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哈佛大学科研成果将变革手机摄像光学技术

Metalenz是一家由哈佛大学约翰-A-保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的应用物理学家创立的公司。据悉,该公司打算将平面光学技术带入消费电子等领域,有望为智能手机提供一种新型的传感器。

哈佛大学的技术开发办公室已经授予该公司在全球范围内使用哈佛大学Federico Capasso实验室开发的平面光学创新技术的独家许可。这种技术利用了光和物质在纳米尺度上的相互作用,可以用超薄的平面光学微芯片取代传统的透镜。

Schindelbeck说:"光学元件变得更加复杂,你增加了更多的透镜元件,你创造了强大的非球面元件,以实现必要的空间缩小,但在过去的10年里,这个领域并没有革命性的进展。"

这就是Metalenz的优势所在。Metalenz的设计不是使用塑料和玻璃透镜元件堆叠在图像传感器上,而是使用建立在玻璃晶片上的单个透镜,尺寸在1x1到3x3毫米之间。在显微镜下仔细观察,你会发现纳米结构的宽度只有人类头发的千分之一。这些纳米结构可以将光线弯曲,从而纠正单镜头相机系统的许多缺点。

技术原理

核心技术是通过十年的研究形成的,当时联合创始人兼CEO罗伯特-德夫林与著名物理学家、Metalenz联合创始人费德里科-卡帕索在哈佛大学攻读博士学位。该公司于2017年从研究小组中分离出来。

光线穿过这些图案化的纳米结构,这些纳米结构在微观层面上看起来像数百万个直径不同的圆圈。"就像曲面透镜加快和减缓光线弯曲的方式一样,这些每一个都让我们可以做同样的事情,所以我们可以通过改变这些圆圈的直径来弯曲和塑造光线,"Devlin说。

由此产生的图像质量与多镜头系统的图像质量一样清晰,而且纳米结构还能减少或消除传统相机常见的许多图像畸变。而且这种设计不仅仅是节省空间。Devlin说,Metalenz相机可以将更多的光线传递回图像传感器,从而获得比传统镜头元件更明亮、更清晰的图像。

投入量产

Metalenz还宣布于近日已获得1000万美元的投资,投资方包括英特尔资本、3M Ventures、Applied Ventures和TDK Ventures等。Metalenz计划用这笔资金将metalenses进一步工程化,利用半导体芯片制造的成熟技术,向着大规模制造的方向发展,开拓消费类、医疗保健和汽车的市场。

Metalenz技术利用光和物质在纳米尺度上的相互作用,实现了对光行为的控制。传统的光学技术在光通过材料的主体时对其进行折射、反射和偏振,而Capasso实验室的创新技术则利用表面的微小图案和结构来随意改变光的方向。由此产生的技术是一种晶圆厚度的芯片,不仅能够颠覆数字成像领域,还将实现3D传感、增强现实、虚拟现实等新型超小型设备的开发。

"metalens平台有可能推动成像和传感领域的革命,手机、汽车和自动驾驶车辆中无处不在的摄像头到AR/VR,以及未来在无人机和CubeSats中的广泛应用。"Capasso说。"我很感谢哈佛大学OTD一直以来对Metalenz给予的鼓励和支持。"

OTD业务发展总监Alan Gordon说:“Capasso实验室创造了一个强大而令人兴奋的技术平台,真正挑战了光学物理学的现状。这些研究人员具有远见和信念,用他们的聪明才智克服了众多挑战,给众多行业带来革新的技术。"

该公司已经与两家半导体领先企业建立了合作关系(目前每天可以生产100万片Metalenz "芯片"),这意味着这些光学器件是在生产消费和工业设备的同一代工厂制造的--这是简化供应链的重要一步。

Metalenz将于今年年底投入量产。其第一个应用将是作为智能手机中3D传感器的镜头系统。(该公司没有透露手机制造商的名称)。

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