如果要問，近幾年的手機有哪些設(shè)計是你最忍不了的?不是沒有耳機孔、不是沒有可拆卸電池、不是沒有得插SD卡……而是它：越來越厚、越來越多的攝像頭。

手機想要獲得好的拍照效果，就需要更大的CMOS傳感器、更多焦段的鏡頭……這就與人們對更薄更小的攝像頭的期待成為一組矛盾。

超構(gòu)光學(xué)技術(shù)帶來一場顛覆性革命

中世紀以后，很長時間以來，折射透鏡技術(shù)都沒有取得重大突破。而超構(gòu)光學(xué)(Meta Optics)技術(shù)的發(fā)展，通過引入不同基本原理的新型平面超透鏡，將帶來一場顛覆性革命。超構(gòu)光學(xué)技術(shù)將多種復(fù)雜的光學(xué)功能集成在同一平面，不再是宏觀可見的彎曲表面。這縮小了每個透鏡元件的大小，同時減少了所需的透鏡元件數(shù)量，因此大大減少了光學(xué)鏡頭的尺寸、元件數(shù)量、組裝復(fù)雜性和總體成本。

最近，由全球首家實現(xiàn)超構(gòu)光學(xué)商用的公司Metalenz和全球排名前列的半導(dǎo)體芯片制造商意法半導(dǎo)體首創(chuàng)的光學(xué)超表面技術(shù)(metasurface)正式商用!雙方共同開發(fā)的meta-optics產(chǎn)品現(xiàn)已上市，搭載意法半導(dǎo)體新款dToF傳感器VL53L8成功亮相(ST新多區(qū)dToF傳感器，能耗減半，測距加倍!)，并實現(xiàn)了批量出貨。這項技術(shù)將平面超透鏡取代傳統(tǒng)折射透鏡，可以為眾多的消費電子、汽車和工業(yè)應(yīng)用帶來性能、功率、尺寸和成本優(yōu)勢，當(dāng)前階段主要用于消費電子設(shè)備。

Metalenz擁有哈佛大學(xué)Capasso實驗室開發(fā)的超表面鏡片技術(shù)的基礎(chǔ)知識產(chǎn)權(quán)組合的全球獨家許可權(quán)，持有20多項可在多個市場上簡化改進光學(xué)器件的創(chuàng)新專利。公司的超表面技術(shù)能在單層半導(dǎo)體上提供復(fù)雜的多功能的光學(xué)性能，將大規(guī)模的鏡片生產(chǎn)活動轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體制造廠，像制造計算機芯片一樣生產(chǎn)鏡片。

與傳統(tǒng)的模壓曲面鏡片不同，Metalenz的新型鏡片是純平面的，能夠收集更多光信號，在單層半導(dǎo)體上就能提供多種功能，為智能手機和其他設(shè)備帶來新的感測方式，同時占用更少的空間。Metalenz的平面鏡頭技術(shù)將取代意法半導(dǎo)體FlightSense ToF模塊現(xiàn)有的某些鏡頭，為ST的ToF傳感器實現(xiàn)顯著的功率效率、光學(xué)性能和模塊尺寸優(yōu)化，而所有這些優(yōu)化都將使消費、工業(yè)和汽車等眾多市場受益。意法半導(dǎo)體ToF模塊廣泛應(yīng)用于智能手機、無人機、機器人、汽車等應(yīng)用領(lǐng)域，迄今銷量已超過17億件。

半導(dǎo)體制造工藝和光學(xué)技術(shù)成為完美搭檔

Metalenz 的聯(lián)合創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官 Rob Devlin表示：“經(jīng)過十多年的基礎(chǔ)研究，我們才走到今天這一步。我們的市場部署讓meta-optics成為第一個商用超表面技術(shù)。借助ST的半導(dǎo)體技術(shù)、制造能力和全球布局，我們能夠影響數(shù)百萬消費者。我們目前已贏得了多張標(biāo)志我們平臺技術(shù)被首次應(yīng)用的訂單，現(xiàn)在，我們正在圍繞其獨特的功能設(shè)計完整系統(tǒng)。我們的meta-optics將以具有競爭力的價格，為設(shè)備廠商賦能，助力他們開拓令人期待的新市場和開發(fā)新感測功能?！?/p>

意法半導(dǎo)體是ToF傳感技術(shù)的創(chuàng)新先鋒。ToF技術(shù)是利用光速來準確計算距離。光子的傳播速度是299,792,458米/秒，ToF傳感器的工作原理是精確測量光子發(fā)射到目標(biāo)物體表面然后從反射回來的所用時間。從首款ToF傳感器開始，意法半導(dǎo)體及其技術(shù)徹底改變了手機相機的自動對焦功能，并通過存在檢測和手勢識別功能，提高了移動設(shè)備和計算機的安全性和能效。

意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁、影像事業(yè)部總經(jīng)理 Eric Aussedat表示：“將Metalenz突破性的超表面鏡片技術(shù)與ST的先進制造能力和ToF技術(shù)完美組合，推出內(nèi)置meta-optics的產(chǎn)品，可以顯著優(yōu)化應(yīng)用系統(tǒng)的能效、光學(xué)性能和模塊尺寸，讓消費、工業(yè)和汽車市場受益。我們推出的內(nèi)置 Metalenz鏡頭的產(chǎn)品非常適合需要深度映射的應(yīng)用，例如，人臉識別、相機輔助功能、消費級激光雷達和AR/VR等應(yīng)用，因此該技術(shù)將初步鎖定近紅外波長傳感市場，特別是3D傳感市場?！?/p>

Metalenz所開發(fā)的超構(gòu)光學(xué)技術(shù)是意法半導(dǎo)體先進制造能力的完美補充。意法半導(dǎo)體將半導(dǎo)體制造工藝和光學(xué)技術(shù)相結(jié)合，在半導(dǎo)體晶圓代工廠內(nèi)使用先進的光刻版在超表面上完成可調(diào)諧的衍射波前層。更為重要的是，平面超透鏡在半導(dǎo)體潔凈室使用的制造技術(shù)與硅基集成電路一樣。超透鏡的納米結(jié)構(gòu)是人類頭發(fā)寬度的千分之一。這些納米結(jié)構(gòu)只需單層就能操縱光線，從而實現(xiàn)與復(fù)雜的多元折射鏡頭相同的功能。

Metalenz的IP部門與意法半導(dǎo)體制造技術(shù)部的技術(shù)合作為傳感器帶來令人難以置信的測量準確度和精準度，讓半導(dǎo)體芯片行業(yè)能夠制造精確的、可復(fù)制的meta-optics，為高質(zhì)量、能達到規(guī)模經(jīng)濟效益的鏡頭制造開啟了全新的方式。

Metalenz聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Rob Devlin表示：“我們使用與集成電路芯片完全相同的晶圓代工廠，因此可以在很短的時間內(nèi)將超透鏡推向消費市場。在一片12英寸晶圓上，我們可以制造出5,000到10,000個超透鏡，因此可以在一周內(nèi)生產(chǎn)數(shù)萬個超透鏡，并且有可能提升產(chǎn)能，甚至能在一天內(nèi)達到一百萬。”

激發(fā)消費應(yīng)用潛能，未來或面向汽車、醫(yī)療等應(yīng)用

這項超構(gòu)光學(xué)技術(shù)最初主要針對快速增長的近紅外傳感市場。近紅外波長可用于3D傳感功能，如人臉識別、自動對焦輔助、消費級激光雷達、AR/VR深度映射，這些功能正在成為當(dāng)今智能手機的標(biāo)配。

據(jù)Rob Devlin介紹：“平面超透鏡比標(biāo)準的智能手機鏡頭薄100倍，而且制造更簡單、價格更便宜，并且更能抵抗沖擊、避免破損。此外，這項技術(shù)可以用于整個電磁頻譜——超越可見光，能夠助力實現(xiàn)出色的3D傳感功能，為所有智能手機帶來基于激光雷達的感知功能。目前，這項感知功能僅用于蘋果(Apple)高端手機中。Metalenz超構(gòu)光學(xué)技術(shù)為下一代智能手機及其它消費電子產(chǎn)品、汽車和醫(yī)療等應(yīng)用提供多種的成像與傳感功能?！?/p>

此外，平面超透鏡還可以用于室外或室內(nèi)公共場所的人員計數(shù)器、智能門鈴、機器人視覺和引導(dǎo)系統(tǒng)及其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。Metalenz平面超透鏡目前已經(jīng)通過了汽車用途的合規(guī)性和監(jiān)管測試。汽車方面的一個潛在用例是作為駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)，以確保智能輔助駕駛的安全。

展望未來，由半導(dǎo)體晶圓代工廠制造的平面超透鏡可能將與傳統(tǒng)折射透鏡一樣常見，這項技術(shù)必將激發(fā)更多消費、工業(yè)、醫(yī)療和汽車等創(chuàng)新應(yīng)用，開啟一個新的感測時代!

原文標(biāo)題：Metasurface了解一下!Metalenz和ST全球首創(chuàng)平面超光學(xué)透鏡實現(xiàn)商用(文末有獎問答)

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審核編輯：湯梓紅