電子控制人造眼睛問(wèn)世 可用于手機攝像頭和眼鏡

結合超透鏡與人造肌肉技術(shù)

電子控制平面人造眼睛問(wèn)世

據最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志報道，受人眼啟發(fā)，美國研究人員開(kāi)發(fā)出一種自適應超透鏡，其本質(zhì)上是一種電子控制的平面人造眼睛。

這種自適應超透鏡可同時(shí)控制構成圖像的三個(gè)主要因素：焦距、散光和像移。哈佛大學(xué)工程與應用科學(xué)學(xué)院科研團隊稱(chēng)，新研究將人造肌肉技術(shù)與超透鏡技術(shù)的最新進(jìn)展相結合，創(chuàng )造出的可調節超透鏡能像人眼一樣實(shí)時(shí)調整焦距，在加強人眼無(wú)法自然做到的畸變(散光和像移)動(dòng)態(tài)矯正能力方面邁出了堅實(shí)一步。

為了構造人造眼睛，研究人員對超透鏡進(jìn)行了放大。超透鏡聚焦光線(xiàn)并通過(guò)密集的納米結構圖案(每個(gè)納米結構都小于光線(xiàn)的波長(cháng))消除球面像差。納米結構之小造成透鏡信息密度極高，超透鏡從100微米轉換到1厘米時(shí)，描述透鏡的信息增加1萬(wàn)倍，文件大小增至吉字節乃至太字節級。為此，研究人員開(kāi)發(fā)出一種文件壓縮新算法，使超透鏡可兼容現有的集成電路制造技術(shù)。

之后，研究人員將大型超透鏡黏附到人造肌肉上，且不影響其聚光能力。透鏡和人造肌肉的總厚度只有30微米。在人眼中，睫狀肌圍繞著(zhù)晶狀體，可拉伸或收縮晶狀體的形狀來(lái)調整焦距。研究人員選擇了一種低損耗的、薄且透明的介電彈性體附著(zhù)在透鏡上，以保證光線(xiàn)通過(guò)材料時(shí)的散射會(huì )很小，并通過(guò)施加電壓來(lái)控制彈性體。當彈性體拉伸時(shí)，透鏡表面的納米柱位置發(fā)生改變。控制納米柱相對于其鄰居的位置以及結構的總位移，可調諧超透鏡。研究表明，這種超透鏡可以同步調焦，控制散光和像移造成的像差。

研究人員稱(chēng)，此項成果展現了嵌入式光學(xué)變焦和自動(dòng)對焦技術(shù)的可行性，可廣泛應用于手機攝像頭、眼鏡、虛擬和增強現實(shí)器件等。未來(lái)光學(xué)顯微鏡亦可藉此實(shí)現全電子操作，同時(shí)校正大量像差。新研究也為半導體制造和透鏡制造兩個(gè)行業(yè)的融合提供了可能，未來(lái)制造計算機芯片的技術(shù)同樣可用于制造基于超表面的光學(xué)器件。