哈佛自适应金属透镜眼结合肌肉实现卓越聚焦成像

哈佛大学研究人员构建自适应金属透镜，同时控制模糊图片三关键因素——聚焦、散光和像偏。这种平面电子控制眼结合金属透镜技术进步与人造肌肉技术。

人造眼可同时控制三关键因素，可配置实时变焦。工作像正常人眼，但未来技术可进一步改进做人眼自然做不到事，如动态校正像偏和散光。

技术也显示内置自动对焦和光学变焦可行性，适用眼镜、光学显微镜到智能手机和VR/AR设备多应用。

通常，金属透镜通过比光波长小密集纳米结构图案聚焦光并减少球差。因太小，每透镜信息密度极高。

创建人造眼首要任务放大金属透镜。但科学家每次尝试，设计文件大小达TB级。

为解决此问题，他们开发算法大幅压缩文件大小，使金属透镜兼容集成电路制造技术。金属透镜放大至厘米级直径。

如下图，金属透镜（硅制）内彩虹虹彩由巨量纳米结构产生。

下一步将金属透镜粘贴人造肌肉且不影响聚光能力。天然眼晶状体周围有睫状肌，一圈平滑肌通过改变晶状体形状控制调节以观看不同距离物体。

科学家选薄透明介电弹性体粘贴透镜，光可少散射通过。他们为将透镜转移粘附软表面构建全新平台。毋庸置疑，这是开发人造眼整个过程最大挑战。

弹性体通过施加变化电压调谐。透镜表面纳米柱位置随弹性体拉伸位移。纳米柱相对邻居位置及结构总位移可用于配置金属透镜。

透镜和肌肉总厚度30微米。可同时聚焦、执行像偏和控制散光引起像差。

可靠性测试

仪器可靠性用2-100Hz、2.5kV振幅正弦电压测试。完全未失效，千次循环后图像质量未降解。

但在近3.5kV观察介电击穿，电流开始流过损坏仪器。属“软”击穿伴随局部燃烧。循环电源后相同仪器能恢复运行。