電子控制人造眼睛問世 可用於手機攝像頭和眼鏡

結合超透鏡與人造肌肉技術

電子控制平面人造眼睛問世

科技日報紐約2月25日電 (記者馮衛東)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睛。

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，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，此項成果展現了嵌入式光學變焦和自動對焦技術的可行性，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。

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