据外媒报道，受人眼的启发，佐治亚理工学院（Georgia Tech）生物医学工程实验室设计出一种由柔软、光响应、类似组织的材料制成的自适应透镜。相关研究论文发表在期刊《Science Robotics》上。
图片来源： 期刊《Science Robotics》
可调节的摄像系统通常需要一组笨重、可移动的固体透镜，以及位于摄像芯片前方的pupil（指光学系统的入瞳或出瞳）来调节焦距和进光量。相比之下，人眼则使用高度紧凑的柔软、灵活的组织来实现同样的功能。
该透镜被称为光响应水凝胶柔性透镜（photo-responsive hydrogel soft lens，PHySL），利用充当人工肌肉的软聚合物取代了刚性组件。这些聚合物由水凝胶（一种水基聚合物材料）构成。这种水凝胶肌肉可以改变柔性透镜的形状，从而改变透镜的焦距，其机制类似于人眼的睫状肌。
水凝胶材料会响应光线收缩，因此无需触碰，只需将光线投射到其表面即可控制透镜。这一特性还使研究人员能够通过选择性地照射水凝胶的不同部位来精细控制透镜的形状。通过消除刚性光学元件和结构，新系统更加灵活且柔顺，使其更耐用，与人体接触时也更安全。
重要性
使用摄像头的人工视觉在各种技术系统中都很常见，包括机器人和医疗工具。构成视觉系统所需的光学元件通常仍局限于使用电力驱动的刚性材料。这种局限性对新兴领域构成了挑战，包括软体机器人和将软体材料集成到灵活、低功耗和自主系统中的生物医学工具。最新的柔性透镜尤其适合这项任务。
软体机器人是由柔性材料和结构制成的机器，其灵感源自动物。这种额外的灵活性使它们更加耐用且适应性更强。研究人员正在利用这项技术开发手术内窥镜、用于处理精密物体的夹持器以及用于在刚性机器人难以驾驭的环境中导航的机器人。
同样的原理也适用于生物医学工具。类组织材料可以软化人体与机器之间的界面，使其能够随身体移动，从而提高生物医学工具的安全性。这些材料包括仿皮肤的可穿戴传感器和水凝胶涂层植入物。
该领域目前还有哪些其他研究正在进行？
这项研究融合了可调光学器件和柔性“智能”材料的概念。虽然这些材料通常用于制造柔性执行器（例如夹持器或推进器等移动机器的部件），但它们在光学系统中的应用却面临挑战。
许多现有的柔性镜片设计依赖于充满液体的囊袋或需要电子设备的执行器。这些因素可能会增加其复杂性，或限制其在精密或无线系统中的应用。而光激活设计提供了一种更简单、无需电子设备的替代方案。
下一步计划
研究的目标是利用水凝胶材料的进步来提升系统的性能。新的研究已经开发出几种具有更快、更强收缩能力的刺激响应型水凝胶。未来的目标是结合最新的材料研发成果，提升光响应型水凝胶柔性透镜的物理性能。
研究人员还旨在展示其在新型摄像系统中的实际应用。在目前的工作中，研究人员利用柔软软透镜和定制的光激活微流控芯片开发了一款概念验证型无电子相机，并计划将该系统集成到软体机器人中，使其拥有无电子视觉。该系统将有力地展示新设计在实现新型软视觉传感方面的潜力。
