Les performances de la caméra sur les appareils mobiles se sont avérées être l'une des fonctionnalités recherchées par la plupart des utilisateurs finaux. L'importance de l'amélioration de la qualité de l'image optique, et la tendance à avoir des smartphones de plus en plus fins a poussé les fabricants à augmenter le nombre d'appareils photo afin de fournir aux téléphones un meilleur zoom, photographie de haute qualité en faible luminosité, et les réglages de portrait, pour n'en nommer que quelques-uns. Mais ajouter des lentilles supplémentaires à une configuration optique miniaturisée et piloter la mise au point de la lumière avec un appareil électronique n'est pas aussi facile qu'il y paraît, en particulier à petite échelle ou dans des espaces confinés.

L'intégration d'un objectif zoom dynamique réglable dans un téléphone portable d'une épaisseur millimétrique, dans un microscope miniaturisé, ou à l'extrémité éloignée d'un endoscope médical nécessite des lentilles complexes qui peuvent gérer tout le spectre optique et être remodelées électriquement en quelques millisecondes. Jusqu'à maintenant, une classe de matériaux mous connus sous le nom de modulateurs de lumière spatiale à cristaux liquides a été l'outil de choix pour la mise en forme de la lumière à haute résolution, mais leur mise en œuvre s'est avérée avoir des limites en termes de performances, encombrement et coût.

Dans une étude publiée récemment dans Photonique de la nature , fruit d'une étroite collaboration entre Pascal Berto, Chang Liu et Gilles Tessier de l'Institut de la Vision; et Laurent Philippet, Johann Osmond, Adel Afridi, Marc Montagut, et Bernat Molero, dirigé par ICREA Prof. à ICFO Romain Quidant, les chercheurs démontrent une technique ajustable pour manipuler la lumière sans aucun mouvement mécanique. Dans cette approche, a inventé Smartlens, un courant traverse une résistance micrométrique bien optimisée, et le chauffage modifie localement les propriétés optiques de la plaque polymère transparente tenant la résistance.

De la même manière qu'un mirage courbe la lumière traversant l'air chaud pour créer des illusions de lacs lointains, cette région chaude microscopique est capable de dévier la lumière. En quelques millisecondes, une simple plaque de polymère peut être transformée en lentille et inversement :petite, Les Smartlenses à l'échelle micrométrique chauffent et refroidissent rapidement et avec une consommation d'énergie minimale. Ils peuvent même être fabriqués en matrices, et les auteurs montrent que plusieurs objets situés à des distances très différentes peuvent être mis au point au sein d'une même image en activant les Smartlenses situées devant chacun d'eux, même si la scène est en couleurs.

En modélisant la diffusion de la chaleur et la propagation de la lumière et en utilisant des algorithmes inspirés des lois de la sélection naturelle, les auteurs montrent qu'ils peuvent aller bien au-delà des simples lentilles :une résistance bien conçue peut façonner la lumière avec un très haut niveau de contrôle et atteindre un large variété de fonctions optiques. Par exemple, si la bonne résistance est imprimée dessus, un morceau de polymère pourrait être activé ou désactivé à volonté pour générer une "forme libre" donnée et corriger des défauts spécifiques de notre vue, ou les aberrations d'un instrument optique.

Comme le souligne le Pr Romain Quidant, "remarquablement, la technologie Smartlens est rentable et évolutive, et s'est avéré avoir le potentiel d'être appliqué aux systèmes technologiques haut de gamme ainsi qu'aux dispositifs d'imagerie simples orientés vers l'utilisateur final. ont un impact important sur les systèmes optiques existants actuels.