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Un oeil d’insecte en silicium

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Vision à 180°, détection de mouvement, adaptation à la lumière : l’œil artificiel miniature mis au point par une équipe franco-suisse imite la vision de la mouche. Une technologie qui pourrait équiper des drones, des robots mobiles, des systèmes de surveillance...

Un oeil d’insecte en silicium

Ils sont imbattables : pour décoller ou atterrir, et éviter les collisions à grande vitesse, les insectes font bien mieux que nos avions suréquipés en électronique. Des performances liées à leur technique de vol, mais aussi à leur système de vision : un œil composé d’une mosaïque de minuscules capteurs optiques, disposant d’une forte résolution temporelle, et disposés sur une surface courbe. L’œil de la mouche drosophile, par exemple, comprend 600 à 700 petits capteurs, ce qui donne à l’insecte un champ de vision sur 180°. Cet œil lui permet aussi de réagir à des mouvements très vifs, et s’accommode de changements brusques de luminosité.

Pour recréer toutes ces qualités dans un capteur de vision artificielle miniature, il était donc tentant d’imiter, autant que possible, la structure de l’œil de la mouche. C’est ce qu’a fait une équipe de chercheurs suisses et français (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Université d’Aix-Marseille/CNRS). Leur œil artificiel, CurvACE, ne pèse que 1,75 gramme, pour un volume de 2,2 cm3. Ce qui est bien trop gros pour un insecte, mais suffisamment petit pour des applications de surveillance ou de robots mobiles terrestres ou aériens. Mais le plus important est que cet œil a effectivement l’efficacité de celui de la mouche.

Réaliser un capteur de lumière sur une surface courbe, ce n’est pas facile : il faut aligner parfaitement les photorécepteurs et les composants optiques. Et c’est grâce à une méthode de fabrication innovante que les chercheurs ont obtenu un œil performant. Pour faire un capteur de vision, il faut empiler 3 couches : une couche de photodétecteurs en silicium (42 colonnes de 15 détecteurs chacune), une couche de microlentilles en polymère, et une couche d’interconnexion (un circuit imprimé souple).

La stratégie de l’équipe franco-suisse consiste à fabriquer chaque couche à plat, ce qui permet de les assembler et de les aligner facilement (l’ensemble fait moins d’un millimètre d’épaisseur). Ensuite, les deux premières couches de l’empilement- rigides - sont incisées entre chaque colonne de détecteurs, sans toucher la couche d’interconnexion, qui est souple. L’ensemble devient alors flexible, et peut être fixé sur un support courbe et rigide. Des composants électroniques et des capteurs d’inertie sont alors logés au dos de l’œil, dans la partie concave créée par la courbure.

Avec ses 630 petits détecteurs, l’œil artificiel CurvACE montre des performances comparables à celle de l’œil de la drosophile qui a servi de modèle. Ce prototype peut être amélioré, assure les chercheurs, par exemple en faisant varier la résolution sur la surface de l’œil, pour créer des zones qui ont une fonction spécifique (cela existe chez certains insectes).  Il sera difficile de le miniaturiser beaucoup plus : sa taille pourra être divisée par deux, mais pas au-delà. En revanche, rien n’interdit de fabriquer un œil avec un champ de vision de 360°...

Thierry Lucas

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