minuscules tours de dioxyde de titane disposées selon un motif spécifique pour focaliser la lumière. Différents motifs se concentrent sur différentes couleurs de lumière. Dans une lentille traditionnelle, l’épaisseur du verre varie entre le milieu et les bords. À l’intérieur de la lentille, le front d’onde de la lumière est façonné par différentes épaisseurs de verre. Cela focalise la lumière sur un point spécifique au-delà de l’objectif. Cependant, dans la lentille de métasurface, les blocs transparents courbent également la lumière vers le point focal, correspondant à ce qui se passe dans la lentille de verre mais avec beaucoup moins de matériau (600 nanomètres de long peuvent atteindre la même résolution et le même grossissement qu’une lentille de 5 à 6 centimètres de longueur). En outre, la fabrication de ces lentilles métalliques devrait également être beaucoup plus rentable, compatible avec la technologie des puces de silicium, par rapport au polissage complexe et aux exigences parfois strictes pour les lentilles hautes performances. Finalement, avec des lentilles plates, l’épaisseur, la taille et le coût des lentilles seront considérablement réduits et la netteté de l’image grandement améliorée.

Regardez la vidéo ci-dessous pour une explication simplifiée :

Et si vous souhaitez approfondir un peu plus, explorez cette conférence TED ci-dessous qui démontre davantage cette approche révolutionnaire.

Cependant, cette promesse ne tient pas compte de l’espace entre les lentilles, qui est crucial pour la formation d’images mais prend de loin le plus de place dans les systèmes d’imagerie. Dans un article publié par le Département de Physique et d’Astronomie, Université de Moncton, avec le Département de physique, Université d’Ottawa, École de génie électrique et informatique, Université d’Ottawa, et Institut d’optique et Département de physique et d’astronomie , Université de Rochester, les chercheurs ont tenté de résoudre ce problème en présentant le concept et en démontrant expérimentalement une «plaque spatiale» optique, qui est une optique qui propage efficacement la lumière sur une distance qui peut être considérablement plus longue que l’épaisseur de la plaque. La recherche affirme qu’une telle optique réduirait les futurs systèmes d’imagerie, ouvrant la possibilité à des caméras monolithiques ultra-minces.

Selon les recherches, l’ajout d’une plaque spatiale à un système d’imagerie tel qu’une caméra standard raccourcira la caméra. Un système d’imagerie monolithique ultra-mince peut être formé en intégrant un métal et une plaque spatiale directement sur un capteur. Explorez la diapositive ci-dessous qui illustre cette hypothèse :

Comme indiqué dans la recherche : « L’espace entre l’objectif et le capteur d’un appareil photo est dicté dans une large mesure par la distance focale f de l’objectif. Une distance focale relativement grande est nécessaire pour agrandir convenablement une image, ce qui conduit à de longs barillets d’objectif dans les appareils photo. Une approche pour réduire cette longueur pourrait être l’utilisation d’une plaque spatiale, permettant le grand grossissement d’un objet lointain sans avoir besoin d’une grande longueur de propagation ». De plus, selon la recherche, étant donné que l’image résultante peut maintenant être grande, le capteur d’image le peut également : . De cette façon, la plaque spatiale pourrait un jour rompre le compromis entre la miniaturisation de la caméra et la résolution, la sensibilité, le grossissement ou le champ de vision ». Cela signifie que des capteurs plus grands peuvent être mis en œuvre sur des caméras beaucoup plus petites.

De cette façon, la plaque spatiale pourrait un jour rompre le compromis entre la miniaturisation de la caméra et la résolution, la sensibilité, le grossissement ou le champ de vision.

Est-ce l’avenir des systèmes d’imagerie ? Il est difficile de conclure cela, pour l’instant, car les industries du cinéma et de la photographie sont très technologiques, mais aussi conservatrices. C’est un long shot cependant. Fabriquer un appareil photo sans objectif à grand capteur qui sera capable de prendre des images professionnelles, c’est un défi. Cependant, les méta-surfaces sont l’avenir, et il est tout à fait possible qu’elles soient également implémentées et utilisées dans les caméras professionnelles. Ne pensez-vous pas? N’hésitez pas à commenter.

Source : Une optique pour remplacer l’espace et son application vers des systèmes d’imagerie ultra-minces