「偏光」でデジタルセンシングをアップグレードするMetalenzのPolarEyes技術

今回は「「偏光」でデジタルセンシングをアップグレードするMetalenzのPolarEyes技術」についてご紹介します。

関連ワード （技術的、見方、高感度化等） についても参考にしながら、ぜひ本記事について議論していってくださいね。

本記事は、TechCrunch様で掲載されている内容を参考にしておりますので、より詳しく内容を知りたい方は、ページ下の元記事リンクより参照ください。

技術的な見方を変えれば、LiDAR、赤外線、超音波など、私たちが知覚できない複数の種類のデータを融合させることができる。先端センシングに使用する非常にコンパクトな「2D」カメラのメーカーであるMetalenzは、PolarEyes技術を使い、セキュリティと安全性確保のために偏光を取り入れたいと考えている。

偏光は、あまり注目されていない光の性質だ。偏光は、空気中を波打つ光子の運動の向きと関係があるが、一般的に光から必要な情報を得るには、偏光を確認する必要はない。だからといって役に立たないというわけではない。

「偏光は、一般的には考慮から外されてしまうものですが、対象が何でできているかを教えてくれるものなのです。また、通常のカメラでは見えないコントラストを見つけることができます。医療分野では、昔から細胞が癌かどうかを見分けるのに使われてきました。可視光では色や強度は変わりませんが、偏光で見ると変わるのです」とMetalenzの共同設立者兼CEOであるRob Devlin（ロブ・デブリン）氏はいう。

しかし偏光カメラは、ほとんどはその特異な性質が必要とされる医療や工業の現場でしか見られない。したがって、それを行う装置は異様に高価で、かなり大型のものになる。たとえ1000万出せるとしても、パソコンの画面上部にクリップで留めておけるような代物ではない。

2021年、私がMetalenzについて書いたときの彼らの進歩は、複雑なマイクロスケールの3D光学機能を確実かつ安価に製造し、小さいながらも効果的なカメラをチップ上に実現したことだった。これらのデバイスは現在、STMicroelectronicsとの部分的な提携により、産業用3Dセンシングモジュールの一部として市場に投入されているとデブリン氏は述べている。しかし偏光には、より消費者に関係のある応用方法がある。

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「顔認識における偏光は、見ているものが本物の人間の肌なのか、シリコンマスクなのか、それとも高画質の写真なのか、といったことを教えてくれます。車載用設定では、黒くて見えない薄氷を検出することができます。これは通常のカメラでは難しいのですが、偏光を使うとわかります」とデブリン氏はいう。

顔認証の場合、iPhoneに搭載されているLiDARユニット（小型レーザーで顔をスキャンする）のように、前面カメラと並べて設置できるほど小型化できる可能性がある。偏光センサーは、（この例では）おそらく4つの異なる偏光軸に対応して画像を4つに分割し、それぞれがわずかに異なるバージョンの画像を表示する。これらの違いは、わずかな距離や時間をおいて撮影された画像間の違いと同じように評価することができ、顔の形状や細部を観察することができる。

画像クレジット：Metalenz

偏光は素材の違いも見分けることができるという利点があり、肌はリアルなマスクや写真とは異なる光を反射する。おそらくこれは日常生活では一般的な脅威ではないが、もし携帯電話メーカーが同じ「Face ID」タイプの機能を手に入れ、なりすまし防止セキュリティを追加でき、小さなLiDARよりも派手でないものを使えるとしたら、おそらくそのチャンスに飛びつくだろう（そして、Metalenzのターゲットは適切だ）。

偏光は自動車や産業においても役に立つ。あるピクセルが何でできているかを知ることは、かなり複雑な問題で、通常はそのピクセルが構成する物体を特定しなければならない。しかし、偏光データを使えば、さまざまな素材を瞬時に見分けることができる。実は、これがVoyantの新しいLiDARの価値提案の一部となっている。100個の通常の画素に対して1個の偏光画素があれば、それほど高い解像度は必要ない上、場面についての非常に多くの洞察を得ることができる。

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画像クレジット：Metalenz

これらはすべて、Metalenzが偏光カメラユニットをこのような状況で使用できるように小型化し、高感度化できるかどうかにかかっている。当社は、産業界で使用されているブレッドケースサイズのユニットをクラッカーのサイズに縮小し、テストを行っている。また、ロボット、自動車、パソコン、そしておそらく携帯電話のカメラユニットに追加したり交換したりできるように、チョコボール程度の大きさのカメラスタックを開発中だ。研究開発の「開発」の段階にしっかり入っている。

Metalenzは現在、3M、Applied Ventures、Intel、TDK（利益をもたらす可能性のある新しいタイプの部品への投資を行う企業だ）などから2021年得たAラウンドの資金をもとに活動している。PolarEyesへの関心が、同社が最初のセンサーで集めた関心と同じ程度になっていれば、スケーリングコストをカバーするための新たな資金調達が間もなく行われると予想される。

画像クレジット：Metalenz

【原文】

Tech sees differently, and can fuse multiple types of data we can’t even perceive: lidar, IR, ultrasonic and so on. Metalenz, maker of highly compact “2D” cameras for advanced sensing, hopes to bring polarized light into the mix for security and safety with its PolarEyes tech.

Polarization isn’t a quality of light that’s often paid much attention. It has to do with the orientation of the photon’s movement as it waves its way through the air, and generally you can get the info you need from light without checking its polarization. But that doesn’t mean it’s useless.

“Polarization generally gets thrown out, but it really can tell you something about what the objects you’re looking at are made out of. And it can find contrast that normal cameras can’t see,” said Metalenz co-founder and CEO Rob Devlin. “In healthcare, it’s been used historically to tell whether a cell is cancerous or not — the color and intensity don’t change in the visible light, but looking at polarization it works.”

But polarized light cameras are pretty much only found in medical or industrial settings where their specific qualities are needed, and therefore the devices that do it are fantastically expensive and rather large. Not the kind of thing you would want clipped to the top of your laptop screen, even if you could afford the six-figure price.

The advance Metalenz made when I wrote about them last year was reliably and inexpensively manufacturing the complex micro-scale 3D optical features to make a tiny but effective camera on a chip. These devices, Devlin said, are currently coming to market as part of an industrial 3D sensing module, partly in partnership with STMicroelectronics. But the polarization thing has more consumer-relevant applications.

“Polarization in facial recognition tells you whether you’re looking at real human skin, or a silicone mask, or a high-quality photo or something. In automotive settings, you can detect black ice, it’s really difficult with normal cameras but it jumps out with polarization,” said Devlin.

In the case of facial recognition, the unit could be small enough to sit alongside a normal camera in a front-facing array, like the lidar unit in iPhones that currently scans the face using tiny lasers. A polarized light sensor would instead (in this example) split the image into four, presumably corresponding to four different axes of polarization, each of which shows a slightly different version of the image. These differences can be evaluated the way the differences between images taken a small distance or time apart can, allowing the geometry and details of the face to be observed.

Image Credits: Metalenz

Polarized light has the advantage of also being able to tell the difference between materials: skin reflects light differently than a realistic mask or photo. Perhaps this isn’t a common threat in your everyday life, but if a phone manufacturer could get the same “Face ID” type feature, with added anti-spoofing security, and use something less exotic than a tiny lidar unit, they’d probably jump on the opportunity. (And Metalenz is talking to the right people here.)

The automotive and industrial side is also useful, as telling what a given pixel you’re looking at is made of is a surprisingly complex question that usually involves identifying the object it’s part of. But using polarization data you can tell the difference between lots of materials instantly — and in fact this is part of the value proposition of Voyant’s new lidar. You don’t even need a lot of resolution — one polarized pixel for every hundred normal ones would still offer huge insight on a given scene.

Image Credits: Metalenz

All this depends on the ability of Metalenz to make the polarized camera units small and sensitive enough to use in these situations. They’ve reduced the breadbox-scale units used industrially to a cracker-sized one they’ve been testing with, and are working on a Skittle-sized camera stack that could be added or swapped in for other camera units in robots, cars, laptops, perhaps even phones. It’s firmly in the “development” phase of research and development.

Metalenz is currently working off last year’s A round from 3M, Applied Ventures, Intel, TDK and others, the type of crowd you expect to invest in a potentially lucrative new component type. If interest in PolarEyes is anything like what the company had for its first sensor, we can expect another raise to cover the scaling costs soon.

（文：Devin Coldewey、翻訳：Dragonfly）