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Un objectif fait de gouttes d'eau en vibration

ActualitéClassé sous :technologie , appareil photo , lentille optique

Une goutte d'eau peut devenir une lentille et donc servir d'objectif, avec l'avantage d'une courbure variable, comme le cristallin. Plusieurs réalisations ont déjà vu le jour mais une équipe allemande vient de montrer une méthode inédite, particulièrement simple et efficace.

Sous l'effet d'ultrasons, deux gouttes d'eau installées dans un tube d'environ 1 mm de diamètre se déforment et se déplacent, comme le montrent ces photos prises avec des intervalles de temps très courts. © Rensselaer/Carlos A Lopez

Pour mettre au point sur un objet, nos appareils photo déplacent un groupe de lentilles. Exigeant en volume et en énergie, ce principe est bien moins élégant que celui de l'œil de nombreux animaux, où le cristallin se déforme. Sa courbure augmente pour regarder un objet proche et se réduit pour voir loin. Cette trouvaille de la nature a depuis longtemps attiré l'œil des ingénieurs en optique qui ont tenté à plusieurs reprises de s'en inspirer. Mais il est difficile de trouver le bon matériau, transparent et souple, et ainsi que la méthode pour obtenir une déformation conservant une courbure régulière.

De bons résultats ont déjà été obtenus avec de l'eau. En 2004, Philips a présenté une technique assez délicate. Une goutte entourée d'huile était déformée par un courant électrique. Un procédé semblable a été mis au point par une société française, Varioptic, qui le commercialise depuis déjà deux ans. Une voie tout à fait différente, étudiée à l'IMRE (Institute of Materials Research and Engineering) de Singapour, utilise une variation de pression pour déformer la goutte d'eau.

Une image bonne parmi 250

En Allemagne, deux chercheurs de l'Institut Rensselaer, Amir H. Hirsa et Carlos A. Lopez (depuis passé chez Intel), ont imaginé une troisième solution : la vibration. Dans leur dispositif, qui sera détaillé dans l'édition d'octobre de la revue Nature Photonics, deux gouttes d'un peu plus d'un millimètre de diamètre sont installées à l'extrémité d'un tube cylindrique et soumises à un flot d'ultrasons. Sous l'effet de ces ondes sonores, les gouttes se mettent à se déformer en rythme et à osciller entre deux positions, à l'intérieur du tube ou en dépassant de son extrémité. En modifiant la fréquence des ultrasons, les chercheurs parviennent à contrôler le mode vibratoire.

Ce système optique n'est donc pas stable et sa courbure se modifie en permanence. Pour prendre une image, l'idée est d'en appeler à l'électronique. Derrière cet objectif vibrant, un capteur saisit 250 images par seconde continûment analysées par un logiciel qui retient la plus nette et oublie les autres...

Cet objectif est autofocus par nature. Si les objets visés changent de position par rapport à lui, l'analyseur trouvera toujours une image nette parmi les 250. Les chercheurs pensent pouvoir faire beaucoup mieux et affirment qu'il serait possible de monter jusqu'à 100.000 images par seconde.

Selon les auteurs, ce principe présente l'avantage de la simplicité. « Vous pouvez créer un système optique avec une lentille et un petit haut-parleur. Personne n'avait jamais fait cela » clame Amir Hirsa. Avec une consommation d'énergie serait très faible, ce procédé conviendrait bien, expliquent les auteurs, pour des téléphones portables.

Avec sa taille minuscule, cet objectif ne pourra pas prendre place sur un appareil photo de qualité mais il témoigne d'une activité de recherche soutenue. Manifestement, beaucoup de gens croient à l'avenir de l'objectif déformable.

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