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    電子控制平面人造眼睛問世

       日期:2018-02-27     瀏覽:105    
    核心提示:發(fā)布日期:2018-02-27   據(jù)最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志報道,受人眼啟發(fā),美國研究人員開發(fā)

    發(fā)布日期:2018-02-27

      據(jù)最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志報道,受人眼啟發(fā),美國研究人員開發(fā)出一種自適應(yīng)超透鏡,其本質(zhì)上是一種電子控制的平面人造眼睛。

      這種自適應(yīng)超透鏡可同時控制構(gòu)成圖像的三個主要因素:焦距、散光和像移。哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院科研團(tuán)隊稱,新研究將人造肌肉技術(shù)與超透鏡技術(shù)的最新進(jìn)展相結(jié)合,創(chuàng)造出的可調(diào)節(jié)超透鏡能像人眼一樣實時調(diào)整焦距,在加強人眼無法自然做到的畸變(散光和像移)動態(tài)矯正能力方面邁出了堅實一步。

      為了構(gòu)造人造眼睛,研究人員對超透鏡進(jìn)行了放大。超透鏡聚焦光線并通過密集的納米結(jié)構(gòu)圖案(每個納米結(jié)構(gòu)都小于光線的波長)消除球面像差。納米結(jié)構(gòu)之小造成透鏡信息密度極高,超透鏡從100微米轉(zhuǎn)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(jié)乃至太字節(jié)級。為此,研究人員開發(fā)出一種文件壓縮新算法,使超透鏡可兼容現(xiàn)有的集成電路制造技術(shù)。

      之后,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(diào)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,并通過施加電壓來控制彈性體。當(dāng)彈性體拉伸時,透鏡表面的納米柱位置發(fā)生改變??刂萍{米柱相對于其鄰居的位置以及結(jié)構(gòu)的總位移,可調(diào)諧超透鏡。研究表明,這種超透鏡可以同步調(diào)焦,控制散光和像移造成的像差。

      研究人員稱,此項成果展現(xiàn)了嵌入式光學(xué)變焦和自動對焦技術(shù)的可行性,可廣泛應(yīng)用于手機攝像頭、眼鏡、虛擬和增強現(xiàn)實器件等。未來光學(xué)顯微鏡亦可藉此實現(xiàn)全電子操作,同時校正大量像差。新研究也為半導(dǎo)體制造和透鏡制造兩個行業(yè)的融合提供了可能,未來制造計算機芯片的技術(shù)同樣可用于制造基于超表面的光學(xué)器件。

      總編輯圈點

      超透鏡很輕薄,如果它能代替?zhèn)鹘y(tǒng)光學(xué)裝置中那些鏡頭組,就能讓手機、相機都變小。文中的研究,是一次材料學(xué)和計算機學(xué)的“聯(lián)姻”。原來,模擬人造眼要讓科學(xué)家費這么多心思,他們采用納米結(jié)構(gòu)圖案來消除球面像差,又用壓縮算法使超透鏡能兼容集成電路制造技術(shù)。不過,超透鏡也不止于模擬人眼。研究者說,他們有望進(jìn)一步設(shè)計出能糾正散光和像移的超透鏡,這是人眼所不具備的。

    來源:科技日報

     
     
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