SILINA révolutionne l’industrie de l’imagerie avec des capteurs d’image courbes

Les appareils photo de nos smartphones, comme tous les systèmes de vision, fonctionnent grâce à un composant semi-conducteur appelé « capteur d’image », plat et rigide. Pourtant, s’il était courbe comme la rétine de l’œil humain, il permettrait de créer des caméras plus petites et performantes. Il deviendrait alors possible de capturer de bien meilleures images, tout en réduisant la taille et le coût des modules photo. Mais comment réussir à courber des capteurs à l’échelle industrielle ? La start-up SILINA, présente à VivaTech 2022 avec l’IMT, a développé un procédé relevant ce défi.

Les utilisateurs de smartphones sont devenus des photographes hors pair, grâce à des appareils photo toujours plus performants et moins encombrants. Ces modules sont constitués de différents éléments, parmi lesquels l’objectif, composé de plusieurs lentilles, ainsi qu’une puce électronique : le capteur d’image, sur lequel vient se former l’image. Signe particulier : dans nos équipements, cette puce est plate. Et cela n’a rien d’anodin.

Produire des capteurs d’image à vue d’œil

Dans la nature, les systèmes de vision des animaux présentent un fonctionnement semblable, mais avec une différence capitale. Prenons par exemple l’œil humain : celui-ci est composé d’une seule lentille, le cristallin, ainsi que d’une rétine, qui a la particularité d’être courbe. Grâce à cette caractéristique, le système de vision chez l’être humain est à la fois très performant, compact et doté d’un grand champ de vue.

À l’inverse, si la rétine était plate, l’œil devrait intégrer une succession de cristallins pour conserver son acuité. C’est ainsi que fonctionnent la plupart des appareils photo actuels, où les multiples lentilles jouent le rôle des cristallins. Résultat : les dispositifs sont encombrants et présentent une qualité d’image certes satisfaisante au centre de la photo, mais fortement dégradée sur les bords.

La solution semble donc limpide : courber les capteurs permettrait d’améliorer significativement les performances des appareils photo et caméras, tout en réduisant leur encombrement. L’idée n’est d’ailleurs pas nouvelle. « Les grands acteurs du monde de l’imagerie se sont penchés sur cette technologie au début des années 2000 », rapporte Wilfried Jahn, cofondateur et CTO de la start-up SILINA, incubée à Mines Saint-Étienne. « Mais ils se sont rapidement heurtés à un problème majeur : l’industrialisation à grande échelle. » En effet, jusqu’à présent, le procédé consistait à courber les puces une à une, une opération chronophage et coûteuse. Dès lors, le coût unitaire rendait impossible l’utilisation du processus pour des produits grand public, le cantonnant aux marchés et productions de niche tels que l’aérospatiale.

Faire bouger les lignes dans le domaine des capteurs courbes    

SILINA vient résoudre ce problème, via un procédé de fabrication innovant permettant de courber des capteurs d’image à grande échelle. « Notre technologie offre la possibilité de courber des centaines ou des milliers de capteurs en même temps, explique Wilfried Jahn. Chez SILINA, il n’y a aucune différence de durée entre courber un capteur ou mille. »

De plus, le procédé de courbure développé par la start-up est identique pour tous les capteurs du marché, quels que soient leur constructeur, leur format ou leur composition. Dans tous les cas, il permet de contrôler la courbure, de façon fiable et répétable.   

Et les bénéfices sont nombreux pour les acteurs de l’industrie, à commencer par les entreprises qui produisent et vendent des smartphones, des voitures, des caméras de surveillance… Premièrement, les capteurs courbes contribuent à l’amélioration de la qualité d’image : augmentation de la résolution, du contraste, ou encore diminution de la distorsion. La technologie permet également de réduire le nombre de lentilles nécessaires au sein des objectifs. Par conséquent, ceux-ci sont plus compacts, moins coûteux à produire, et plus légers. « Il est possible d’aller jusqu’à un poids divisé par 5 », selon le CTO de SILINA.

Le secteur semiconducteur est très compétitif, et nombreux sont les acteurs qui s’intéressent à cette technologie. Pour cette raison, les détails de la technologie restent encore secrets. Mais cela n’empêchera pas SILINA de présenter sa solution lors du salon VivaTech 2022 à Paris, du 15 au 18 juin.

Un parcours sinueux

Comment la jeune entreprise est-elle parvenue à mettre au point une telle innovation sur un marché aussi porteur ? L’histoire de SILINA est étroitement liée au parcours de Wilfried Jahn. Celui-ci a d’abord réalisé une thèse autour des gains apportés par les capteurs d’image courbes sur les systèmes de vision à très haute résolution. Il a ainsi identifié les bénéfices significatifs de cette technologie, mais qui était alors freinée par sa fabrication à l’unité.

Il est ensuite parti pendant deux ans aux États-Unis, pour un contrat de post-doctorat sur des projets spatiaux, sans rapport avec les capteurs courbes. C’est pourtant durant cette expérience qu’a germé l’idée de SILINA dans son esprit. « Le procédé que nous utilisons aujourd’hui est le résultat d’une « pollinisation croisée », raconte-t-il. C’est en explorant d’autres domaines que celui des semi-conducteurs et de l’imagerie et en observant les processus employés dans divers secteurs, comme celui de l’aérospatiale, que nous sommes arrivés à la possibilité de courber plusieurs capteurs à la fois. » L’entrepreneur a alors décidé de rentrer en France, avec la volonté de rendre la technologie accessible à la grande majorité des marchés de l’imagerie.

Une ligne d’équipements à intégrer aux chaînes de production

L’offre de SILINA s’adresse ainsi aux fabricants de capteurs d’image. « Ce sont souvent de grands acteurs, qui ne fabriquent pas eux-mêmes les équipements de leurs chaînes de production et se fournissent auprès de grands équipementiers, note le CTO de la start-up. Mais aujourd’hui, il n’existe pas d’équipement permettant de courber des capteurs à grande échelle. » La jeune entreprise entend donc combler ce vide, via une gamme d’équipements automatisés que les fabricants pourront intégrer à leur chaîne de production, de sorte à courber des millions de capteurs par an. Un avantage compétitif considérable pour ces industriels.

Cette offre est encore en cours de développement et devrait être disponible en fin d’année 2023 ou au début de 2024. En attendant, SILINA propose ses services de courbure de capteurs d’image et de design de caméras associées pour des applications de « petite série » (moins de 10 000 unités par an). Une approche qui permet de prouver l’efficacité du procédé mis au point par la start-up, en vue de l’intégration des futurs équipements sur les chaînes de production.

Pour parvenir à cette étape, l’entreprise a besoin d’aller vite et de mobiliser des ressources importantes, à la fois humaines et financières. Elle a ainsi bouclé une levée de fonds de 2,5 millions d’euros en août 2021, qui lui a permis de renforcer son équipe, qui devrait compter entre 13 et 15 personnes d’ici la fin de l’année. « Et nous prévoyons une deuxième levée, beaucoup plus importante, d’ici fin 2022, début 2023 », annonce Wilfried Jahn. Un virage déterminant pour la start-up.

Bastien Contreras