電子控制人造眼睛問世 可用于攝像頭和眼鏡
2018-02-28 11:27 來源: 科技日報
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  據最新一期《科學進展》雜志報道,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(每個納米結構都小于光線的波長)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,文件大小增至吉字節乃至太字節級。為此,研究人員開發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。

  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,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,可廣泛應用于手機攝像頭、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。新研究也為半導體制造和透鏡制造兩個行業的融合提供了可能,未來制造計算機芯片的技術同樣可用于制造基于超表面的光學器件。(記者 馮衛東)

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【糾錯】 責任編輯: 陳璟春 李夏
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