螺旋形透镜在各种距离和光照条件下提供清晰的视觉

研究人员已经开发出一种新型透镜，它使用螺旋形表面在不同的光线条件下保持不同距离的清晰焦点。来源:Laurent galnier

研究人员已经开发出一种螺旋形透镜，可以在不同的光线条件下保持不同距离的清晰聚焦。这种新型隐形眼镜的工作原理与用于视力矫正的渐进隐形眼镜很相似，但没有那些隐形眼镜通常看到的扭曲。它可以帮助推进隐形眼镜技术、白内障眼内植入和小型化成像系统。

来自光电、数值和纳米科学实验室(LP2N)的Bertrand Simon说:“与现有的多焦透镜不同，我们的透镜在大范围的光线条件下表现良好，并且无论瞳孔大小都能保持多焦性。”LP2N是波尔多大学光学研究所研究生院和法国国家科学研究中心的联合研究单位。“对于潜在的植入用户或患有老年性远视的人来说，它可以提供持续清晰的视力，可能会给眼科带来革命性的变化。”

在《光学》杂志上，研究人员描述了这种新的透镜，他们称之为螺旋屈光度。它的螺旋状特征以一种方式排列，形成了许多独立的焦点，就像在一个镜头中有多个镜头一样。这使得在不同的距离都能看清楚。螺旋镜头(底部)扩展了锐度区域，超出了经典镜头(顶部)的可能。来源:Laurent galnier

Simon说:“除了眼科应用之外，这种镜片的简单设计可以极大地促进紧凑成像系统的发展。”“这将简化这些系统的设计和功能，同时也提供了一种无需额外光学元件就能在不同深度完成成像的方法。这些功能，再加上镜头的多焦点特性，为高级成像应用中的深度感知提供了强大的工具。创造一个光的漩涡

这篇论文的第一作者，来自法国spiral SAS公司的Laurent Galinier，在分析严重角膜变形患者的光学特性时，产生了螺旋透镜设计的灵感。这使他构想出一种独特的螺旋设计的透镜，这种透镜可以使光线旋转，就像水流进下水道一样。这种现象被称为光学涡流，它会产生多个清晰的焦点，从而使镜头在不同距离上提供清晰的焦点。“创造一个光学漩涡通常需要多个光学元件，”Galinier说。“然而，我们的透镜结合了必要的元素，使光学涡流直接进入其表面。创造光学漩涡是一个蓬勃发展的研究领域，但我们的方法简化了这个过程，标志着光学领域的重大进步。"

这种新型晶状体可用于隐形眼镜(如图所示)、白内障的眼内植入物以及制造新型的小型化成像系统。来源:Laurent galnier

研究人员利用先进的数字加工技术，以高精度塑造独特的螺旋设计，制造出了这种透镜。然后，他们用它来成像一个数字“E”来验证镜片，就像验光师的点亮板上使用的那样。作者观察到，无论使用的光圈大小，图像质量都令人满意。

他们还发现，光旋涡可以通过调整拓扑电荷来改变，拓扑电荷本质上是围绕光轴的线圈数量。使用这种隐形眼镜的志愿者还报告说，在各种距离和光照条件下，他们的视力都有了明显改善。

跨学科

通过跨学科的合作，将直观的设计与先进的制造技术相结合，才能实现新的镜片。

西蒙说:“螺旋屈光度透镜最初是由一位直觉发明者构想出来的，经过与光学科学家的深入研究合作，得到了科学证实。”“结果是一种创造先进镜片的创新方法。”

研究人员现在正在努力更好地了解这种透镜产生的独特光学涡流。他们还计划对人工晶体矫正视力的能力进行系统试验，以全面确定其在现实条件下的性能和优势。

此外，他们正在探索将这一概念应用于处方眼镜的可能性，这可能会为用户提供不同距离的清晰视力。

Simon说:“这种新型镜片可以在不断变化的照明条件下显著提高人们的视觉深度。”

“这项技术的未来发展也可能导致小型成像技术、可穿戴设备和无人机或自动驾驶汽车的遥感系统的进步，这可能会使它们更加可靠和高效。”