哈佛大學發明人造眼睛

哈佛大學發明人造眼睛

哈佛大學John A. Paulson工程與應用科學學院（SEAS）的研究人員已經開發出一種適應性變色鏡，它本質上是一種扁平的電子控制人造眼。這種自適應變焦鏡頭能同時控制模糊圖像，可以實現實時聚焦，散光和圖像位移。

最新一期《科學進展》（Science Advances）雜誌發表了這項研究報告。

主要研究人員Alan A. She表示：「這項研究將人造肌肉技術與超透鏡（metalens）技術相結合，創造出可調節的超透鏡，它可以像人眼一樣實時對焦。我們還更進一步，讓這種電子眼睛具有建立動態校正畸變的能力，從而實現人眼無法做到的像散和圖像偏移。」

應用物理學教授Robert L. Wallace和高級研究員Federico Capasso說：「這驗證了嵌入式電子眼的光學變焦和自動對焦功能，在手機相機，眼鏡，虛擬和增強現實硬體領域具有廣泛的應用。它還為未來光學顯微鏡研究提供了幫助，這種顯微鏡可以完全電子操作，並且可以同時校正許多像差。」

哈佛大學技術開發辦公室已經為該項目註冊了知識產權保護，並正在探索商業化機會。

由硅製成的超透鏡安裝在透明，有彈性的聚合物薄膜上，沒有任何電極。 虹彩超透鏡內納米結構產生

為了製造人造眼睛，研究人員首先需要放大超透鏡。

以前的超透鏡大約是一片閃片的大小。它們聚焦光線並通過密集的納米結構模式消除球面像差，每個納米結構都小於光波長。

She說：「由於納米結構非常小，每個鏡頭的信息密度都非常高。如果你從一個100微米大小的鏡頭到一個厘米大小的鏡頭，你就會增加一萬張描述鏡頭所需的信息。當我們試圖放大鏡頭時，信息描述文件大小本身就會變大，達到千兆位元組甚至兆兆位元組。」

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的大小，使超透鏡與目前用於製造集成電路的技術兼容。在最近發表在《光學速遞》（Optics Express）雜誌上的一篇論文中，研究人員展示了直徑達幾厘米或更大直徑的變焦透鏡。

Capasso說：「這項研究提供了融合兩個行業的可能性：半導體製造和透鏡製造，其中用於製造計算機晶元的相同技術將用於製造基於表面光學元件，例如透鏡。」

接下來，研究人員需要將大尺寸的超透鏡附到人造肌肉上，而不會影響其聚焦光線的能力。在人眼中，晶狀體被睫狀肌包圍，拉伸或壓縮晶狀體，改變其形狀以調整其焦距。

研究人員選擇了一種具有低損耗的薄而透明的折射率彈性體，光線通過材料時散射很小。彈性體通過施加電壓來控制。當它伸展時，透鏡表面上的納米柱的位置會移位。可以通過控制支柱相對於鄰居的位置以及結構的總位移來調節變形透鏡。

超透鏡和彈性體加起來只有30微米厚。

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