Même pour le smartphone : des physiciens de Kaiserslautern développent une iris électrique pour les mini-espions

Les physiciens autour du professeur Oesterschulze assemblent le microiris sur un établi spécial sous atmosphère contrôlée. Sur la photo, on voit le doctorant Alexander Hein. (Photo : Thomas Koziel)

Professeur Oesterschulze (à gauche) et son doctorant Alexander Hein. (Photo : Thomas Koziel)

Les photographes utilisent des diaphragmes iris pour contrôler la quantité de lumière entrante et régler la profondeur de champ. En raison de leur taille et de leur consommation d'énergie, les diaphragmes classiques ont des limites : ils ne peuvent pas être utilisés dans des mini-ordinateurs comme ceux des smartphones ou des tablettes. La situation est différente avec les diaphragmes fabriqués par microtechnologie, sur lesquels travaillent actuellement des physiciens de l'Université technique de Kaiserslautern (TUK) et des chimistes de l'Université d'Osnabrück. Ils développent un diaphragme iris contrôlable électriquement, adapté également aux mini-ordinateurs. Le projet est financé par la Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Lorsque la lumière du soleil frappe l'œil, la pupille se rétrécit. C'est l'iris qui en est responsable. Il agit comme un diaphragme et régule la quantité de lumière qui pénètre dans l'œil. Le même principe est à la base des diaphragmes dans les objectifs des appareils photo. Ils contrôlent la quantité de lumière passant par l'objectif. Mais ils permettent également de régler la profondeur de champ d'une image.

Un diaphragme classique se compose de plusieurs lamelles mobiles qui peuvent pivoter vers l'intérieur et vers l'extérieur. Ensemble, elles forment une ouverture de diaphragme dont la taille peut être réglée. « Ce mécanisme nécessite beaucoup d'espace, c'est pourquoi il n'est pas utilisé dans des systèmes de caméras plus petits », explique le professeur Dr. Egbert Oesterschulze, qui occupe la chaire de physique et de technologie des nanostructures à la TUK.

L'équipe du professeur Oesterschulze travaille sur une technique permettant d'utiliser des diaphragmes dans des systèmes micro-optiques. « Nous utilisons ce qu'on appelle des matériaux électrochromes », explique le physicien. « Ils modifient leurs propriétés d'absorption optique lorsqu'une tension électrique leur est appliquée. Ainsi, nous pouvons éclaircir ou assombrir précisément des zones en forme d'anneau, correspondant aux niveaux de diaphragme souhaités dans une iris classique, et contrôler ainsi la quantité de lumière et la profondeur de champ d'une simple pression sur un bouton. »

La méthode des chercheurs de Kaiserslautern fonctionne comme suit : « Les molécules électrochromes utilisées sont chimiquement liées à la surface d'une couche de nanoparticules hautement poreuse », explique le professeur. Lorsqu'une tension est appliquée à cette couche conductrice, ces molécules peuvent absorber la lumière entrante ou la laisser passer, selon la tension appliquée. « L'épaisseur de cette couche d'iris est d'environ 50 micromètres, plus fine que le diamètre d'un cheveu humain. Elle nécessite très peu d'espace entre deux plaques de verre minces », indique Oesterschulze. « Cette faible consommation d'énergie électrique, combinée à l'espace réduit, permet d'utiliser l'iris électrochrome dans des micro-objectifs. » Cela pourrait notamment intéresser les smartphones, mais aussi d'autres systèmes de caméras micro-optiques.

Les travaux sont financés par la Deutsche Forschungsgemeinschaft à hauteur de 430 000 euros. Parmi les participants figure notamment le professeur Dr. Lorenz Walder de l'Institut de chimie des nouveaux matériaux de l'Université d'Osnabrück.