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La première caméra numérique à œil composé ressemblant à un bogue voit 180 degrés, une profondeur de champ presque infinie – High-teK.ca

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Une équipe interdisciplinaire d’informaticiens et d’ingénieurs, dirigée par John Rogers de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, a réussi à construire les premiers appareils photo numériques qui imitent les yeux composés à multiples facettes des libellules, des abeilles et d’autres insectes. Ces appareils photo numériques, qui sont hémisphériques et flexibles comme leurs homologues insectoïdes, offrent une profondeur de champ presque infinie et un champ de vision complet à 180 degrés sans aucune aberration d’image.

Après des milliards d’années d’évolution, certains insectes, arthropodes et la terrifiante crevette mante, se sont retrouvés avec des yeux composés. Alors que vous et moi, et la plupart des autres animaux sur Terre, ne sommes équipés que d’une paire d’yeux standard (yeux simples dans le langage biologique), certaines créatures vivantes ont des yeux composés composés de milliers de ommatidies. Chaque ommatidium a une cornée pour focaliser la lumière, un long cône rempli de photorécepteurs et un seul axone (neurone) relié au nerf optique à son extrémité, pour le connecter au cerveau. Essentiellement, chaque ommatidium est un œil individuel à faible résolution. L’apport des milliers d’ommatidies est combiné par le cerveau pour former une image à haute résolution.

Une sorte de mouche, vérifiant son homologue numérique

Le principal avantage des yeux composés est qu’ils ont des milliers de lentilles, contrairement aux yeux simples qui n’ont qu’une seule lentille. Sans transformer cela en une discussion complexe sur la physique de la lumière, il suffit de dire qu’il existe des restrictions très strictes sur ce qu’une seule lentille peut réellement fais; il ne peut que plier la lumière. En conséquence, les yeux simples ne peuvent généralement pas se concentrer de très près et ils ont tendance à avoir une profondeur de champ assez faible. Pour des raisons évidentes, un œil composé hémisphérique a également un champ de vision beaucoup plus large qu’un œil simple essentiellement plat avec seulement une petite ouverture à l’avant.

Pour créer un œil composé numérique, les chercheurs ont attaché des microlentilles à des photodiodes individuelles avec des fils flexibles, puis les ont intégrées dans un polymère flexible. Les fils flexibles, d’ailleurs, sont les mêmes fils utilisés par l’Université de l’Illinois pour faire une batterie lithium-ion flexible et extensible. Le polymère est ensuite gonflé, formant une forme hémisphérique en forme d’œil d’insecte. Voilà : un œil composé numérique artificiel. Pour créer une image réelle, le logiciel traite chacune des entrées individuelles de microlentille/photodiode et les assemble de la même manière qu’un logiciel qui assemble une photo panoramique (voir « a » dans l’image ci-dessous).

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Un diagramme illustrant les capacités de l'appareil photo / œil composé numérique

Pour autant que nous puissions en juger, la résolution de ces yeux composés numériques est actuellement très faible. Chaque microlentille ne représente qu’un seul pixel et l’ensemble de l’appareil ne compte qu’environ 100 microlentilles. Ceci est confirmé par les images ci-dessus, qui montrent des représentations à très basse résolution d’une variété de formes. La qualité d’image réelle semble être assez élevée, cependant; si la résolution peut être augmentée, ces yeux composés numériques pourraient en fait être utiles dans les applications de surveillance, la médecine (endoscopie) et peut-être également dans l’espace grand public. (Voir: Balle jetable à 36 caméras pour des photos panoramiques parfaites.)

Enfin, nous devons souligner que l’approche des lots d’yeux individuels (caméras, microlentilles) est essentiellement la même approche utilisée par Lytro, Pelican et d’autres photographie en champ lumineux startups. La principale différence ici – et en fait la principale percée – est que les microlentilles sont sur un substrat hémisphérique flexible.

Cette image, d'une mouche avec un œil composé numérique, a peut-être été retouchée par l'Université de l'Illinois

Cette image, d’une mouche avec un œil composé numérique, a peut-être été retouchée par l’Université de l’Illinois

Maintenant lis: L’histoire de la photographie numérique

Document de recherche: doi:10.1038/nature12083 – “Appareils photo numériques avec des designs inspirés de l’œil des arthropodes”

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