電子控制平面人造眼睛問世！結合超透鏡與人造肌肉技術

據最新一期《科學進展》雜誌報道，受人眼啟發，美國研究人員開發出一種自適應超透鏡，其本質上是一種電子控制的平面人造眼。

這種自適應超透鏡可同時控制構成圖像的三個主要因素：焦距、散光和像移。哈佛大學工程與應用科學學院科研團隊稱，新研究將人造肌肉技術與超透鏡技術的最新進展相結合，創造出的可調節超透鏡能像人眼一樣實時調整焦距，在加強人眼無法自然做到的畸變（散光和像移）動態矯正能力方面邁出了堅實一步。

為了構造人造眼睛，研究人員對超透鏡進行了放大。超透鏡聚焦光線並通過密集的納米結構圖案（每個納米結構都小於光線的波長）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，描述透鏡的信息增加1萬倍，文件大小增至吉位元組乃至太位元組級。為此，研究人員開發出一種文件壓縮新演算法，使超透鏡可兼容現有的集成電路製造技術。

之後，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總共只有30微米。在人眼中，睫狀肌圍繞著晶狀體，可拉伸或收縮晶狀體的形狀來調整焦距。研究人員們選擇了一種低損耗的薄且透明的介電彈性體附著在透鏡上，以保證光線通過材料時的散射會很小，並通過施加電壓來控制彈性體。當彈性體拉伸時，透鏡表面的納米柱位置發生改變。控制納米柱相對於其鄰居的位置以及結構的總位移則可調諧超透鏡。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，此項研究展現了嵌入式光學變焦和自動對焦技術的可行性，其可廣泛應用於手機攝像頭、眼鏡、虛擬和增強現實器件等。未來光學顯微鏡亦可藉此實現全電子操作，同時校正大量像差。新研究也為半導體製造和透鏡製造兩個行業的融合提供了可能，未來製造計算機晶元的技術同樣可用於製造基於超表面的光學器件。

文中圖片除註明外均來自網路

編輯：梁 偉

審校：管晶晶

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