传统镜头是需要精细研磨的透镜，而超镜头是一种超薄的平面结构。具有厚度的透镜会因为材料对不同颜色光的折射率不同而产生色差，而超表面则因为本身超薄，所有波长的光几乎同时通过镜头，并不会产生色差，它其实是一种消色差镜头。并且，更具优势的是，超表面生产起来其实并不是很难。对微观重复结构的制造能力的提升，正是过去几十年电子技术进步的最主要动力。事实上，超表面可以由现有的半导体代工厂大规模生产。
所以，如果超镜头的技术成熟，我们只需要将感受光线的传感器、提供厚度的玻璃和弯折光线的超镜头叠在一起，就能得到一个近乎完美的镜头。它能成像，无色差，还没有复杂的镜组结构，厚度也要薄了不少--并且，成本还更低。
Meta 的诅咒
不过，meta 这个词仿佛有魔咒一般，一切和它沾边的东西看上去前景都那么美好，但距离在实际生活中落地，似乎都有不近的距离。超镜头技术一直给人一种噱头大于实际的感觉，很少有人能真的给出超镜头技术的实际商用时间。不过，这种现象正在快速转变。
上周，南京大学李涛团队使用超透镜技术，制造了一种超薄、且成像质量优秀的集成单层超镜头阵列广角相机（single-layer metalens array integrated wide-angle camera，MIWC）。相关成果发表在 Optica 杂志上。MIWC 相机尺寸为 1×1×0.3 厘米，视角为 120°。与以往单个超镜头相机相比，MIWC 相机中的超镜头阵列可以弥补不同超镜头边缘画质下降的问题，实现了更高的成像质量。同时，因为该相机仅有 CMOS 光传感器和超镜头阵列两个部件组成，有望在大规模生产中降低成本。未来，研究团队计划将阵列中单个超镜头的直径从 0.3 毫米提升到 1 到 5 毫米，从而进一步提升成像质量。
传统单个超镜头相机和 MIWC 相机的成像质量对比。图片来源：Tao Li, Nanjing University
拍摄人像照片时，人们往往需要 " 大光圈 " 带来的浅景深，模糊掉照片背景从而突出主体。但对获取数据而言，相机的景深则是越大越好，能同时看清遥远的和近处的物体是最理想的状态。昨天，南京大学徐挺团队在《自然 · 通讯》上发文，他们受到三叶虫复眼的启发，用超镜头技术研发出了一种具有双焦镜头的超大景深微型相机，可以在单张照片上同时对 3 厘米以内和 1.7 千米以外的物体清晰成像。相关研究发表于《自然 · 通讯》。
双焦透镜的成像原理示意图（图片来源：Kelley/NIST）
罗马不是一天建成的，超镜头的发展也需要时间。现在，超表面的发展越来越快，或许可以期待，在超表面技术的帮助下，我们能回到那个手机镜头不突出的年代。
