Photonique : la deeptech Eyeo décroche 40 millions d’euros pour réilluminer les capteurs d’image

Tripler la sensibilité des capteurs d’image à la lumière, augmenter leur résolution, améliorer l’éclat des couleurs… C’est l’ambitieux projet d’Eyeo, qui reçoit un gros coup de pouce de 40 millions d’euros, sous la forme d’une levée de série A révélée le 11 mai. Sise à Eindhoven, cette deeptech néerlandaise conçoit une architecture photonique novatrice s’appliquant aux capteurs d’image, donc, qui « remplace les filtres de couleur par des séparateurs de couleur », synthétise Jeroen Hoet, le PDG.

Eyeo souhaite équiper dans un premier temps l’industrie, en l’occurrence les caméras de sécurité, devant filmer dans l’obscurité. Le marché du grand public suivra, avec en ligne de mire la réalité virtuelle/augmentée et surtout les smartphones, une filière où la deeptech rêve de s’imposer grâce à des « caméras plus petites et plus performantes », indique Jeroen Hoet.

Sus aux microlentilles et à la matrice de Bayer !

Eyeo doit son invention à l’Imec. Situé à Louvain en Belgique, le centre de recherche sur la microélectronique et les nanotechnologies a participé à son tour de table, au travers de son fonds imec.xpand, comme au précédent (15 millions d’euros) au printemps 2025. C’est Jan Genoe, professeur à l’université catholique de Louvain et « fellow » de l’Imec, qui est à l’origine de cette nanostructure photonique. « Celle-ci a été démontrée et a fait l’objet d’un papier scientifique, il y a deux ans, à l’IEDM (la grande conférence scientifique annuelle pour l’électronique, ndlr), retrace Jeroen Hoet. C’est sur cette base qu’il a été décidé de créer une spin-off de l’Imec en novembre 2024. »

Eyeo a été mise sur les rails pour donner un avenir commercial à cette nanostructure photonique, potentiel concurrent des dispositifs qui accompagnent aujourd’hui les capteurs d’image. À savoir, les microlentilles, qui focalisent la lumière incidente pour la concentrer sur les photosites (ou photodétecteurs) du capteur. Et, juste en-dessous, la matrice de Bayer, dont les filtres décomposent la lumière en couleurs complémentaires (rouge, bleu et généralement deux fois plus de vert) avant leur captation par les photodétecteurs. Conçu pour ne laisser passer qu’une couleur spécifique, ce filtrage, bloque « 70% de la lumière », pointe Eyeo. Il dégrade un indicateur essentiel rencontré en optique comme en électronique : le rapport signal/bruit.

Épaisse de 6 micromètres, la nanostructure verticale de la deeptech ressemble à une construction à 4 étages dont la finalité est de séparer les couleurs avant leur interception par le capteur. Les composants sont fabriqués principalement en nitrure de silicium (SiN), à l’intérieur d’une matrice en silice (SiO₂), matériaux courants en photonique. La couche supérieure, situé au plan focal de l’objectif équipant la caméra, joue le rôle de collecteur de lumière. « Elle remplace les microlentilles, explique Jeroen Hoet. Elle est plate et ne provoque pas d’artefacts optiques ».

À l’étage en-dessous, se situe une « chambre de compression des photons », que le PDG compare à un « entonnoir ». L’objectif est de compresser spatialement le champ lumineux, de 1 à 0,3 micromètre (µm), jusqu’à l’obtention à la sortie d’une seul mode optique (un mode décrit la forme spatiale du front d’onde de la lumière), de manière à concentrer l’énergie et à améliorer le contrôle de la propagation de la lumière. Les photosites actuels ont atteint une taille minimale de 0,56 µmx0,56 µm, à la limite de diffraction de la lumière (limite d’Abbe). Une taille inférieure devient envisageable grâce à cette chambre de compression, ce qui promet des résolutions supérieures à l’avenir.

Des interférences pour séparer les couleurs

C’est à la sortie de cette chambre que se situe le cœur de la technologie : le moteur de séparation des couleurs, qui opère « sans absorption ou tout autre mécanisme qui retire aux capteurs 70% de leur sensibilité », affirme Eyeo. Il s’agit d’un guide d’onde vertical et rectangulaire, dont la géométrie interagit avec les longueurs d’onde de la lumière entrante pour les séparer. « On joue sur les interférences entre les différents modes de la lumière (qui n’est plus dans un mode unique à l’entrée du guide d’onde, ndlr), qui sont liés à différentes longueurs d’onde, détaille Jeroen Hoet. Certaines sont constructives, d’autres destructives, et c’est ainsi qu’on sépare les couleurs. En bas du guide d’ondes, on obtient deux couleurs à deux sorties différentes ». Deux versions du guide d’onde coexistent, l’une séparant le rouge et le cyan et l’autre le bleu et le jaune, qui sont des couleurs complémentaires.

La dernière étape se résume au transfert direct, sans perte, des photons bleus et des photons jaunes, par exemple, aux photosites dédiés sous-jacents. D’après la publication IEDM citée précédemment, le flux lumineux total émis par chaque guide d’onde est très supérieur à celui qui traverse les filtres colorés conventionnels. La qualité des couleurs progresse également.

Une prochaine génération codesignée avec le capteur

La commercialisation est proche, « d’ici à fin 2026, début 2027 », assure le PDG d’Eyeo. Qui ajoute que « les premiers kits d’évaluation seront envoyés à nos clients après l’été », ces clients étant notamment les fabricants de caméras ou de modules de caméra. Cette start-up « fabless » (sans usine) va s’appuyer sur des partenaires industriels implantés en Asie et en Europe, mais « on essaie de travailler sur une chaîne d’approvisionnement européenne pour notre prochaine génération de produit », complète Jeroen Hoet.

Comment cette prochaine génération, financée par cette levée de fonds, se distinguera-t-elle de l’actuelle ? « Nous utilisons aujourd’hui des wafers de capteurs CMOS (procédé standard de la microélectronique) sur étagère, notre structure photonique étant fabriquée par-dessus, répond-il. Pour la prochaine génération, nous nous occuperons aussi en partie du design des capteurs en combinaison avec la photonique. » Eyeo vient d’ouvrir un bureau à Anvers pour cela. Si un gain de performance est attendu – une meilleure gamme dynamique notamment – l’enjeu est surtout de rassurer les fabricants de smartphone pour les convaincre, un jour, de franchir le pas.