Les chercheurs ont conçu un nouvel appareil photo compact qui acquiert des images grand angle de haute qualité à l'aide d'un ensemble de lentilles métalliques, des surfaces plates à nano-motifs utilisées pour manipuler la lumière. En éliminant les lentilles encombrantes et lourdes généralement requises pour ce type d'imagerie, la nouvelle approche pourrait permettre d'intégrer des caméras grand angle dans les smartphones et les appareils d'imagerie portables pour les véhicules tels que les voitures ou les drones.

Tao Li et ses collègues de l'Université de Nanjing en Chine présentent leur nouvel appareil photo ultra-mince dans Optica . La nouvelle caméra, qui ne mesure que 0,3 centimètre d'épaisseur, peut produire des images claires d'une scène avec un angle de vue de plus de 120 degrés.

L'imagerie grand angle est utile pour capturer de grandes quantités d'informations qui peuvent créer des images époustouflantes de haute qualité. Pour les applications de vision artificielle telles que la conduite autonome et la surveillance par drone, l'imagerie grand angle peut améliorer les performances et la sécurité, par exemple en révélant un obstacle que vous ne pourriez pas voir autrement lorsque vous reculez dans un véhicule.

"Pour créer une caméra grand angle extrêmement compacte, nous avons utilisé une gamme de lentilles métalliques qui capturent chacune certaines parties de la scène grand angle", a déclaré Li. "Les images sont ensuite assemblées pour créer une image grand angle sans aucune dégradation de la qualité de l'image."

Miniaturiser l'objectif grand angle

L'imagerie grand angle est généralement réalisée avec une lentille composée fish-eye ou un autre type de lentille multicouche. Bien que les chercheurs aient déjà essayé d'utiliser des lentilles métalliques pour créer des caméras grand angle, elles ont tendance à souffrir d'une mauvaise qualité d'image ou d'autres inconvénients.

Dans le nouveau travail, les chercheurs ont utilisé une gamme de lentilles métalliques qui sont chacune soigneusement conçues pour focaliser une gamme différente d'angles d'éclairage. Cela permet à chaque objectif d'imager clairement une partie d'un objet ou d'une scène grand angle. Les parties les plus claires de chaque image peuvent ensuite être assemblées par ordinateur pour créer l'image finale.

"Grâce à la conception flexible des métasurfaces, les performances de mise au point et d'imagerie de chaque lentille peuvent être optimisées indépendamment", a déclaré Li. « Cela donne lieu à une image grand angle finale de haute qualité après un processus d'assemblage. De plus, la matrice peut être fabriquée en utilisant une seule couche de matériau, ce qui permet de réduire les coûts.

Voir plus avec des verres plats

Pour démontrer la nouvelle approche, les chercheurs ont utilisé la nanofabrication pour créer un réseau de métalens et l'ont monté directement sur un capteur CMOS, créant une caméra planaire mesurant environ 1 cm × 1 cm × 0,3 cm. Ils ont ensuite utilisé cette caméra pour imager une scène grand angle créée en utilisant deux projecteurs pour éclairer un écran incurvé entourant la caméra à une distance de 15 cm.

Ils ont comparé leur nouvelle caméra planaire à une caméra basée sur un seul métal traditionnel tout en imaginant les mots « Université de Nanjing » projetés sur l'écran incurvé. La caméra planaire a produit une image qui montrait clairement chaque lettre et avait un angle de vision supérieur à 120 °, plus de trois fois plus grand que celui de la caméra basée sur une lentille métallique traditionnelle.

Les chercheurs notent que la caméra planaire démontrée dans cette recherche utilisait des métalenses individuelles de seulement 0,3 millimètre de diamètre. Ils prévoient de les agrandir à environ 1 à 5 millimètres pour augmenter la qualité d'image de la caméra. Après optimisation, la matrice pourrait être produite en série pour réduire le coût de chaque appareil. + Explorer plus loin

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