La start-up Metalenz affirme que ses nanostructures guident mieux la lumière vers les capteurs d’images que les lentilles plastiques courbées
Les nanostructures de Metalenz, construites à l’aide de procédés standard de semi-conducteurs, peuvent remplacer les lentilles des modules d’appareils photo des téléphones portables
Cela fait une bonne décennie qu’il existe des fabricants de lentilles en plastique. Ces dernières années, les fabricants de smartphones ont ajouté des modules d’appareil photo, passant d’un à deux à cinq ou plus. Et chacun de ces modules d’appareil photo contient plusieurs lentilles en plastique. Au fil des ans, ces lentilles ont peu changé, bien que les logiciels de traitement d’images se soient beaucoup améliorés, en fusionnant les images de plusieurs modules d’appareil photo en une seule image de haute qualité et en permettant une mise au point sélective et d’autres caractéristiques.
Les jours de gloire de l’objectif en plastique de la caméra, cependant, pourraient bien toucher à leur fin. C’est du moins l’espoir de Metalenz, une start-up de la région de Boston.
L’entreprise vise à remplacer les lentilles en plastique par des guides d’ondes construits à partir de nanostructures de silicium en utilisant les techniques traditionnelles de traitement des semi-conducteurs. La technologie de Metalenz est issue de travaux réalisés à la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences de Harvard. Harvard n’est pas le seul laboratoire universitaire à avoir étudié les métastructures pour les utiliser comme guides d’ondes optiques. Columbia, l’Université du Michigan et l’Université des sciences et technologies du Roi Abdulla en Arabie Saoudite font partie des institutions qui ont des équipes de recherche sur cette technologie. Cependant, l’équipe de Harvard, dirigée par le professeur de physique appliquée Federico Capasso, a été le premier groupe à pouvoir focaliser tout le spectre de la lumière visible en utilisant un métalène.
Federico Capasso a cofondé Metalenz en 2017 avec Robert Devlin, qui a travaillé sur le projet de Harvard dans le cadre de ses recherches de doctorat. La société détient une licence exclusive sur les brevets de Harvard relatifs aux « metalens ».
Selon Robert Devlin, une metalens présente plusieurs avantages.
« La production d’une lentille par des procédés de semi-conducteurs réduit la complexité de ce qui est maintenant un procédé en plusieurs étapes pour construire un module de caméra. Et cela pourrait conduire à des modules beaucoup plus petits, avec l’objectif se fixant directement à la surface du capteur, au lieu d’utiliser des méthodes d’emballage plus complexes », dit-il.
En outre, il souligne qu' »avec une variété de ces structures sur la même puce, une metalens peut agir comme plusieurs lentilles en plastique, ce qui permet au logiciel de traitement d’images de combiner les images pour améliorer la qualité de l’image, de la même manière qu’il combine aujourd’hui les images de modules de caméra séparés ».
Metalenz a levé 10 millions de dollars pour augmenter la production de ses appareils, avec des investisseurs tels que 3M Ventures, Applied Ventures, Intel Capital, M Ventures et TDK Ventures. La société prévoit d’expédier ses premières puces au début de l’année 2022. Celles-ci seront utilisées pour l’imagerie 3D.
« Les caméras 3D sont encore plus complexes que les caméras traditionnelles », explique Robert Devlin. « Elles ont de multiples lentilles, parfois fabriquées par différents fournisseurs, et un laser qui illumine la scène. Nous apportons moins de complexité, et, comme nous pouvons envoyer plus de lumière au capteur, le laser n’a pas besoin d’être aussi brillant ou d’éclairer aussi longtemps, ce qui nous permet d’augmenter la durée de vie des piles ».
Pour l’instant, Metalenz vise à remplacer les modules d’appareil photo existants dans les téléphones portables, mais Robert Devlin prévoit qu’à l’avenir, la technologie permettra à de nouveaux outils d’imagerie d’entrer dans les appareils mobiles.
« Nous pouvons combiner différents types d’optiques en une seule couche, de sorte que des objets qui sont aujourd’hui trop grands et trop encombrants pour quitter un laboratoire ou un établissement médical parce qu’ils contiennent de nombreuses lentilles de grande taille – comme un spectromètre – peuvent se réduire à une taille et à un prix qui leur permettront de tenir dans la poche de n’importe qui ».
