Depuis 2011, le « Queen Elizabeth Price for Engineering » récompense des ingénieurs dont les inventions ont bénéficié au monde entier : cette année les lauréats sont quatre, qui ont contribué à développer, améliorer et miniaturiser des capteurs photosensibles numériques, ouvrant la voie aux appareils photo et caméra que l’on utilise aujourd’hui quotidiennement.
Pour l’année 2017, le Prix de la Reine Elizabeth pour les sciences de l’ingénierie (en anglais le « Queen Elizabeth Price for Engineering ») a été attribué à un groupe de quatre ingénieur qui ont révolutionné l’image numérique. Ce prix est attribué depuis 2011, doté d’un million de livres sterling (soit 1,16 millions d’euros), il récompense des ingénieurs dont les inventions ont bouleversé leur domaine de recherche, et qui ont bénéficié au monde entier.
Cette année, les lauréats sont donc quatre, deux américains, Eric Fossum et Georges Smith, un japonais, Nobukazu Teranishi, et un britannique, Michael Tompsett. Ils ont développé des technologies massivement utilisées dans le traitement de l’imagerie numérique.
Des capteurs qui transforment la lumière en signal électrique
Ils ont d’abord permis la miniaturisation du capteur CCD (pour Charge Coupled Device), une technologie inventée en 1969, qui convertit la lumière (les photons) frappant le capteur en un signal électrique. Chaque pixel de l’image correspond, sur le capteur, à un convertisseur charge/tension et un amplificateur : cet ensemble de points miniature reproduit ainsi l’image lumineuse projetée sur le capteur. Les travaux d’amélioration des lauréats en ont fait une alternative crédible à la pellicule photosensible, et ont ouvert la voie aux appareils photographiques et aux caméras numériques.
Ils ont également inventé la photodiode, un composant miniaturisé qui réagit aux photons en les transformant en signal électrique, ainsi que les capteurs CMOS (Complementary Metal Oxyde Semiconductor), qui utilisent une photodiode par pixel à la place du convertisseur du capteur CDD. Cela donne aux capteurs CMOS une plus grande sensibilité, en plus d’une consommation électrique plus faible, une vitesse accrue et un coût de production plus faible, ce qui leur a permis de remplacer progressivement les capteurs CCD.
Des applications multiples : à l’intérieur du corps humain, dans l’espace, dans nos poches
Parmi les multiples applications pratiques de ces inventions, on peut citer les caméras médicales qui peuvent capter des images haute définition de l’intérieur du corps humain, ou les sondes photographiques qui nous envoient des images de l’espace. Mais les plus marquants, pour notre quotidien, sont ces appareils photo et caméra désormais tellement miniaturisé qu’ils rentrent dans un téléphone.
Les chercheurs s’étonnent encore de l’ampleur qu’ont pris ces inventions qui au départ étaient pensées dans le cadre d’un domaine très précis, le plus souvent l’astrophysique ou la médecine. Michael Tompsett, qui travaille depuis les années 1970 sur l’amélioration des capteurs photosensibles a ainsi déclaré au Times : « Je savais bien qu’il fallait rendre les appareils photo plus petits, mais à ce moment-là, si je savais que tout le monde finirait par porter un capteur dans sa poche ? Absolument pas. »
Eric Possum a inventé le capteur CMOS à l’époque où il travaillait pour la NASA, pour créer des appareils photo plus résistants aux radiations spatiales ; il déclare : « Je savais que cette technologie serait utile dans de nombreux domaines mais je suis chaque jour étonné de voir à quel point cette technologie s’est étendue – des selfies jusqu’aux caméras qui scrutent votre intestin grêle. ».
