Le CSEM vient de décerner son prix de l'Innovation annuel aux inventeurs de la technologie spaceCoder, qui exploite l'interaction entre l'ombre et la lumière pour fournir des mesures ultra-précises. Une technologie qui pourrait être d'une grande utilité dans les interventions mini-invasives...

Là où il y a de la lumière, il y a également de l’ombre. C’est ce constat que les chercheurs du CSEM (Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique) ont exploité de façon innovante en mettant au point la technologie spaceCoder. Celle-ci met en jeu une source d'éclairage ponctuelle (LED ou laser), un masque sur mesure, un capteur d'image (CMOS) et des algorithmes spécifiques. Fixé à une distance donnée du capteur, le masque consiste en une échelle transparente avec un marquage spécifique (réticule en verre avec photolithographie au chrome).

Exploiter l'effet de diffraction

Le principe est le suivant : la lumière projette sur le capteur l'ombre du motif dessiné sur le masque. Le traitement de l'image de l'ombre fournit la mesure, avec une extrême précision, de la position 3D de la source de lumière par rapport au capteur. L'effet de diffraction, qui contribue habituellement à limiter les performances, se révèle ici avantageux : le signal est parfaitement focalisé, avec une diffraction maîtrisée, et la sensibilité du spaceCoder est augmentée par un effet de bras de levier, offrant une précision de détection améliorée jusqu'à 2 ordres de grandeur.

« Nous évoluons ici au niveau nanométrique, avec des mesures de l’ordre d’un millième de millième de millimètre », explique Andrea Dunbar, Business Developer Data et AI au CSEM. « À l’heure actuelle, le capteur est à peine plus gros qu’un morceau de sucre sans nécessité d'intégrer des composants coûteux tels que les lentilles optiques. Cette technologie représente ainsi un énorme potentiel pour divers secteurs : différents projets nous ont déjà permis d'explorer des applications passionnantes dans une grande variété de domaines ».

La technologie spaceCoder a été effectivement mise en œuvre pour différents types de mesures (angulaires, rotatives, linéaires et jusqu'à 6 degrés de liberté) dans l'industrie de précision (sondes), le spatial et l'automobile (encodeurs), la géolocalisation (suivi du soleil) et le médical (microchirurgie 6D).

Des application en chirurgie

Grâce au spaceCoder, il est par exemple possible de mesurer précisément la position du genou d’un patient avant une opération ; un atout non négligeable en cas de pose d’une articulation artificielle. À l’avenir, cette technologie pourrait également être utilisée pour les interventions mini-invasives, en intégrant en temps réel et en trois dimensions la position des instruments robotisés. La précision chirurgicale pourrait ainsi être encore améliorée.

D’un secteur à un autre et selon le champ d’application, le potentiel économique de la technologie spaceCoder s’élèverait à plusieurs milliards de francs suisses.

En raison de ces perspectives enthousiasmantes et des multiples possibilités d’utilisation, Edoardo Franzi et Eric Grenet, qui ont mis au point la technologie spaceCoder avec, à l’époque, David Hasler et Peter Masa, ont été récompensés, en février dernier, par le CSEM Inventor Award 2024. Avec cette distinction, le centre d’innovation technologique souligne en outre qu’il est tout aussi crucial de faire mûrir et évoluer les idées visionnaires. « Bien souvent, le plein potentiel d’une idée ou d’un brevet se déploie avec le temps, lorsqu’un nombre suffisant de cas d’utilisation ont pu être développés », analyse Andrea Dunbar. La technologie spaceCoder illustre ce constat et symbolise parfaitement le mandat du CSEM : développer des solutions pratiques et innovantes qui mettent en avant la place industrielle suisse.

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