紅綠色盲的福音：超表面材料隱形眼鏡可定義顏色矯正

科學家已將稱為超表面的超薄光學裝置整合到隱形眼鏡中，用來糾正紅綠色盲新的可定製隱形眼鏡可以提供一種方便舒適的方式來幫助各種症狀色盲的人們。

研究小組成員以色列特拉維夫大學的莎倫·卡列波夫說：“對於色盲患者來說，將紅色與綠色區分開來的問題打斷了簡單的日常工作，例如確定香蕉是否成熟。我們的隱形眼鏡使用基於奈米級金橢圓形的超表面來建立定製方案，使用緊湊和耐用的方法來解決這些視力缺陷。”

卡列波夫及其同事在《Optics Letters》中報道了這項成果。基於對色覺不足的模擬，他們的新型基於超表面的隱形眼鏡可以恢復失去的色彩對比度，並將色彩感知度提高多達10倍。

基於超表面的隱形眼鏡將對患有紅綠色盲的人產生的改版。左邊的影象是原始場景，中間的影象顯示的是場景對患有紅綠色盲的人的外觀。右邊的影象代表紅綠色盲的人觀察並用新隱形眼鏡校正的場景。

研究人員稱，隱形眼鏡引入新型量身定製的功能具有可拓展性，可幫助其他形式的色覺不足甚至其他眼疾患者。先天性色盲多見於男性，且具有家族遺傳傾向。這是一種由於負責檢測綠光的感光體對與紅色相關的光作出不正確感應的疾病。一百多年來，科學家們已經知道，可以透過減少對過度感知的色彩的檢測來改善這種視覺問題，但是在舒適緊湊的裝置中實現這種矯正一直是一項挑戰。

基於這種矯正概念的眼鏡目前在市場上是可以買到的，但是比隱形眼鏡要大得多。他們所提議的超薄光學元件可以嵌入任何剛性隱形眼鏡中，因此可以在單個隱形眼鏡中治療紅綠色盲和其他視力障礙，例如屈光不正。

為了解決這個問題，研究人員轉向超表面——人工製造的具有特定光學特性的薄膜。在過去的幾十年中，科學家對由奈米金橢圓製成的超表面進行了廣泛的研究，可以透過特殊的設計對透過它們的光產生影響。但是，研究人員需要一種特殊的方法來將平面上製成的超表面移植到隱形眼鏡的曲面上。

他們開發了一種技術，可將超表面從最初的平面基底轉移到其他表面，例如隱形眼鏡。這種新的製造工藝也為將超表面嵌入其他非平面基底中打開了一扇新的大門。“

平面到曲面

研究人員在這項新制造程式的每個步驟之後測試了超表面的光學響應，並獲取了顯微鏡影象以仔細檢查超表面的結構。他們的測量結果表明，超表面的光控制特性在轉移到曲面後沒有改變，表明該過程是成功的。

然後，研究人員在引入光學元件之前和之後，使用了標準的色彩感知模擬方法來量化紅綠色盲的色彩感知。他們發現可以將感知係數提高到10倍，並且顯示紅綠色盲的視覺喪失基本上可以完全恢復。

儘管在隱形眼鏡上市之前需要進行臨床測試，但研究人員表示，製造商可以在隱形眼鏡製造的成型階段嵌入超表面，或將其熱熔合到剛性隱形眼鏡上。他們計劃繼續研究和改進超表面轉換過程，並對其進行其他應用測試。

Reference： ”Metasurface based contact lenses for color vision deficiency“ by Sharon Karepov and Tal Ellenbogen， 5 March 2020， Optical Letters。

DOI： doi。org/10。1364/OL。384970