独家：您的智能手机相机可以通过这项技术获得重大升级

让手机摄像头发挥作用的最重要技术之一诞生于 1974 年，此后并没有发生太大变化。当您使用智能手机拍照时，相机会捕获光线并将其转换为电信号以构建数字图像。但拜耳滤光片（位于传感器上方的红、绿和蓝色层，可为图像添加颜色）在到达传感器之前吸收并浪费了大约 60% 的光线。为了产生红色像素，滤光片会阻挡并丢弃蓝色和绿色的光。现在，波士顿公司 Metalenz 收购了一家名为 PxE Holography Imaging 的以色列初创公司，该公司开发了一种名为 HoloCoder 的新型光学层。这种微观结构直接位于图像传感器的顶部，可以衍射光，使光波弯曲而不是吸收它们。通过 HoloCoder 将光波重新导向传感器的像素而不是阻挡它们，相机传感器可以收集据称多 2.5 倍的光。聚光能力的这种飞跃可以极大地提高智能手机的低光摄影和动态范围。还有一个令人惊讶的次要好处：HoloCoder 技术可以同时捕获 3D 深度信息。大多数智能手机使用辅助摄像头、专用深度传感器或人工智能猜测来计算摄像头与拍摄对象之间的距离，以便判断在肖像模式等功能中应显示多少深度。通过将光感应和深度感应合并到一层中，HoloCoder 有望简化智能手机背面的电子设备，从而节省空间和处理能力。使用 PxE HoloCoder 技术的相机系统不再需要某些层。由 Metalenz 提供 收购 PxE（具体细节尚未披露）对 Metalenz 来说很有意义。该公司于 2021 年公开推出，并率先实现了超表面（metasurfaces）的商业化，这是一种具有纳米结构的平面透镜系统，可以弯曲光线，减少了相机传感器上多个透镜元件的需求，同时还能捕获更多光线。目前，该公司已向消费设备交付了超过 3 亿个此类超表面光学器件。该技术还可以捕获偏振数据，Metalenz 正在与 Qualcomm 合作，为 Android 创建一种更有效、更安全的面部生物识别认证系统，称为 Polar ID，以与苹果的 Face ID 竞争，预计将于 2027 年底出现在消费设备上。Metalenz 首席执行官兼联合创始人 Rob Devlin 告诉《连线》杂志，PxE 的方法反映了他自己公司的方法，将微观结构直接图案化到图像传感器上，以解锁传统相机系统丢弃的光数据。 “苹果、三星、谷歌——每年每个人都在努力改进可见光相机，对吧？”德夫林说。 “他们正在做的很多事情是在软件上投资数亿美元，试图以某种方式改进它，但这样做的缺点是，一旦你吸收所有光线时信息丢失了，你就无法真正把它买回来，即使你把所有的软件都扔到了这个世界上。” HoloCoder 系统可以显着改善低光摄影和夜间视频捕捉。在高对比度场景中（例如在明亮的窗户前自拍），传感器可以捕获更多光线并更好地重新创建场景，而不会在噪音中消除高光或淹没阴影。 PxE 的技术尚未上市，但由于 Metalenz 已经开发了供应链、处理了图像管道，并建立了如何利用这些新数据流的机器学习算法，Devlin 认为 PxE 的 HoloCoder 将能够完美地融入其平台，并“彻底颠覆”可见传感市场。虽然 HoloCoder 的功能是衍射光学器件而不是真正的超表面，但 Devlin 表示，Metalenz 已经在实验室中使用自己的超表面光学器件复制了该技术。 “这实际上是通过一种方法将所有这些信息整合在一起，”德夫林说。 “我们会进行超表面设计，现在从单个图像传感器中，您可以获得光中的所有信息：您可以获得偏振，您可以获得未经过滤的颜色，并且您可以获得这个深度通道。就像一个传感器可以统治所有这些信息。” Devlin 表示，目前这两种技术将是针对不同市场的独立产品，但从长远来看，它们可以融合到一个 Metalenz 系统中。他预计我们最早可以在 2027 年底或 2028 年初看到 PxE 的 HoloCoder 用于消费电子产品。PxE HoloCoder 可以检测深度，这对自动驾驶汽车很有帮助，而无需依赖多个传感器或笨重的激光雷达系统。使用超表面光学器件简化和缩小硬件只是该公司的第一阶段，真正的目标始终是解锁新的信息通道，Devlin 认为这对于其他人来说可能是变革性的