(來自:Metalenz)
據悉,“超表面”(metaSurface)的概念與“超材料”(metamaterials)類似,但並非後者的簡單衍生。以往基於“超材料”的產品,包括 Lumotive 和 Echodyne 推出的平坦波束形成雷達 / LiDAR 激光雷達。
Metalenz 的設想是借助復雜的 3D 結構,並使用經過精確設計的 2D 表面來實現相機功能。但若你深入查看,就知道它並非真正意義上的二維,而是具有微米級特征的平面。
多年來,該公司一直希望設計出一種無須復雜光學器件和其它相機組建的工程表面。雖然 NASA 早在 2016 年就有過實驗,但畫質仍與消費電子產品的用戶需求有較大距離。
針對當前智能機必須在畫質和相機組件尺寸上二選一的困境,一些廠商選擇瞭通過“計算攝影”等軟件算法來增強拍攝體驗。
為瞭改變這一現狀,Metalenz 提出瞭另一種新穎的設計方案。如上圖所示,結構底部為感知並測量光線的圖像傳感器、邏輯組件、以及能夠匯聚光線的超光學(meta-optic)器件。
需要指出的是,Metalenz 的技術,建立在哈佛大學 Federico Capasso 等人的工作基礎之上。多年來,其一直在從事超表面的科學研究,後與在卡帕索實驗室從事博士學位研究的 Rob Devlin 共同創始瞭該公司,以期將科研成果商業化。
與在論文中講述的理論研究相比,現實世界中的一致性技術攻關也並非易事。作為該領域的研究先行者,Devlin 坦承早期演示的效果極差:“到處都有散射光材料和工藝也都是非標準的,設計無法滿足現實世界的使用要求”。
好消息是,目前Metalenz 已經能夠借助標準的半導體工藝和材料制作出完全相同的裝置,合作夥伴的日產能也可達到百萬級。隻是成品並非傳統意義上的電子器件、而是超表面透鏡。
上圖左為傳統相機的成像,右側則是超表面相機的成像。
這項技術的首個挑戰,在於因缺乏透鏡來彎折和引導入射光導致的混亂光散。Delvin 博士的工作,就是為瞭緩解這種狀況。
以微距鏡頭為例,光線需要依靠折射來引導。但 Metalenz 的超表面相機,將這部分組件的規模縮小到瞭人類頭發的千分之一,以更好地控制相機的入攝光線。
正如你在超微距特寫照片中所見到的那樣,超表面相機擁有精確調節的圓柱體,你可以將之視作納米級的可樂罐。與其它超材料一樣,這些結構遠小於可見光 / 近紅外光線的波長。
結果就是,與消費和工業設備上的緊湊型相機堆棧相比,Metalenz 的超表面相機不僅體型相當小巧、復雜度也極低。當然,想要最終取代旗艦智能機上的鏡組,仍有很長一段路要走。
最後,作為一傢相當低調的初創企業,Metalenz 剛剛完成瞭千萬美元的 A 輪融資。雖然仍處於起步階段,它該公司已經規劃瞭千萬級的出貨量。而且除瞭 3D 傳感技術,Metalenz 也在積極探索其它技術和應用前景。
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