ST和Metalenz为消费者市场带来“第一个光学元表面”

经过几年的研究，专注于元光学的哈佛大学附属机构Metalenz正致力于将大型昂贵科学实验室设备的先进成像技术引入智能手机。Metalenz正在与意法半导体合作开发此类光学传感解决方案。

 

传统相机的原始图像与Metalenz的元光学技术之间的比较。屏幕截图由TechFirst和Metalenz提供

 

本文探讨了Metalenz元表面技术的工作原理，该公司最近与ST的合作关系，以及元光学在消费者设计中的意义。

 

从学术到商业：梅塔伦茨的起源

2016年，哈佛大学约翰·a·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的一组科学家创立了Metalenz，将光学技术引入消费电子产品。该公司计划通过其成像和照明技术取代传统的超薄、平面光学微芯片透镜来实现这一壮举。

作为哈佛大学的一名博士生，Metalenz的联合创始人兼首席执行官Rob Devlin和他的团队展示了行业首创：可行的元光学技术，可以通过元表面展示高质量的图像。这次演示是Devlin和他的团队创立公司的基础。该团队现在专注于3D传感的许多应用，包括自动驾驶、机器人、医学成像和机器视觉。

哈佛大学技术发展办公室（OTD）负责监督技术商业化和促进产学研合作，在梅塔伦茨从学术界向商业界的转变中发挥了重要作用。OTD授予该公司在平面光学领域的一系列创新的独家许可。该许可证导致包括Applied Ventures、Intel Capital、TDK Ventures和3M Ventures在内的多个行业利益相关者投资1000万美元，这将帮助Metalenz向医疗保健、消费和汽车应用的大规模制造领域扩张。

 

了解Metalenz的元光学和元表面

元光学是一种先进的光学器件，将多达五个光学设备的功能集成到一个平面层中。科学家通过在纳米尺度上控制其特征来设计元光学器件，这显著提高了该器件的光控制能力，也就是说，该器件可以有效地保持来自其他传统透镜丢弃的光的附加信息。

元光学的平面性质使设计者能够在现有的半导体铸造厂中制造它们，从而节省成本并简化制造过程。此外，由于比传统透镜更小的占地面积，元光学在移动应用中实现了高成像功能。

 

元表面技术的概念化。图片由Metalenz提供

 

Metalenz最近发布的元表面技术可以取代 ST的FlightSense飞行时间（ToF）模块中的光学器件，专为机器人、航空航天和移动应用等一系列应用而设计。由于这些公司采用了传统的半导体电子制造技术，他们可以在短时间内扩大生产并大规模商业化。

元表面技术为现代光学提供了其他几个好处，包括大的传感表面、最小化的占地面积和更先进的传感能力。宽的传感表面允许结合超表面的设备捕获更多的光。这些设备还可以捕捉移动应用中基于激光雷达的尺寸传感的全电磁频谱和高质量3D传感功能。最后，最小化的占地面积简化并降低了制造成本。

 

意法半导体与Metalenz建立合作伙伴关系

2021年，STMicroelectronics和Metalenz开始共同开发智能手机、消费设备、医疗保健和汽车应用的光学传感解决方案。在该许可协议中，ST将为Metalenz的元光学产品开发流程。

随着两家公司最近的宣布，意法半导体和Metalenz发布了VL53L8直接飞行时间（dToF）传感器，为工业、汽车和消费者应用提供了一些好处，如高性能、尺寸减小、功率优化和成本效益。Metalenz声称是第一家在消费设备中实现元光学商业化的公司。

 

超光学技术的描述。图片由Metalenz提供

 

ST提供了半导体前端晶圆厂，用于在硅片上制造平面超表面光学器件。ST还结合了其在ToF传感方面的专业知识，开发了一种解决方案，可以准确测量超快光子到达表面和从表面反射所需的时间。

 

ST和Metalenz瞄准消费者市场

除了3D传感和近红外（NIR）波长应用外，ST和Metalenz的技术最终可能出现在相机辅助、增强现实/虚拟现实（AR/VR）、面部识别和消费者激光雷达应用中。