Metalenz欲将“超表面”相机组件推向移动设备市场 结构简单且体型小巧

尽管智能机上的摄像头已经相当普及，但最终设计还是受到了镜头和传感器物理尺寸的较大限制。有鉴于此，Metalenz 决定直接跳过这一部分，并推出了基于单一“超表面”（metasurface）的摄像头新方案。在省下了移动设备中宝贵的空间之后，厂家可将之用于加大电池容量，以延长设备的续航表现。

（来自：Metalenz）

据悉，“超表面”（metaSurface）的概念与“超材料”（metamaterials）类似，但并非后者的简单衍生。以往基于“超材料”的产品，包括 Lumotive 和 Echodyne 推出的平坦波束形成雷达 / LiDAR 激光雷达。

Metalenz 的设想是借助复杂的 3D 结构，并使用经过精确设计的 2D 表面来实现相机功能。但若你深入查看，就知道它并非真正意义上的二维，而是具有微米级特征的平面。

多年来，该公司一直希望设计出一种无须复杂光学器件和其它相机组建的工程表面。虽然 NASA 早在 2016 年就有过实验，但画质仍与消费电子产品的用户需求有较大距离。

针对当前智能机必须在画质和相机组件尺寸上二选一的困境，一些厂商选择了通过“计算摄影”等软件算法来增强拍摄体验。

为了改变这一现状，Metalenz 提出了另一种新颖的设计方案。如上图所示，结构底部为感知并测量光线的图像传感器、逻辑组件、以及能够汇聚光线的超光学（meta-optic）器件。

需要指出的是，Metalenz 的技术，建立在哈佛大学 Federico Capasso 等人的工作基础之上。多年来，其一直在从事超表面的科学研究，后与在卡帕索实验室从事博士学位研究的 Rob Devlin 共同创始了该公司，以期将科研成果商业化。

与在论文中讲述的理论研究相比，现实世界中的一致性技术攻关也并非易事。作为该领域的研究先行者，Devlin 坦承早期演示的效果极差：“到处都有散射光材料和工艺也都是非标准的，设计无法满足现实世界的使用要求”。

好消息是，目前Metalenz 已经能够借助标准的半导体工艺和材料制作出完全相同的装置，合作伙伴的日产能也可达到百万级。只是成品并非传统意义上的电子器件、而是超表面透镜。

上图左为传统相机的成像，右侧则是超表面相机的成像。

这项技术的首个挑战，在于因缺乏透镜来弯折和引导入射光导致的混乱光散。Delvin 博士的工作，就是为了缓解这种状况。

以微距镜头为例，光线需要依靠折射来引导。但 Metalenz 的超表面相机，将这部分组件的规模缩小到了人类头发的千分之一，以更好地控制相机的入摄光线。

正如你在超微距特写照片中所见到的那样，超表面相机拥有精确调节的圆柱体，你可以将之视作纳米级的可乐罐。与其它超材料一样，这些结构远小于可见光 / 近红外光线的波长。

结果就是，与消费和工业设备上的紧凑型相机堆栈相比，Metalenz 的超表面相机不仅体型相当小巧、复杂度也极低。当然，想要最终取代旗舰智能机上的镜组，仍有很长一段路要走。

最后，作为一家相当低调的初创企业，Metalenz 刚刚完成了千万美元的 A 轮融资。虽然仍处于起步阶段，它该公司已经规划了千万级的出货量。而且除了 3D 传感技术，Metalenz 也在积极探索其它技术和应用前景。