Changeons d'optique avec les plastiques
Les verres organiques tiennent le choc
L'avantage de l’utilisation des polymères dans la fabrication d’instruments optiques réside principalement dans les techniques, comme le moulage, qui permettent la production de verres organiques à grande échelle et à des coûts bien moindres que l'usinage des verres minéraux.
Dans la lunetterie, par exemple, le verre organique s’est largement imposé avec l’utilisation de polymères dont la transparence est très proche de celle des verres optiques.
Parmi les thermoplastiques, le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) qui est sans doute le plus connu n’est cependant pas le plus utilisé en raison notamment d’une tendance à perdre du volume lors de la polymérisation.
Apprécié pour sa résistance aux chocs et sa légèreté, le polycarbonate ne souffre pas de cet inconvénient mais, pour les applications ophtalmiques, il doit être revêtu d’un vernis protecteur contre les rayures.
L'un des polymères le plus utilisé pour la fabrication de verre de lunette est une résine thermodurcissable, le polyuréthane, plus connue sous le nom de CR39, qui offre un bon compromis entre solidité et qualités optiques.
La société Pittsburgh Plate Glass qui l’a développée dans les années 40, a mis au point récemment un polymère capable de rivaliser avec le polycarbonate sur le terrain de la résistance à l'impact.
Développé à l'origine comme une «armure visuelle» pour les hélicoptères militaire, le Trivex est un dérivé du polyuréthane enrichi à l'azote. La réaction opérée lors de la polymérisation renforce la structure du polymère à l'échelle nanométrique, en alternant les zones dures et tendres. Le résultat est un matériau qui est non seulement supérieur d'un point de vue optique, mais aussi exceptionnellement solide et ultra-léger.
Lentille polymère poru autofocus miniature
En photographie, la mise au point consiste à déplacer la lentille en fonction de la distance à l’objet. Automatique sur les optiques autofocus, ce réglage est souvent assuré par un petit moteur Voice coil motor ou VCM.
Trop énergivore pour les tablettes et autres smartphones, ce système est remplacé par une lentille fixe à petite ouverture. Suffisante pour la mise au point en extérieur, sa luminosité réduite nuit à la netteté des photos d’intérieur.
Pour les millions d’objets nomades dépourvus d’autofocus mais dotés de capteurs de plus en plus puissants (jusqu’à 16 mégapixels), la solution réside sans doute dans la nouvelle génération de lentilles dites adaptatives.
Celle qu’a développée PoLight, la jeune start-up née du partenariat entre le Sintef, l’un des principaux centres de recherche de Scandinavie et l'École polytechnique fédérale de Lausanne, imite le cristallin de l'œil humain.
Cette optique miniature de type « sandwich » d’environ 3 mm de large parvient à capter plus de lumière en variant la courbure d’une lentille polymère à haute transparence protégée par un verre souple. En se déformant sous l’effet des impulsions d’un film piézoélectrique, la lentille est capable de faire une mise au point en moins d’une milliseconde !
Cette réaction quasi-instantanée autorise PoLight à promettre, en plus de l’autofocus pour tous les appareils, un nouveau mode dit "all in focus" où, à partir d’une succession de prises de vue ultra-rapides, on obtient une photo parfaitement nette sur tous les plans.
Capter la lumière sous tous les angles
Pour produire des lentilles adaptives, les chercheurs de l'Institut National d'Optique, de l'Institut de Chimie et de Technologies des Polymères et de l'université de Naples Federico II ont emprunté une voie différente en associant à un polymère des cristaux liquides.
Tantôt cristallins et tantôt fluides, ces matériaux présentent une organisation caractéristique, à la fois, de l'état liquide et de l'état solide. Cette particularité largement exploitée dans la fabrication d'objets électroniques aussi courants que les montres ou les réveils à affichage digital a été mise à profit de façon inédite par les chercheurs italiens.
Ils sont parvenus à fragmenter les cristaux liquides en gouttes microscopiques qui sont susceptibles de s'assembler en gouttes plus grandes qu’on peut calibrer selon la dimension attendue. En déposant ces gouttelettes sur un substrat recouvert d’un polymère organominéral, le diméthicone (PDMS), ils ont obtenus des microlentilles à focales variables.
Le comportement de ces lentilles ouvrent des perspectives inattendues dans le domaine de la photographie : par exemple pour faire la mise au point sur des objets à différentes profondeurs de champ ou dans le photovoltaïque, en fabricant des lentilles sphériques pour capturer le rayonnement solaire depuis n'importe quel angle.
