Les chercheurs ont développé un nouveau type de lentille qui utilise une surface en forme de spirale pour maintenir une mise au point claire à différentes distances dans diverses conditions d’éclairage. Crédit : Laurent Galinier
Les scientifiques ont créé une lentille en forme de spirale capable de maintenir une mise au point nette sur différentes distances dans différentes conditions d’éclairage. Ce verre innovant fonctionne de manière similaire aux verres progressifs conçus pour la correction de la vision, tout en éliminant les distorsions courantes associées à ces verres. Cette percée pourrait améliorer considérablement les technologies des lentilles de contact, les implants intraoculaires pour le traitement de la cataracte et les systèmes d’imagerie compacts.
« Contrairement aux lentilles multifocales existantes, notre lentille fonctionne bien dans une large gamme de conditions lumineuses et maintient la multifocalité quelle que soit la taille de la pupille », a déclaré Bertrand Simon du Laboratoire de photonique, numérique et nanosciences (LP2N), unité mixte de recherche de l’Institut. d’Optique Graduate School, l’Université de Bordeaux et le CNRS en France. « Pour les utilisateurs potentiels d’implants ou les personnes souffrant d’hypermétropie liée à l’âge, cela pourrait fournir une vision toujours claire, révolutionnant potentiellement l’ophtalmologie. »
La nouvelle lentille pourrait être utilisée sur les lentilles de contact (illustré), dans les implants intraoculaires pour la cataracte et pour créer de nouveaux types de systèmes d’imagerie miniaturisés. Crédit : Laurent Galinier
Dans Optique, la revue d’Optica Publishing Group pour la recherche à fort impact, les chercheurs décrivent la nouvelle lentille, qu’ils appellent la dioptrie spirale. Ses caractéristiques en spirale sont disposées de manière à créer de nombreux points de focalisation distincts, un peu comme si vous aviez plusieurs objectifs en un seul. Cela permet de voir clairement à différentes distances.
« En plus des applications en ophtalmologie, la conception simple de cet objectif pourrait grandement bénéficier aux systèmes d’imagerie compacts », a déclaré Simon. « Cela rationaliserait la conception et le fonctionnement de ces systèmes tout en offrant également un moyen de réaliser des images à différentes profondeurs sans éléments optiques supplémentaires. Ces capacités, associées aux propriétés multifocales de l’objectif, offrent un outil puissant pour la perception de la profondeur dans les applications d’imagerie avancées.
Créer un vortex de lumière
L’inspiration pour la conception de la lentille spirale est venue lorsque le premier auteur de l’article, Laurent Galinier de SPIRAL SAS en France, analysait les propriétés optiques des déformations cornéennes sévères chez les patients. Cela l’a amené à conceptualiser une lentille dotée d’une conception en spirale unique qui fait tourner la lumière, comme l’eau qui coule dans un égout. Ce phénomène, connu sous le nom de vortex optique, crée plusieurs points de mise au point clairs, qui permettent à l’objectif de fournir une mise au point claire à différentes distances.
« La création d’un vortex optique nécessite généralement plusieurs composants optiques », a déclaré Galinier. « Notre lentille intègre cependant les éléments nécessaires pour créer un vortex optique directement à sa surface. La création de vortex optiques est un domaine de recherche en plein essor, mais notre méthode simplifie le processus, marquant ainsi une avancée significative dans le domaine de l’optique.
L’objectif spiralé (en bas) étend la zone de netteté au-delà de ce qui est possible avec un objectif classique (en haut). Crédit : Laurent Galinier
Les chercheurs ont créé la lentille en utilisant un usinage numérique avancé pour mouler la conception en spirale unique avec une haute précision. Ils ont ensuite validé l’objectif en l’utilisant pour imager un « E » numérique, un peu comme ceux utilisés sur le tableau lumineux d’un optométriste. Les auteurs ont observé que la qualité de l’image restait satisfaisante quelle que soit la taille d’ouverture utilisée. Ils ont également découvert que les vortex optiques pouvaient être modifiés en ajustant la charge topologique, qui correspond essentiellement au nombre d’enroulements autour de l’axe optique. Les volontaires utilisant les lentilles ont également signalé des améliorations notables de l’acuité visuelle à diverses distances et conditions d’éclairage.
Traverser les disciplines
Pour concrétiser ce nouvel objectif, il a fallu combiner une conception intuitive avec des techniques de fabrication avancées grâce à une collaboration interdisciplinaire. « La lentille dioptrique spirale, conçue pour la première fois par un inventeur intuitif, a été scientifiquement étayée par une collaboration de recherche intensive avec des scientifiques en optique », a déclaré Simon. « Le résultat a été une approche innovante pour créer des lentilles avancées. »
Les chercheurs travaillent désormais à mieux comprendre les vortex optiques uniques produits par leur lentille. Ils prévoient également d’effectuer des essais systématiques sur la capacité des lentilles à corriger la vision chez les personnes afin d’établir de manière exhaustive ses performances et ses avantages dans des conditions réelles. En outre, ils explorent la possibilité d’appliquer le concept aux lunettes de vue, qui pourraient potentiellement offrir aux utilisateurs une vision claire sur plusieurs distances.
« Ce nouveau verre pourrait améliorer considérablement la profondeur de vision des gens dans des conditions d’éclairage changeantes », a déclaré Simon. « Les développements futurs de cette technologie pourraient également conduire à des progrès dans les technologies d’imagerie compactes, les appareils portables et les systèmes de télédétection pour drones ou voitures autonomes, ce qui pourrait les rendre plus fiables et efficaces. »
