Размер сенсора и количество мегапикселей в камерах смартфонов с годам растут, а вот сами объективы, в основном, не меняются. Стартап Metalenz предлагает внедрять в камеры смартфонов систему плоских линз с оптическими метаповерхностями. Камера, созданная на основе этой технологии, сможет создавать изображение сравнимого качества, но при этом будет собирать больше света для получения более ярких фотографий и занимать меньше места, утверждают авторы разработки.

Сегодняшние камеры имеют несколько линз или элементов объектива, установленных друг на друга. Например, основная камера на iPhone 12 Pro использует семь линз. Когда свет проходит через каждую линзу, изображение приобретает резкость и четкость.

«Оптика, обычно используемая в смартфонах в настоящее время, состоит из четырех-семи линз», — говорит Оливер Шиндельбек, менеджер по инновациям производителя оптики Zeiss. — «Если у вас одна линза, то, согласно законам физики, вы получите аберрацию, искажение или дисперсию изображения».

Однако стремление разработчиков усовершенствовать камеры смартфонов за счет большего числа линз приводит к тому, что модули камер становятся более выпуклыми.

Metalenz предлагает конструкцию с одной линзой, построенной на стеклянной пластине размером от 1×1 до 3×3 мм. Пластина включает наноструктуры размером в одну тысячную ширины человеческого волоса. Они преломляют световые лучи таким образом, чтобы устранить недостатки изображения.

Над технологией более десятилетия совместно работали соучредитель и генеральный директор компании Роберт Девлин и физик и соучредитель Metalenz Федерико Капассо.

Свет проходит через наноструктуры, которые на микроскопическом уровне выглядят как миллионы кругов разного диаметра. «Мы можем формировать луч света, просто изменяя диаметр этих кругов», — говорит Девлин. При этом выходное изображение обладает такой же резкостью, что и у многолинзовой системы.

Девлин говорит, что камера Metalenz может передавать больше света обратно на датчик изображения, что позволяет получать более яркие и четкие снимки. Компания уже заключила партнерство с двумя компаниями в области производства полупроводников. Серийное производство Metalenz стартует к концу года. Первые линзы встроят в 3D-сенсоры смартфонов неназванного производителя.

Девлин говорит, что современные 3D-датчики, такие как камера Apple TrueDepth для Face ID, используют лазеры для сканирования лиц, но это быстро сажает заряд аккумулятора. Технология Metalenz позволит экономить заряд, уверяет он.

Девлин отмечает также, что технологию Metalenz можно использовать как в медицинских приборах, так и в камерах дополненной и виртуальной реальности и автомобильных датчиках.

В 2019 году похожую разработку представили исследователи из Университета Юты. Им удалось создать объектив нового типа толщиной всего несколько микрон — примерно в тысячу раз тоньше и в сто раз легче, чем линзы, которые устанавливаются в большинстве смартфонов. Объектив, созданный исследователями, состоит из множества микроструктур, которые расположены и изогнуты таким образом, что каждая из них перенаправляет свет на сенсор камеры.