研究人員創造出可能會改變相機、VR、眼鏡的全新電子鏡頭

我們的眼睛的構造和運作機制是神奇的，它可以用令人難以置信的速度迅速地聚焦於具體的事物，這是大多數人造鏡片目前都無法做到的。

受人眼的啟發，哈佛大學工程科學應用學院（SEAS）的研究人員開發了一種自適應的超透鏡。它本質上是一種扁平的、由電子控制的人工眼睛。由於超透鏡和人造肌肉技術的突破，這種儀器不僅能夠完成實時對焦，而且不像傳統的球形透鏡那樣體積龐大。它甚至可以做一些人眼無法做到的事情。該論文第一作者 Alan She 就表示：

我們更進一步，為自適應的超透鏡建立了動態糾正像散光和像移等像差的能力，這是人眼無法自然做到的。

現在，自適應的超透鏡可以同時控制令圖像呈現模糊的三個因素：焦點，散光和圖像移位。

為了製造這種自適應的超透鏡，研究人員首先需要擴大超透鏡的尺寸。

超透鏡能聚焦光，並通過納米結構的密集模式消除球形像差，每一種結構都小於光的波長。由於採用了納米結構，所以每個鏡頭中的信息密度都非常之高。「如果你從一個 100 微米的鏡頭轉換為一個 1 厘米大小的鏡頭，你將增加 10000 個描述鏡頭所需的信息。每當我們試圖放大鏡頭時，文件大小就會膨脹到 GB 甚至 TB。」

超透鏡 (中心) 由碳納米管製成的嵌入電極控制

為了解決這個問題，研究人員開發了一種新的演算法來縮小文件大小，使超透鏡材料和用於製造集成電路的技術相兼容。在一篇論文中，研究人員已經展示了直徑可達厘米或更大的超透鏡設計和製造。

自適應透鏡聚焦光線到圖像感測器上

應用物理學教授 Capasso 說這項研究為將半導體製造和透鏡製造這兩個行業的結合提供了可能。在這兩個行業中，用於製造計算機晶元的半導體製造技術將被用於製造透鏡等基於超透鏡的光學元件，比如眼鏡。「這證明了嵌入式光學變焦和自動對焦在廣泛應用領域的可行性，包括手機攝像頭、眼鏡、VR 和 AR 硬體。」

這是未來光學顯微鏡的一種可能，這種顯微鏡可以完全電子化操作，同時可以糾正許多像差。

?圖片來自：《碟中諜 4》

接下來，研究人員需要在不影響人造肌肉對光聚焦能力的前提下，將更大的超透鏡附著在人造肌肉上。在人眼中，晶狀體將被睫狀肌包圍，睫狀肌拉伸或壓縮晶狀體，改變其形狀以調整焦距。Capasso 的團隊將與人造肌肉領域的先驅 David Clarke 和合作進行探索。

我們曾經在《碟中諜 4》中看到一個有未來感的隱形眼鏡鏡片。這個眼鏡能夠拍照，甚至能夠傳播圖像數據。

圖片來自：《碟中諜 4》

在電影中，眨兩下眼睛，這個鏡片就能拍一張照片。雖然拍攝的照片字元都被打亂了，但已經屬於我們看到的眼鏡尖端科技了，充滿了未來的想像力。

近視的人越來越多，嵌入式光學變焦和自動對焦的超透鏡也會有更大的市場。而在眼鏡之外，超透鏡還有攝像頭、VR、AR 等多種應用領域，這個正在想辦法應用的超透鏡有著廣闊的商用前景。

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