研究人員創造出能夠勝過人眼的「自適應超透鏡」

2020-11-25 環球網

據外媒報導，在過去的十年裡，數個行業迎來了重大技術進步。我們已經看到了現代智慧型手機以及平板電腦等的崛起，新一代遊戲機，醫療人工智慧創新，以及越來越高效和強大的計算機硬體。現在，由於哈佛SEAS研究人員團隊宣布了一項突破性研究成果，我們看到了光學鏡片行業的又一次重大飛躍。

該團隊開發了一種「自適應超透鏡」，可以像人眼一樣實時調焦 - 但有一些額外的改進，使其能夠勝過人類眼睛所能達到的最好效果。根據研究人員Alan She的說法，這種超透鏡不僅可以改變它的焦點，而且還可以動態地校正「像差」，例如散光(導致視力模糊的情況)和「圖像偏移」。可以想像，這樣的鏡片對消費者來說非常有用：它可以內置於高科技眼鏡，安裝在相機中或用於顯微鏡。

顯然，研究人員已經成功地將兩個行業結合起來：半導體製造和鏡片製造。「這項研究提供了統一兩個行業，半導體製造和鏡片製造的可能性，」 研究員Federico Capasso 說道。「因此，用於製造計算機晶片的相同技術將用於製造基於表面的光學元件，例如透鏡。」

該團隊的超透鏡由許多微小的「納米結構」、嵌入式電極和電介質「彈性體」(人造肌肉)組成，它們可以根據施加在它們上的電壓收縮或拉伸。這個想法是模仿健康的人眼，它使用周圍的睫狀肌改變其「鏡片」的形狀。

組合後，超透鏡及其相應的「彈性體」僅有約30微米厚，但它們的直徑可達幾毫米。與研究團隊以前的超透鏡項目相比，這種新鏡片對於消費電子產品和眼鏡來說都更加高效和實用。

相關焦點

  • MEMS與超透鏡相結合,在傳感器中操控光線
    DOE）阿貢國家實驗室與哈佛大學的研究人員進行合作，首次將在光通信、生物成像、雷射雷達（LIDAR）系統中廣泛應用的兩種技術：微機電系統（MEMS）和超透鏡結合到了一起，成功地製造出位於MEMS平臺頂層之上的超透鏡。
  • 美研究者實現基於MEMS的可重構超透鏡
    2D掃描MEMS平臺上，從而創造出極薄的可重構透鏡的操作過程。由於改變超材料上圓盤的半徑，會改變反射光線的相位，研究人員得以通過在平面透鏡上精心選擇的亞波長直徑的空間分布來創建雙曲線相位分布。用標準光刻技術在絕緣體上矽（SOI）晶圓上製造的0.8 x 0.8 mm超透鏡，能夠以5 mm的焦距將入射光以θ = 45°角聚焦到透鏡表面。
  • 聲透鏡重大突破:已能夠讓聲音變焦,操縱聲音!
    科學家已經發明出了能夠操縱聲音的設備，就像在娛樂和公共交流中創造令人興奮的新機會一樣。蘇塞克斯大學和布里斯托大學的研究人員在ACM CHI計算機系統中人類因素會議上揭示了：設計光學系統的實用法則，如何也可以應用於通過聲學超材料發出的聲音。
  • 研究人員開發出比人的頭髮細一千倍的平面透鏡
    圖片來源：Augusto Martins / USP聖保羅大學聖卡洛斯工程學院（EESC-USP）的研究人員在巴西開發了比人的頭髮細一千倍的透鏡。它可以用作智慧型手機中的相機鏡頭，也可以在依賴傳感器的其他設備中使用。
  • 美研究人員將超表面安裝在2D掃描器等靜電驅動MEMS平臺
    據麥姆斯諮詢報導，美國阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）和哈佛大學（Harvard University）的研究人員在《APL Photonics》期刊發表了題為「Dynamic metasurface lens based on MEMS technology」的論文，論文詳細闡述了研究人員通過將定製設計的超表面轉移到2D掃描MEMS平臺上，從而創造出極薄的可重構透鏡的操作過程
  • 研究人員受跳蛛啟發研發超透鏡 結合高效算法可測量深度距離
    Paulson School of Engineering and Applied Sciences，SEAS）的研究人員研發了一款緊湊且高效的深度傳感器，可用於微型機器人、自動駕駛汽車、小型可穿戴設備、或者輕量級虛擬實境（VR）和增強現實（AR）頭顯。該設備結合了一個多功能、平面超透鏡與一個超高效的算法，可以在單個鏡頭中測量深度。
  • 耶魯大學研究人員創造出突破性的機器人織物
    耶魯大學工程與應用科學學院的研究人員宣布，在他們所謂的機器人織物方面取得了突破。這一突破可能會帶來一些創新，比如自適應服裝、自動部署的庇護所或輕量級形狀變化的機械。Rebecca Kramer-Bottiglio教授實驗室的研究人員創造了一種機器人織物，其特點是具有致動能力、靈活性、透氣性、小的存儲足跡和輕量級。研究人員設計的作品可以從一塊平面織物變成一個站立的承重結構。該團隊還展示了一個可穿戴的機器人止血帶，以及一個可以收起可部署織物翅膀的小飛機。研究人員專注於將功能性材料加工成纖維形態，使其能夠集成到織物中，同時保留其優勢性能。
  • 深圳先進院等在超振蕩波束與聲學超透鏡研究中取得進展
    近日，中國科學院深圳先進技術研究院勞特伯生物醫學成像研究中心超聲團隊研究員鄭海榮、蔡飛燕與華中科技大學教授祝雪豐、新加坡國立大學教授仇成偉合作在超振蕩波束與聲學超透鏡研究中取得進展。
  • 科學家開發出比人的頭髮還要細一千倍的平面透鏡
    科學家開發出了比人的頭髮細一千倍的透鏡。它可以用作智慧型手機中的相機鏡頭，也可以在需要傳感的許多其它設備中使用。這種鏡片被稱為超透鏡或超級透鏡，英語：metalens 或 superlens，指通過使用超材料超出衍射極限的透鏡。衍射極限是常規透鏡和顯微鏡的一個特徵，該特徵限制了其解析度的精細度。已經提出了許多透鏡設計，它們在某種程度上超出了衍射極限，但是透鏡面臨尺寸的限制和其它障礙。
  • 創紀錄的超透鏡可能會革新光學技術
    我們許多人每天都在跟透鏡打交道，比如糾正視力的眼鏡或放大鏡中的鏡片即為透鏡。透鏡（英語：lens）是一種將光線聚合或分散的設備，通常是由一片玻璃構成，也有由樹脂或水晶等透明材料製成。傳統的光學透鏡通過玻璃等的厚度變化來調節入射光相位實現聚焦的，這樣的透鏡體積大、笨重、而且只能將光聚焦在有限的幾個波長上。隨著光學科技的不斷發展，傳統光學透鏡難以滿足如大規模集成、器件小型化、功能多樣化等要求。為此科技人員開發出了超透鏡（英語：metalens）。
  • 世界首個3D人工眼球:某些方面可以勝過人眼,或將在五年內成熟
    世界首個3D人工眼球：某些方面可以勝過人眼，或將在五年內成熟  Connor Feng • 2020-05-25 11:00:55　來源：前瞻網　E6442G0
  • 伯克利研究人員開發出可誘騙熱像儀的「誘餌」塗層
    加州大學伯克利分校的研究人員開發了一種塗層，能夠誘騙紅外熱像儀對特定區域的溫度感知。光有時會迷惑我們的眼睛。對於看起來很光亮的表面，人眼的響應其實很大程度上取決於周圍的環境和光照條件。據麥姆斯諮詢報導，加州大學伯克利分校的研究人員開發出了一種將視覺「誘餌」植入物體表面的方法，可以誘騙紅外熱像儀檢測到實際不存在的特定圖像。
  • 新型超透鏡：將超表面與液晶技術結合起來
    導讀據美國凱斯西儲大學官網近日報導，該校與哈佛大學以及義大利卡拉布裡亞大學的研究人員合作，將納米結構超表面與液晶技術結合起來，有望革新光學技術。Strangi 與其他幾位在美國和歐洲的研究人員進行了合作，包括凱斯西儲大學的研究人員 Andrew Lininger 和 Jonathan Boyd、義大利卡拉布裡亞大學的 Giovanna Palermo，哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院的 Capasso、Alexander Zhu、Joon-Suh Park。
  • 儀表今日看點:超透鏡研究取得重大突破 基因檢測再上新臺階
    1月10日消息，超透鏡的研究近日取得重大突破。哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院團隊（SEAS）宣布他們目前已經成功開發出了首個能夠以高解析度將包括白光在內的整個可見光光譜聚焦於一點的超透鏡。今日的儀器儀表行業還有哪些值得關注的重要內容呢？下面一起來了解詳情。
  • 【講座預告】納米超構表面光學透鏡:未來之眼——香港理工大學蔡...
    【講座預告】納米超構表面光學透鏡:未來之眼——香港理工大學蔡定平教授 2020-07-08 07:22 來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客
  • 研究人員利用3D列印透鏡改善光學和數據傳輸的性能
    研究人員開發出了新的3D列印微透鏡，具有可調節的折射率，這一特性使其具有高度專業化的光聚焦能力。研究人員表示，這一進展將通過顯著提高計算機晶片和其他光學系統的數據路由能力來改善成像、計算和通信。這項研究由伊利諾伊大學香檳分校的研究人員Paul Braun和Lynford Goddard領導，首次展示了以亞微米精度調整光線彎曲和通過透鏡的方向的能力。該研究結果發表在《Light.Science and Application》雜誌上。
  • 超材料:超越自然的極限(下)
    比例尺為2微米 讓透鏡成功「瘦身」的秘密仍然在於超材料。為了模擬透鏡的功能，研究人員在透明的基底上加工出一系列長度和高度為幾百納米、寬度為幾十納米的二氧化鈦的長方體。這些二氧化鈦的長方體並不是簡單的密集排列，而是在不同的位置呈現不同的取向，因此透鏡不同區域對光的折射也不同。
  • 哈佛大學成功研發全玻璃、釐米級全光譜超透鏡
    來源：映維網 作者 廣州客超透鏡平面主要通過納米結構聚焦光線，而它有望徹底改變從顯微鏡到照相機，再到傳感器和顯示器的一切。但到目前為止，大多數透鏡都能做到閃光片般的大小。儘管這種尺寸已經能夠在特定應用中實現出色的效果，但在弱光等透鏡需要大於瞳孔的條件下，我們需要更大的透鏡，比如說虛擬實境應用。現在，哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院的研究團隊開發了一種全玻璃、釐米級的可見光譜超透鏡，並可以通過常規晶片生產方法進行製造。這份研究已經發表在《Nano Letters》期刊中。
  • 匹克發布科技「態極」 自適應功能創造完美穿著體驗
    「態極」科技給運動科技創造了全新可能匹克「態極」（PEAK TAICHI），搭載對環境應力可感知、響應的高分子智能材料P4U。在正常狀態下，材料較為柔軟；當受到衝擊或振動時，又可以在若干毫秒內迅速變為高彈固體；衝擊過後，又在若干毫秒內恢復柔軟狀態。
  • 超材料：超越自然的極限
    不過，在2016 年，美國哈佛大學的研究人員發明了一種新型透鏡。它的厚度甚至還不到1 微米，卻能夠實現傳統透鏡的功能。這究竟是如何實現的呢？比例尺為2微米讓透鏡成功「瘦身」的秘密仍然在於超材料。為了模擬透鏡的功能，研究人員在透明的基底上加工出一系列長度和高度為幾百納米、寬度為幾十納米的二氧化鈦的長方體。這些二氧化鈦的長方體並不是簡單的密集排列，而是在不同的位置呈現不同的取向，因此透鏡不同區域對光的折射也不同。