top of page

「從隱形斗篷到消失的手機瀏海,超穎介面的奈米光電新技術」 i SEE 夢想家採訪

Updated: May 14



從哈利波特隱形斗篷的原理來看,科學界會去思考的是,折射率要怎麼變化,空間上才能將一個人隱形,但是因為面積太大了,而且每一個細節都要非常精準,所以是非常難的;如果是小一點的手機,就會比較簡單。打開手機進行臉部掃臉解鎖,它是使用不可見光中的近紅外光,所以可能大部分的人不知道,原來還有一個光會打在自己的臉上,接著做深度的辨識之後才打開手機。未來要把它的面積縮小,就是要靠超穎介面、超穎透鏡的技術,它的寬度可以縮小到三根頭髮的寬度。在可見光波段,只要單純把結構做小一點,人眼就看不到了。


超穎介面、超穎透鏡可以應用在AR/VR眼鏡,第一部分就是透鏡,第二部分是攝影鏡頭,拍攝四周圍的環境,第三部分是近紅外光的深度感知,這是肉眼看不到的部分,可以偵測周遭的環境,才可以把虛擬的影像跟實體的影像做整合。透過超穎透鏡的技術,可以把現在的鏡頭縮小50萬倍,手機鏡頭是熱塑成型,如果做得越來越小,它的表面弧度是有極限的,超過極限之後,拍照時照片可能就有像差、變形的問題。所以當塑膠鏡頭縮到越來越小的時候,半導體進入光學的時代就來了。


臺灣的半導體產業技術非常好,超穎介面的尺寸,對現在的半導體技術而言是非常簡單的,台積電已經可以做5奈米、3奈米、2奈米的製程,但是超穎介面的線寬不外乎就是100奈米、80奈米左右,所以臺灣的半導體產業如果進入超穎介面市場,其實相當有優勢。


現在的手機鏡頭,為了滿足人的視覺要求,對畫質的要求越來越高,光學設計上可能就要變成7片、8片、9片的鏡片,因此鏡頭就會變得比較厚,未來希望用超穎透鏡取代。


超穎介面是使用半導體的材料,應用半導體的製程,用奈米的方式,製作超穎鏡頭,它的材料是矽、砷化鎵、二氧化鈦、氮化鎵,這取決於在哪個波長工作,因為它可以不斷地縮小,可以縮到跟紙片、髮絲一樣小。


在縮小的過程,一樣會遇到光學的物理限制,像繞射極限跟色散。所謂的色散,就是當白光經過三稜鏡,它會產生紅橙黃綠藍靛紫的光線,這是因為不同顏色的光,它的折射率是不一樣的,相同的道理,超穎介面本身也是遵守這個物理性質,它勢必有紅色、綠色、藍色,因為它走的聚焦方式不太一樣,所以色散工程就是希望把散射開來的彩虹顏色,讓他們重新聚焦在一起。如果是有像差、色差的鏡頭拍出來的照片,看起來紅色的影像、綠色影像跟藍色影像就分開來了,這樣照片就不好看,顏色不會疊合在一起,必須要用所謂的色散工程,可能是用三片、四片、五片、六片,甚至多達七片的鏡片疊在一起去消色差跟像差,超穎介面技術希望用一片鏡片就可以做到。


可見光就像肉眼看到的世界,紅色、綠色、藍色,這些是所謂的可見光。使用遙控器打開電視的時候,按了一下按鈕,雖然我們看不到,但其實遙控器有個光束會打到電視,那就是所謂的不可見光。


目前比較容易應用的部分,第一個是先做不可見光的臉部識別模組面積的變小變薄,做深度的偵測,下一步再到可見光,變成是照相機的鏡頭可以拍攝,第三個就是最後一步,就是人眼的鏡片,人眼之所以會看到虛擬的實像,是因為有一個螢幕,然後經由一個鏡片,再進到人眼,所以最後一步是希望能夠縮小到這一顆鏡片,希望它看起來很輕盈。有關於超穎透鏡做深度的監測,像眼部的解鎖功能的話,大概是20公分到1公尺的距離,手機的背後有Flash LiDAR,叫做閃耀光達,它的偵測距離是一公尺到20公尺。


超穎介面技術是在不同的波段進行工程作業,微波、A M/FM、可見光、近紅外光,這些統稱都是電磁波,所以無論是超穎介面或是超穎材料,都希望由人工的結構來控制這些電磁波的傳遞。十年前就有一些科學家研究將超穎材料應用隱形戰機上,簡單來講就是讓塗料覆蓋在戰機上,讓它沒有辦法反射電磁波。超穎介面除了可以應用在AR/VR眼鏡之外,也可以應用在醫療方面的內視鏡與電動車自動車駕駛的光達,把現在的光達體積縮小。節目非常精彩,歡迎一起來觀看。


EP254 從隱形斗篷到消失的手機瀏海 超穎介面的奈米光電新技術

來賓: 陽明交大(光電工程) 黃耀緯博士

Comments


bottom of page