新型硅纳米结构能将手机相机的塑料镜头淘汰吗？

对于塑料镜片制造商来说，近十年是一个非常好的阶段。近年来，智能手机制造商一直在增加摄像头模块，从一个到两个，再到五个甚至更多。每个摄像头模块都包含几个塑料镜头。多年来，这些镜头变化不大，尽管图像处理软件已经有了很大改进，可以将多个相机模块中的图像合并为一张高质量的图片，并可以实现选择性对焦和其他功能。

然而，塑料镜头的辉煌时代可能即将结束了。至少这是Metalenz所希望的 -- 一家波士顿地区的初创公司近日正式揭幕。

该公司的目标是用传统的半导体加工技术，用硅纳米结构制成的波导取代塑料透镜。Metalenz的技术源于哈佛大学约翰保尔森工程与应用科学学院的工作。哈佛大学并不是唯一一个研究用作光波导的元结构的大学实验室——哥伦比亚大学、密歇根大学和沙特阿拉伯国王阿卜杜拉科技大学都是研究这项技术的机构。然而，由应用物理学教授Federico Capasso领导的哈佛研究小组是第一个能够使用金属透镜聚焦可见光全光谱的小组。

Capasso于2017年与Robert Devlin共同创立了Metalenz，这是他在哈佛项目中工作，作为其博士研究的一部分。该公司拥有哈佛有关metalenses专利的独家许可。

Devlin说metalens有几个优点。

“通过半导体工艺生产透镜，降低了现在制造相机模块的多步骤工艺的复杂性。他说：“这样做可以使模块更小，透镜直接贴在传感器表面，而不是使用更复杂的包装方法。”

此外，Devlin指出，“在同一个芯片上有各种这样的结构，一个metalens就可以像多个塑料镜头一样，让图像处理软件组合图像，以提高图像质量，就像今天它组合来自不同相机模块的图像一样。”

Metalenz已经筹集了1000万美元用于扩大其设备的生产规模，投资者包括3M Ventures、Applied Ventures、Intel Capital、M Ventures和TDK Ventures。该公司预计在2022年初推出第一批芯片。这些将用于三维成像。

“ 3D摄像机比传统摄像机还要复杂，” Devlin说。“它们有多个镜头，有时是由不同的供应商制造的，还有一盏照亮现场的激光。我们带来了更少的复杂性，并且因为我们可以向传感器提供更多的光，所以激光不必具有那么长的亮度，因此我们可以延长电池寿命。”

目前，Metalenz的目标是替换手机中现有的摄像头模块，但是Devlin预计，在未来，该技术将允许新的成像工具进入移动设备。

“我们可以在单层中组合不同类型的光学元件，所以现在太大而笨重的东西无法离开实验室或医疗机构，因为它们包含许多大透镜（例如光谱仪）可以缩小到一定尺寸和价格，可以将它们放到任何人的口袋里。”