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變焦眼鏡簡介

2007年,美國PixelOptics公司從亞利桑那大學購買了壹項關於眼鏡的專利。經過長時間的準備,他們終於準備將這種眼鏡投放市場。如果壹切順利,我們將在今年年底看到它。從理論上講,這種新型眼鏡確實可以把我們的眼睛當成照相機:底片就是視網膜,好的視力意味著無論看近處還是遠處的景物,都能在視網膜上投射出清晰的影像;角膜和晶狀體起到了變焦鏡頭的作用——其實角膜是不能改變焦距的,因為除了手術,我們不能獨立改變角膜的形狀,但是晶狀體可以改變形狀。晶狀體是壹種柔軟透明的不規則凸透鏡,它可以通過周圍睫狀肌的運動來改變形狀,盡管作為本能的壹部分,我們自己並沒有意識到睫狀肌是緊繃的還是松弛的。人老了,晶狀體會逐漸變硬,睫狀肌不再能夠完全調節晶狀體的結構,這樣我們的眼睛就會逐漸失去改變焦距的功能,最後從變焦透鏡變成定焦透鏡。

雖然這種定焦鏡頭的焦距因人而異,但這都意味著太近或太遠的場景都無法在視網膜上有效成像。人們壹直為此困擾,直到本傑明·富蘭克林(Benjamin Franklin)發明了雙光眼鏡,他的頭像被印在65,438+000美元的鈔票上。從1775到今天,雙焦眼鏡的基本原理沒有改變。仍然是在壹個鏡片上加入或者融合兩個不同折射率的鏡片,以縮小壹半視野為代價換取不換眼鏡的便利。擡頭看山,低頭看報,已經是我們對這種眼鏡的固有印象了。

然而,太小的視野使人不得不頻繁地移動頭部,這會使壹些人頭暈,甚至頭痛。人們開始研發可以改變焦距的眼鏡,已經有了很多嘗試。為此申請了14項專利,可以追溯到D.A. Woodward。早在1866年,他就發明了在兩層玻璃鏡片之間填充液體的方法,獲得了變焦眼鏡。

妳可以想象,在那個時代的技術限制下,這些眼鏡看起來可能更像是槍戰電影中經常出現的紅外夜視設備,而不是我們熟悉的那種可以輕松裝在耳朵上的小玩意。正是因為這個限制,在過去的100年裏,壹直沒有商用的變焦眼鏡。

現在這個空白終於可以填補了。從2002年開始,亞利桑那大學光子學和激光實驗室的Nasser Peyghambarian教授領導的研究團隊開始開發基於液晶的變焦眼鏡,試圖制造出在任何情況下都能精確自動對焦的眼鏡。他們在兩層玻璃之間鍍了壹個環形透明電極,中間夾了壹層厚度為5微米的液晶材料,然後將它們連接到安裝在框架上的傳感器、處理器和電池上。

他們使用的向列型液晶是壹種各向異性材料,由棒狀分子組成,光學性質類似於單軸晶體。在這種材料中,分子的光軸和長軸是同向的。在電場的驅動下,長軸會傾斜,光軸和折射率也會發生變化。液晶的折射率與電壓有關,只需幾伏電壓就能改變很大。通過傳感器對距離和視線的判斷,這種眼鏡可以在幾微秒內完成對焦過程,用戶幾乎感覺不到變化。正如PixelOptics所宣傳的,“比最快的眨眼還快。”

2007年,弗吉尼亞公司PixelOptics購買了相關專利,開始了漫長的商業化之路。這種眼鏡的原型過於笨重,看起來就像是我們在驗光室能看到的那種測試眼鏡,兩邊掛著巨大的電池和電子設備。市場化的重點是如何縮小整套設備的體積,使其外觀更加賞心悅目,但又不以犧牲電池壽命和處理能力為代價。PixelOptics早先的估計有點過於樂觀。他們原以為只需要壹年時間就能生產出成熟的商品,但直到2009年2月才開始進行小規模測試。最新的計劃是讓這些眼鏡在2011之前出現在貨架上。

據該公司總裁羅納德·布魯姆稱,這種產品被命名為“emPower!”我們的新眼鏡將是壹大福音,然後帶來驚人的財富。的確,中老年人眼鏡市場已經是壹個年銷售額高達500億美元的市場。但不僅僅是PixelOptics盯上了這個市場,個人發明家和依視路這樣的大廠商也在朝這個方向努力。洛杉磯的Stephen Kurtin以895美元的價格將他發明的變焦眼鏡投放市場。這種眼鏡鼻梁上有壹個可以手動調節焦距的小滑塊,圓形鏡片只有壹種選擇。如果妳是壹個手動變焦愛好者,妳不妨試試這種眼鏡,只要妳不介意戴上它們,它們看起來會像漫畫老夫子或哈利波特。依視路正在與法國國家研究中心合作,打算在未來十年內研發出精確到像素級的自動變焦眼鏡,讓人們壹生只需要壹副眼鏡。

也許每個人都需要壹副眼鏡。隨著透明顯示設備和微電子設備的發展,未來眼鏡將承擔越來越多的工作,不僅是矯正視力,還將成為最常用的顯示設備。將電池和傳感器集成到眼鏡中的嘗試可能會帶來更多的變化。我們今天看到的變焦眼鏡可能是壹個充滿希望的新開始。

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