Courber un capteur permet de limiter de limiter le nombre de lentilles du bloc optique et ainsi réduire l’encombrement d’un module caméra. Du pain béni pour l’industrie des smartphones, mais aussi de l’embarqué et des objets connectés.
Et si on courbait les capteurs d’image ? C’est une piste tout à fait sérieuse étudiée par de grands groupes industriels dans le monde, notamment le Laboratoire d’électronique et de technologie de l’information (Leti). Cet organe de recherche du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), l’un des fers de lance de la recherche appliquée en France, vient de dévoiler son prototype de capteur courbe, appelé PIXCURVE.
Ce n’est pas le premier capteur de ce genre puisque des groupes comme Sony ou même Microsoft ont déjà présentés des travaux et des prototypes de capteurs courbes. Mais, à notre connaissance, il s’agit d’une première française. Surtout que, les détails fournis par le CEA sont parmi les plus intéressants jamais parus. Le laboratoire a dévoilé le type de capteur utilisé (CMOS format 1/1.8’’ de pouce de 1,3 Mpix), la méthodologie de production et une belle illustration de ce qu’apporte un capteur courbe : un net gain de place du côté de l’optique.
Des optiques plus compactes
Une optique est en effet constituée de plusieurs lentilles dont un certain nombre d’entre elles sont là pour corriger des défauts des autres. Les traitements de surface des lentilles – de la chimie de haut vol – permettent par exemple de limiter les aberrations chromatiques. Mais il faut toujours des lentilles spécialisées pour corriger, par exemple, le cheminement des rayons lumineux afin qu’ils se répartissent de la manière la plus homogène possible sur le capteur. C’est notamment le cas dans les coins, les points les plus éloignés du centre de l’image et donc les moins bien servis en photons.
En courbant le capteur, le système optique, basé sur des lentilles courbes, n’a plus besoin de corriger l’image pour la projeter sur un élément plat – le capteur. On peut ainsi retirer les lentilles chargées « d’aplanir » l’image et, comme le démontre l’illustration du CEA ci-dessus, on peut obtenir la même qualité d’image avec une optique bien plus petite.
Or, quand on parle d’optique, on pense bien évidemment aux modules caméra des smartphones. Ces appareils voient leur finesse limitée, notamment, par les modules caméra dont la taille est actuellement quasi incompressible. Un frein évident à la miniaturisation, même si on peut tout à fait débattre de l’intérêt de continuer à réduire leur taille !
Base ultrafine pour les capteurs… et les viseurs
Comment concevoir un capteur courbe ? Si nous n’avions peu ou pas d’informations jusqu’à présent, le Leti/CEA explique dans sa publication les fondamentaux de la procédure. On produit un capteur de 100 microns d’épaisseur, ce qui le rend flexible. On le « colle » ensuite sur un support en céramique sur lequel on ajoute les pistes électriques pour acheminer les informations. Une pièce de verre ultra fin est finalement placée au-dessus du capteur pour le protéger d’éventuels stress mécaniques.
Ce procédé de production est non seulement intéressant pour les capteurs mais aussi pour les viseurs électroniques. Dans un viseur, il y a un jeu de lentilles chargé de vous afficher sur la rétine l’image d’une toute petite dalle LCD/OLED et ce avec un minimum de défauts optiques. En courbant une dalle LED/OLED, on réduirait aussi la complexité et donc non seulement le coût mais aussi l’encombrement des viseurs électroniques.
Focale fixe uniquement
Pourquoi l’industrie de la photo ne se jette pas à corps perdu dans le capteur courbe ? D’une part, parce que l’état de la recherche n’en est qu’au prototype. D’autre part, parce que le capteur courbe a un défaut majeur pour la photographie classique, il nécessite une focale fixe spécialement développée pour la courbure exacte du capteur. Les zooms sont pour l’heure proscrits et on ne peut songer à développer des optiques interchangeables car la moindre variation au niveau d’une lentille saboterait la qualité d’image.
Les industries des smartphones et du monde de l’embarqué devraient donc s’emparer en premier de cette technologie de production incurvée. Mais quand ?