لنزی که چشم مصنوعی را طبیعی می‌کند

مهندسان دانشگاه هاروارد یک لنز فلزی جدید ابداع کرده‌اند که می‌تواند به تمرکز نور در چشم‌های مصنوعی کمک کند و عملکردی شبیه به چشم طبیعی به ارمغان بیاورد.

کد خبر: ۲۰۵۰۱۰

تاریخ: ۰۸ اسفند ۱۳۹۶ - ۰۸:۳۰

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ساینس، مهندسان هاروارد به طرزی باورنکردنی به ساخت چشم مصنوعی که عملکردی شبیه به چشم طبیعی دارد، با توانایی کمک به کسانی که نیاز به چشم‌های مصنوعی دارند، نزدیک شده‌اند.

یک تیم از دانشکده مهندسی و علوم کاربردی "جان پالسون" یک لنز جدید ابداع کرده‌اند که می‌تواند تمرکز، آستیگماتیسم و تغییر تصویر را کنترل کند.

این تکنولوژی از چگونگی تطبیق چشم انسان در زمان واقعی الهام گرفته است.

"آلن شی"، فارغ التحصیل "SEAS" و اولین نویسنده این مقاله گفت: این پژوهش ترکیبی از پیشرفت‌های تکنولوژی عضلانی مصنوعی با فناوری‌های لنزی برای ایجاد فلزات قابل تنظیم است که می‌تواند تمرکز نور را در زمان واقعی مانند چشم انسان تغییر دهد.

وی افزود: ما قدم بعدی را برای ایجاد توانایی برای اصلاح‌هایی مانند آستیگماتیسم و تغییر تصویر، که چشم انسان نمی‌تواند به طور طبیعی انجام دهد، برمی‌داریم.

در حالی که این تکنولوژی ممکن است هنوز در چشم‌های مصنوعی به کار گرفته نشوند، محققان اشاره کردند که این لنز می‌تواند به راحتی در تکنولوژی‌های دیگر استفاده شود.

"فدریکو کاپاسو" و "رابرت والاس" اساتید فیزیک کاربردی و "وینتون هایز" همکار ارشد پژوهشی و استاد مهندسی برق در "SEAS" و نویسنده ارشد این مقاله در این زمینه می‌گویند: این لنز قابلیت امکان زوم اپتیکال و فوکوس اتوماتیک را برای طیف وسیعی از برنامه‌های کاربردی از قبیل دوربین‌های تلفن همراه، عینک‌ها و سخت افزارهای واقعیت مجازی و افزوده نشان می‌دهد.

آنها افزودند: این لنز همچنین احتمال استفاده در میکروسکوپ‌های اپتیکال آینده، که به طور کامل به طور الکترونیکی کار می‌کنند را دارد و می‌تواند به طور همزمان بسیاری از اختلالات را تصحیح کند.

گروه محققان نیاز به تمرکز نور از طریق نانوساختارهای بافتی داشت.

"شی" گفت: از آنجا که نانوساختار بسیار کوچک است، تراکم اطلاعات در هر لنز فوق العاده بالا است. اگر شما از یک لنز با اندازه 100 میکرون به یک لنز با اندازه یک سانتیمتر بروید، اطلاعات مورد نیاز برای توصیف لنز را 10 هزار برابر افزایش داده‌اید. هر بار که سعی کنیم اندازه لنز را افزایش دهیم، اندازه اطلاعات تا گیگابایت یا حتی ترابایت بالا می‌رود.

سپس آنها الگوریتمی را برای کوچک‌تر شدن اندازه لنز ایجاد کردند تا تکنولوژی را با دیگر مدارها ادغام کنند. پس از آن، محققان باید لنز را کوچک می‌کردند تا آن را به یک عضله مصنوعی بچسبانند و توانایی آن را برای تمرکز نور آزمایش کند. آنها از یک "الاستومر"(elastomer) نازک استفاده کردند که نور را بدون آنکه پراکندگی زیادی از آن عبور کند، عبور می‌داد.

الاستومر پلیمری است که قابلیت ارتجاعی زیادی دارد. نام الاستومر از دو قسمتی است که قسمت اول آن «الاستو» برگرفته از «الاستیک» و به معنای ارتجاعی و «مر» برگرفته از پلیمر است.

الاستومرها در ساخت محصولات زیادی مانند لاستیک اتومبیل، سیل‌های آب بندی، برف پاک‌کن و شلنگ‌ها بکار می‌روند.

الاستومرها به دو دسته تقسیم می‌شوند. ترموست الاستومرها که در نتیجه حرارت سخت شده و دیگر به حالت اولیه بر نمی‌گردند و ترموپلاستیک الاستومرها که با حرارت حالت ارتجاعی پیدا می‌کنند.

پروفسور "دیوید کلارک" می‌گوید: الاستومرها تقریبا از هر نظر از نیمه‌رساناها متفاوت هستند، زیرا چالش این است که چگونه با ویژگی‌های خود ترکیب شوند تا یک دستگاه چند کاره جدید ایجاد کنند و به ویژه این که چگونه یک مسیر تولید را طراحی کنند.

وی افزود: به عنوان کسی که در اواسط دهه 1960 روی یکی از اولین میکروسکوپ‌های اسکن الکترونی (SEMs) کار می‌کرد، این کار بخشی از ایجاد یک میکروسکوپ نوری با توانایی یک "SEM" است، مانند کنترل انحراف در زمان واقعی.

الاستومر انعطاف‌پذیر است و انعطاف‌پذیری نانوذرات لنز را تغییر می‌دهد. لنز نیز به طور همزمان می‌تواند تمرکز کند و تغییر تصویر را انجام دهد.

"شی" گفت: تمام سیستم‌های نوری با اجزای مختلف، از دوربین‌ها گرفته تا میکروسکوپ‌ها و تلسکوپ‌ها، بسته به نحوه ساخت آنها و محیط فعلی آنها، دارای اختلالات جزئی یا تنش‌های مکانیکی بر اجزای آنها هستند که همیشه مقدار کمی آستیگماتیسم و سایر اختلالات را ایجاد می‌کنند و می‌تواند توسط یک عنصر نوری سازگار تصحیح شود.

وی افزود: از آنجا که این لنز تطبیقی مسطح است، می‌توان این اختلالات را اصلاح کرد و قابلیت‌های مختلف نوری را به یک صفحه کنترل متصل کنید.

محققان به دنبال آن هستند که این تکنولوژی را با کاهش انرژی مورد نیاز برای کنترل آن، در حالی که هنوز قابلیت اطمینان آن را فراهم می‌کند، کاراتر سازند.