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帶隱形眼鏡嗎?自帶變焦功能,眨眼兩次就可放大物體的那種

近日,中美科學家聯合研發出了一種可以由眼睛運動控制的新型隱形眼鏡。當用戶連續眨眼兩次時,這種眼鏡就會變焦。

其中眼動信號是實現這種變焦的關鍵。眼動信號是一種由眼部運動而引起眼部周圍電勢發生變化的生物電信號。

據此,科學家們測量出眼球進行上下左右以及眨眼或連續眨眼等特定動作時產生的電信號,並製造出一種能直接對這些電信號做出反應的軟性仿生透鏡。

(圖片來源:微博視頻截圖)

透鏡由高分子材料製成,當施加電流時高分子材料會膨脹。當高分子材料因膨脹變得更加凸出時,鏡頭就會變焦,這意味著用戶可以通過眨眼來放大物體。

因此,鏡頭便可以在眨眼間完成變焦。

很多小夥伴對此覺得驚嘆不已,其實我們的人眼本身就可以實現變焦

如果把人的眼睛比作一部照像機,那麼,瞳孔就好比相機中可調節的光圈;角膜和晶狀體系統則組成了相機鏡頭;視網膜就是底片或者圖像感測器 (CCD);而附著在晶狀體上的睫狀肌運動正是相機的機電控制系統。

眾所周知,單反相機的鏡頭分為定焦鏡頭和變焦鏡頭。變焦鏡頭焦距拉長,成像大、視野窄;焦距縮短,則成像小、視野廣。

顯然,人的眼睛在看任何事物的時候成像大小都不會發生改變,因此,人的眼睛常常被認為是「定焦鏡頭」。

對於相機來說,焦距就是從鏡片中心到底片或CCD的成像距離。而對人眼來說,焦距就是角膜和晶狀體中心到視網膜的成像距離。

人眼到底能不能變焦,其實就取決於角膜和晶狀體的屈光能力(焦距與屈光度成反比),也就是睫狀肌運動的能力。具體來說,當睫狀肌收縮時,晶狀體受到的拉力減小,並靠自身的彈力變得圓凸,增加了對光的折射,使眼睛能看清近物,此時,焦距最小;正常遠看時,睫狀肌放鬆,晶狀體受到的拉力增加而變得扁平,屈光能力變小,焦距變大。

因此,正常的人眼的確是通過變焦來實現對焦,從而遠近事物都能看清。不過,人眼的變焦範圍十分有限,相當於1.19倍的光學變焦,自身很難察覺

對於普通的近視或者遠視眼,晶狀體形狀發生突變,使得對焦在了視網膜的前方或者後方,造成看近物或者遠物變得模糊。在這種情況下,睫狀肌依然可以正常收縮,只是原有的收縮範圍不足以使人眼調整到能夠正常對焦。

此時,在一副定焦的近視眼鏡或者老花鏡的幫助下,人眼與眼鏡疊加後的有效焦距又可以恢復到正常的範圍內。

但是,有的老年人角膜、晶狀體的屈光能力退化,或者接受過人工晶體手術的患者,睫狀肌都無法進行正常調節,過近或過遠的景物都不能夠在視網膜上有效成像。這個時候,普通的定焦眼鏡不足以幫助他們對焦,一副變焦眼鏡就顯得尤為重要了。

研製變焦眼鏡的鼻祖可能要數大發明家本傑明·富蘭克林

富蘭克林在60多歲的時候,視力情況開始惡化。他在工作、需要閱讀寫作時,必須要佩戴適合看近處物體的眼鏡;而需要看向遠處的物體時,又不得不換上另外一副——這讓人太不爽了!於是,富蘭克林同時使用近焦鏡片和遠焦鏡片發明了雙光眼鏡。

後來的雙光眼鏡也延續了富蘭克林的原理,但這種雙光眼鏡的優點是能看清兩個距離,鏡片的上部看遠,下部看近,缺點是看不清中間距離。

而為了改進這種眼鏡,早在2002年,亞利桑那大學的研究人員就開始研製基於液晶的可變焦距眼鏡。他們在兩層玻璃之間鍍上了環狀的透明電極,夾上一層5mm厚的液晶材料,液晶分子受到電場的作用時會改變運動方向。

這種眼鏡可以在幾微秒之內完成調焦的過程,使用者幾乎感覺不到變化。

2015年瑞典的一位光學研究者開創性地發明了一種變焦隱形眼鏡,能夠幫助用戶放大看不清的物體。

這種可變焦隱形眼鏡在 1.55mm 厚的鏡片中集成超薄反射式望遠鏡,該反射鏡片可以捕捉光線並反射,從而增大遠處物體的體積,用戶視力可因此提高 2.8 倍。

這種眼鏡當時主要用於老年性黃斑病變,用戶可以在放大和正常效果間切換,眨右眼即可放大,眨左眼恢復正常,這對很多非老年性黃斑病變的用戶來說也極具吸引力。

相比之下,中美科學家最新研發的這款新型隱形眼鏡的應用範圍更廣。無論用戶能否看到眼前景象,鏡頭都能正常工作。這與視覺無關,而是與眼睛特定運動產生的電流有關。

研究人員相信,這項創新將在「未來的視覺假體、可調節眼鏡和遠程操作機器人等方面得到應用」。

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