人类眼睛的构造和运作机制很神奇，可用令人难以置信的速度迅速聚焦事物，这是大多数人造镜片无法做到的。
受人眼启发，哈佛大学工程科学应用学院（SEAS）研究人员开发一种自适应的超透镜，本质上是扁平、由电子控制的人工眼睛。由于超透镜和人造肌肉技术突破，这种仪器不仅能即时对焦，且不像传统球形透镜体积庞大，甚至可做一些人眼无法做到的事。论文第一作者 Alan She 表示：
我们更进一步，为自适应的超透镜建立了动态纠正像散光和像移等像差的能力，这是人眼无法自行做到的。
（Source：The Harvard Gazette）
现在，自适应的超透镜可同时控制让图像呈现模糊的 3 个因素：焦点、散光和图像移位。
为了制造这种自适应的超透镜，研究人员首先需要扩大超透镜的尺寸。
超透镜能聚焦光，并透过奈米结构的密集模式消除球形像差，每种结构都小于光的波长。由于采用奈米结构，所以每个镜头的讯息密度都非常高。“如果你从 100 微米的镜头转成 1 公分大小的镜头，你将增加 10,000 个描述镜头所需的讯息。每当我们试图放大镜头时，文件大小就会膨胀到 GB 甚至 TB。”
▲ 超透镜（中心）奈米碳管制成的嵌入电极控制。（Source：The Harvard Gazette）
为了解决这个问题，研究人员开发一种新算法来缩小文件大小，使超透镜材料和用于制造积体电路的技术相容。论文中，研究人员已展示了直径可达公分或更大的超透镜设计和制造。
▲ 自适应透镜聚焦光线到图像感测器。（Source：The Harvard Gazette）
应用物理学教授 Capasso 说，这项研究为将半导体制造和透镜制造这两个行业的结合提供可能性。在这 2 个行业，用于制造电脑芯片的半导体制造技术将用于制造透镜等基于超透镜的光学元件，比如眼镜。“这证明了嵌入式光学变焦和自动对焦在广泛应用领域的可行性，包括手机镜头、眼镜、VR 和 AR 硬件。”
这是未来光学显微镜的一种可能，这种显微镜可以完全电子化操作，同时可以纠正许多像差。
接下来，研究人员需在不影响人造肌肉对光聚焦能力的前提下，将更大的超透镜附着于人造肌肉。在人眼中，晶状体被睫状肌包围，睫状肌拉伸或压缩晶状体，改变形状以调整焦距。Capasso 的团队将与人造肌肉领域的先驱 David Clarke 合作探索。
我们曾经在《不可能的任务：鬼影行动》看到有未来感的隐形眼镜镜片。这眼镜能拍照，甚至能传播图像数据。
在电影中，眨两下眼睛，这镜片就能拍一张照片。虽然拍摄的照片字元都打乱了，但已经属于我们目前看到的眼镜尖端科技了，充满了未来想像力。
近视的人越来越多，嵌入式光学变焦和自动对焦的超透镜也会有更大的市场。而眼镜之外，超透镜还有镜头、VR、AR 等多种应用领域，这个正在想办法应用的超透镜有广阔的商用前景。
（本文由 爱范儿 授权转载；首图来源：Unsplash）
