Buzz
Theo dự báo của Ming Chi Kuo, vào năm 2026 hoặc 2027, sẽ có cặp kính Apple Glasses, giải pháp thực tế ảo với mức giá thấp hơn so với Apple Reality Pro 3.000 USD, được dự kiến ra mắt tại WWDC tháng 6 năm nay.Một từ khóa quan trọng trong dự đoán của Kuo là “Metalens”, công nghệ tạo ra những thấu kính cực nhỏ, siêu mỏng, không gây ra quang sai, điều này là một bước tiến lớn trong lĩnh vực kỹ thuật chế tạo thấu kính quang học.
Metalens không chỉ được áp dụng vào kính Apple Glasses để xác thực Face ID, mà theo Kuo, công nghệ này sẽ được ứng dụng trước trên iPad Pro, dự kiến ra mắt vào khoảng năm 2024. Lợi thế mạnh nhất của metalens chính là kích thước và khả năng hấp thụ ánh sáng phân cực để nhận diện hình ảnh.Đơn giản, với metalens, chiếc iPhone của tương lai sẽ không còn phần thiết bị Face ID hoặc camera selfie như hiện tại, vì phần cứng Face ID có thể được giấu dưới màn hình và vì kích thước rất nhỏ nên không ảnh hưởng đến diện tích màn hình. 
Lý thuyết cho thấy, một thấu kính có thể tập trung hoặc phân kỳ chùm tia sáng chạy qua một tiêu điểm cố định. Tuy nhiên, trong thực tế, tiêu điểm không bao giờ cố định do nhiều nguyên nhân như thấu kính không hoàn hảo, sự khác biệt về khúc xạ giữa các thấu kính... Những nguyên nhân này dẫn đến việc hình ảnh không rõ nét như mong muốn, nơi các chùm tia sáng đi vào từ rìa ngoài của thấu kính. Hậu quả là hình ảnh bị mờ, méo, phân cực màu sắc, hoặc đôi khi là chi tiết bị sai lệch.Đọc thêm: Để khắc phục vấn đề này, các nhà sản xuất ống kính quang học đã sử dụng kỹ thuật kết hợp thấu kính hội tụ và phân kỳ để điều chỉnh tiêu điểm một cách chính xác. Tuy nhiên, chi phí cho quy trình này rất cao vì mỗi ống kính đều được tạo ra riêng biệt từng chi tiết bởi các nhà nghiên cứu và sản xuất.
Đoạn này miêu tả cách tạo ra các cấu trúc siêu nhỏ, cách chúng hấp thụ và phân cực ánh sáng. Có hai cấu trúc cơ bản để tạo ra bề mặt metasurface cho ống kính metalens: điện môi hoặc plasmonic. Vật liệu điện môi thường được sử dụng trong nhiều thiết bị quang học và được sử dụng để phân cực ánh sáng để tạo ra các bước sóng phụ tán xạ từ bề mặt metasurface.
Vật liệu điện môi được sử dụng để điều chỉnh độ trễ pha của sóng ánh sáng khi đi qua ống kính, và hiện nay con người đã phát triển được những vật liệu điện môi không gây ra hiện tượng quang sai, giảm thiểu nhiễu xạ, không phụ thuộc vào phân cực và có khả năng nhận diện một phạm vi sóng ánh sáng rộng.
Vật liệu plasmonic được sử dụng để điều chỉnh biên độ của sóng điện từ và có thể nhận diện trên nhiều dải bước sóng ánh sáng. Những đặc tính này của vật liệu plasmonic được cụ thể hóa trong quá trình sản xuất thấu kính metalens, nhằm đảm bảo hiệu suất thu sáng của ống kính.
Các cấu trúc siêu nhỏ (như trong hình chụp dưới kính hiển vi điện tử ở trên) được sử dụng để uốn cong, phân cực hoặc hội tụ ánh sáng, và sau đó điều hướng lại nguồn sáng, tương tự như các thấu kính hội tụ hoặc phân kỳ trong ống kính máy ảnh đã làm trong suốt hàng trăm năm qua.
Ngoài kích thước và độ mỏng cực nhỏ, một ưu điểm đặc biệt của metalens là không bao giờ gây ra hiện tượng quang sai hoặc cầu sai, bởi chúng không giống như những thấu kính truyền thống với tiêu cự cụ thể. Điều này khiến ánh sáng vào cảm biến CMOS có cường độ cao hơn so với việc sử dụng nhiều thấu kính để loại bỏ quang sai.
Dưới ánh sáng tự nhiên, một thấu kính metalens không khác gì một kính thông thường. Với kích thước nhỏ như vậy, điện thoại trong tương lai có thể trở lại trào lưu 'siêu mỏng' như vài năm trước mà không ảnh hưởng đến chất lượng ảnh. Một giải pháp khác là hệ thống camera selfie hoặc nhận diện khuôn mặt được tích hợp dưới màn hình:
Một ưu điểm lý thuyết khác của metalens là có thể sản xuất hàng triệu 'ống kính' hàng ngày mà không cần nhiều thời gian và công sức như việc sản xuất các thấu kính hoàn hảo trong ống kính máy ảnh và điện thoại hiện nay.
Hiện tại, việc sử dụng lăng kính phân cực ánh sáng để quay phim chỉ mới được áp dụng trong các lĩnh vực chuyên ngành như y học. Ví dụ, ống kính phân cực ánh sáng có thể giúp bác sĩ phát hiện ung thư da, hoặc các nhà nghiên cứu đánh giá mức độ ô nhiễm của không khí, thậm chí là đo áp suất mà một vật phẩm phải chịu đựng để nghiên cứu vật liệu.
Tóm lại, những ưu điểm của metalens là:- Kích thước siêu nhỏ, chỉ như hạt gạo.
- Thiết kế kết cấu chính xác để thu nhận ánh sáng, không gây ra hiện tượng cầu sai và quang sai như lens truyền thống.
- Chỉ cần một lăng kính, giúp CMOS thu sáng nhiều hơn so với hệ thống lens hiện tại.
- Có thể tạo ra hệ thống camera với cơ chế lấy nét tự do mà lăng kính không cần di chuyển, không gây ra nguy cơ hỏng hóc như hệ thống lens truyền thống.
- Sản xuất dựa trên quy trình in ấn giống như chip bán dẫn, sản lượng có thể đạt hàng triệu lăng kính mỗi ngày.
- Có thể đáp ứng đa dạng nhu cầu và sản phẩm thương mại, từ tiêu dùng đến chuyên nghiệp.
Những 'ống kính phẳng' PolarEyes có khả năng thu nhận các dải sóng ánh sáng phân cực mà hệ thống camera truyền thống thường bỏ qua. Điều này làm tăng cường mức độ bảo mật và tiện ích của Face ID và các giải pháp nhận diện khuôn mặt khác đáng kể.
Ví dụ, một số điện thoại Android hiện nay vẫn có thể bị đánh lừa bởi mặt đeo khẩu trang hoặc hình ảnh 2D của gương mặt in được với độ chi tiết cao. Tuy nhiên, Face ID khó đánh lừa hơn nhiều, với camera TrueDepth của nó, có khả năng định hình khuôn mặt dưới dạng lưới và sử dụng tia hồng ngoại để tạo ra một biểu đồ 3D của gương mặt. Mặc dù giới hạn của camera TrueDepth đã được ghi nhận rõ ràng, nhưng việc đeo khẩu trang chỉ che nửa khuôn mặt làm cho Face ID trở nên không hiệu quả, ít nhất cho đến khi Apple giới thiệu tính năng Face ID khi đeo khẩu trang.
Xét đối với Apple, ống kính metalens sẽ cung cấp dữ liệu cho camera TrueDepth với độ chi tiết cao hơn, thậm chí có thể nhận diện chủ máy ngay cả khi che nửa khuôn mặt. Quan trọng hơn, với metalens, toàn bộ module camera Face ID trên iPhone hoặc iPad sẽ trở thành một ống kính duy nhất kẹp chung với ống kính siêu nhỏ. Và với kích thước của metalens, có thể trong tương lai, Face ID sẽ được tích hợp vào MacBook?
Tuy nhiên, đây chỉ là một trong số nhiều ứng dụng tiềm năng của công nghệ ống kính metalens. Hiện vẫn chưa có kế hoạch cụ thể và chi tiết để biết khi nào công nghệ này sẽ rời khỏi phòng nghiên cứu tại Đại học Harvard. Điều quan trọng nhất là phải có một chiến lược sản xuất hiệu quả để thúc đẩy việc thương mại hóa công nghệ này.
