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半導體製程Metalens實現更好的品質影像

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科技產業資訊室 - 王宣智 發表於 2018年7月20日


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半導體製程Metalens實現更好的品質影像

在日常生活隨處可見光學和鏡頭的應用,如筆記型電腦、照相機、顯微鏡等,但是要透過鏡頭將所有頻率的可見光,同時聚焦至同一個點對於科學和工程來說,一直為困難的挑戰。不同波長的光在介質中移動有著不同的速度,如紅光在玻璃中的移動速度會比藍光快,換言之,不同頻率的光到達同一個位置的時間會不相同,導致會形成不同的焦點,上述的現象會造成色差,進而產生圖像失真的問題。

過去,相機和光學設備利用不同曲率、厚度和材質的鏡頭來修正偏差。哈佛的理工學院的研究人員開發出了平面鏡頭之超穎透鏡(Metalenses),可以將所有頻率的可見光聚集在同一個區域,還能夠維持高解析度。超穎透鏡的基材是二氧化鈦,基材上具有奈米鰭陣列鏡片,將不同頻率的光聚集至同一個區域。每對鰭陣列都可以控制和調整超穎表面的折射率,當光通過不同鰭陣列時,會有著不同的時間延遲,確保所有的波光的長能夠同時抵達焦點。

目前手機的鏡頭,為了消弭誤差需要有六至七個透鏡,但是,超穎透鏡只需要一至二個即可達到相同的效果,且需要的空間更小。可以說,此技可改善成像效率,也能再協助裝置微小化。在加工方面,超穎透鏡因為並不需要與折射鏡片有著相同的曲率,因此更容易加工,甚至可以直接利用半導體的製程技術,直接在元件上長出超穎透鏡。

超穎透鏡技術將可能改變智慧手機的成像應用,成為未來相機的新選擇。目前研究團隊已與三家合作夥伴成立公司Metalens,預計2019年開始生產。(588字;圖1)


參考資料:
Capasso Group Develops Flat Lenses with Same Technology Used to Make Chips. Photonics Media,2018/7/5
Harvard University Proposes Flat Lens. F4News,2018/7/5
 

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