A l’aide d’algorithmes mathématiques (Les mathématiques désignent la science du vrai et du faux en général. C'est-à-dire qu'elle ne s'attache pas à dire ce...) nouveaux et d’une puce de silicium recouverte de centaines de milliers de minuscules miroirs, des ingénieurs de l’université Rice au Texas ont conçu un appareil photo multiplexé dans le temps (Le temps est un concept développé pour représenter la variation du monde : l'Univers n'est jamais figé, les...) capable de réaliser des images à haute résolution avec une seule photodiode (Une photodiode est un composant semi-conducteur ayant la capacité de détecter un rayonnement du domaine optique et de...).


Les appareils photo de plusieurs mégapixels actuels contiennent des millions de photodiodes et sont de gros consommateurs de batteries. L'appareil expérimental des chercheurs crée une image en captant un seul pixel de lumière plusieurs milliers de fois de suite. Leurs travaux seront présentés le 11 octobre 2006 lors du congrès "Frontiers in Optics 2006" à Rochester, New York (New York écouter, en anglais New York City (officiellement, City of New York) pour la distinguer de l’État...)

La partie la plus étrange de l'appareil-photo est peut être qu’il fonctionne mieux lorsque la lumière du sujet à photographier est dispersée aléatoirement et transformée en bruit qui ressemble à la télévision (Cet article ou cette section doit être recyclé. Sa qualité devrait être largement améliorée en le réorganisant et en le...) accordée sur un canal inexistant. "Le bruit blanc (Un bruit blanc est une réalisation d'un processus aléatoire dans lequel la densité spectrale de puissance est la même...) est la clef (Au sens propre, la clef ou clé (les deux orthographes sont correctes) est un dispositif amovible permettant d'actionner...) du phénomène", explique Richard Baraniuk, professeur de génie informatique (Le génie informatique, ou ingénierie informatique, est une discipline qui traite de la conception, du développement et...) et électrique. "Grâce à des mathématiques développées il y a juste deux ans, on peut obtenir une image utile et logique à partir de mesures aléatoirement dispersées".

Kevin Kelly, collaborateur de Baraniuk, a réalisé un prototype fonctionnant à l'aide d'un dispositif numérique de micro miroirs, ou DMD, et d’une photodiode unique, qui transforme la lumière en signaux électriques.

Les DMD, fabriqués par Texas Instruments et qui sont aujourd'hui utilisés principalement dans les télévisions et les projecteurs numériques, sont des dispositifs capables de convertir l'information numérique en lumière et vice versa. Construit sur un châssis de micro puce, un DMD est recouvert de minuscules miroirs, chacun de la taille d'un microbe (Les micro-organismes ou microbes sont des organismes vivants microscopiques (invisible à l'œil nu) et qui ne...), qui ne s’oriente que dans deux directions. Ils apparaissent lumineux sur une face et sombres de l’autre, aussi pour un ordinateur, ils font figure de 1 ou de 0.


Dans un appareil photo standard, un objectif focalise la lumière, pendant un bref instant, sur un film ou sur une rangée de photodiodes appelée CCD. Dans l'appareil photo à pixel unique, l'image de l'objectif éclaire le DMD et est renvoyée sur une seconde lentille qui focalise la lumière réfléchie sur une photodiode unique. Les miroirs du DMD sont brouillés aléatoirement à chaque nouvel échantillonnage (L'échantillonnage est la sélection d'une partie dans un tout. Il s'agit d'une notion importante en métrologie :...). Chaque fois que les miroirs se décalent, une nouvelle valeur de pixel est enregistrée par la photodiode. En effet, les lentilles et le DMD font ce que la puce de l'appareil numérique fait habituellement ; ils compressent les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose,...) d’une grande image dans un format plus compact. C'est pourquoi la technique est appelée "compressive sensing".

A l’heure actuelle, il faut environ cinq minutes pour prendre une photo avec le prototype, qui occupe un coin entier de table dans le laboratoire de K. Kelly. Jusqu'ici, seuls des objets immobiles ont été photographiés, mais les chercheurs indiquent qu'ils devraient pouvoir adapter la technique du "multiplexage (Le multiplexage est une technique qui consiste à faire passer deux ou plusieurs informations à travers un seul support...) dans le temps" à des images standards parce que les miroirs des DMD sont capables de modifier leur position des millions de fois par seconde. Cependant, leurs efforts initiaux visaient le développement de l'appareil photo pour des applications scientifiques pour lesquelles la photographie numérique est inaccessible.

"Pour certaines longueurs d'onde en dehors du spectre visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est...), il est souvent trop cher de réaliser de grandes grilles de détecteurs", indique Kelly. "Une des beautés de notre système est qu'il n'en exige qu’un seul. Nous pensons que cette même technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) serait applicable dans le domaine de l’imagerie térahertz et autres secteurs d’activités".