一直以來，依照本杰明·富蘭克林發(fā)明的雙光眼鏡的原理，傳統(tǒng)的變焦眼鏡需要犧牲眼睛一半的視野。最新研制的隱形透鏡眼鏡系統(tǒng)原型，可以為佩戴者帶來2.8倍的光學(xué)變焦能力。但對普通人而言，佩戴變焦眼鏡可謂多此一舉。

　　1784年，美國人本杰明·富蘭克林發(fā)明了遠(yuǎn)近視兩用眼鏡，它是將兩種折射率不同的鏡片上下接合或者熔合在一片鏡片上，以縮小一半視野的代價來換取不必?fù)Q眼鏡的便利。可以說，這是可變焦眼鏡的最早實踐。如今，來自加州大學(xué)圣迭戈分校和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員研制出了一副變焦隱形眼鏡，一輩子只需要一副眼鏡，真的可以變?yōu)楝F(xiàn)實了嗎?

　　人眼也是可變焦的

　　“如果把人的眼睛比作一部照像機(jī)，那么，瞳孔就好比相機(jī)中可調(diào)節(jié)的光圈;角膜和晶狀體系統(tǒng)則組成了相機(jī)鏡頭;視網(wǎng)膜就是底片或者圖像傳感器 (CCD);而附著在晶狀體上的睫狀肌運動正是相機(jī)的機(jī)電控制系統(tǒng)。”北京大學(xué)物理學(xué)院現(xiàn)代光學(xué)研究所教授張家森告訴記者，眾所周知，單反相機(jī)的鏡頭分為定焦鏡頭和變焦鏡頭。變焦鏡頭焦距拉長，成像大、視野窄;焦距縮短，則成像小、視野廣。

　　對于相機(jī)來說，焦距就是從鏡片中心到底片或CCD的成像距離。而對人眼來說，焦距就是角膜和晶狀體中心到視網(wǎng)膜的成像距離。事實上，人眼的視野不變，只是因為人眼軸長度，也就是鏡屏距不變，而不是焦距不變。人眼的焦距主要決定成像的清晰度。

　　人眼到底能不能變焦，其實就取決于角膜和晶狀體的屈光能力(焦距與屈光度成反比)，也就是睫狀肌運動的能力。具體來說，當(dāng)睫狀肌收縮時，晶狀體受到的拉力減小，并靠自身的彈力變得圓凸，增加了對光的折射，使眼睛能看清近物，此時，焦距最小;正常遠(yuǎn)看時，睫狀肌放松，晶狀體受到的拉力增加而變得扁平，屈光能力變小，焦距變大。

　　因此，正常的人眼的確是通過變焦來實現(xiàn)對焦，從而遠(yuǎn)近事物都能看清。不過，張家森表示，人眼的變焦范圍十分有限，相當(dāng)于1.19倍的光學(xué)變焦，自身很難察覺。

　　普通的近視或者遠(yuǎn)視，一般是因為晶狀體形狀發(fā)生突變，人眼也就出現(xiàn)了大幅度的變焦，遠(yuǎn)處來的平行光線經(jīng)角膜及晶狀體的折射后，對焦在了視網(wǎng)膜的前方或者后方，造成看近物或者遠(yuǎn)物變得模糊。但是，在這種情況下，睫狀肌依然可以正常收縮，只是原有的收縮范圍不足以使人眼調(diào)整到能夠正常對焦。

　　此時，在一副定焦的近視眼鏡或者老花鏡的幫助下(200度近視眼睛的焦距為1/200)，人眼與眼鏡疊加后的有效焦距又可以恢復(fù)到正常的范圍內(nèi)。

　　眼鏡變焦不成熟

　　“但是，有的老年人角膜、晶狀體的屈光能力退化，或者接受過人工晶體手術(shù)的患者，睫狀肌都無法進(jìn)行正常調(diào)節(jié)，過近或過遠(yuǎn)的景物都不能夠在視網(wǎng)膜上有效成像。”北大眼科中心主任醫(yī)師王樂今在接受記者采訪時表示，普通的定焦眼鏡不足以幫助他們對焦，一副變焦眼鏡就顯得尤為重要了。

　　一直以來，依照本杰明·富蘭克林發(fā)明的雙光眼鏡的原理，傳統(tǒng)的變焦眼鏡是將兩種折射率不同的鏡片上下接合或者熔合在一片鏡片上，可如此一來，會縮小眼睛一半的視野。

　　早在2002年，亞利桑那大學(xué)光子學(xué)與激光實驗室的研究小組就開始研制基于液晶的可變焦距眼鏡，他們在兩層玻璃之間鍍上了環(huán)狀的透明電極，夾上一層5mm厚的液晶材料，再將它們連接到鏡架上安裝的傳感器、處理器和電池上。

　　他們所使用的液晶是一種特殊的填充材料，由棒狀的分子組成，在光學(xué)性質(zhì)上類似單軸晶體。在這類材料上，光軸和分子的長軸方向一致，在電場的驅(qū)動下，長軸會傾斜，光軸和折射率也會隨之變化。液晶折射率的大小和電壓有關(guān)，只需要幾伏電壓，就可以獲得很大的改變。通過傳感器對距離和視線落點的判斷，這種眼鏡可以在幾微秒之內(nèi)完成調(diào)焦的過程，使用者幾乎感覺不到變化。

　　這種變焦眼鏡有兩種使用方法，一是使用者通過鏡架一側(cè)的按鈕進(jìn)行手動調(diào)節(jié)。按下電鈕后，會有微弱的電流通過鏡片，使鏡片中的液晶層改變折射屬性，實現(xiàn)焦距的調(diào)節(jié);另一種是自動調(diào)節(jié)，當(dāng)鏡架中的動作傳感器察覺到使用者低下頭準(zhǔn)備看書的時候，焦距就可以自動調(diào)節(jié)。

　　不過，它的致命缺點在于，這種眼鏡的原型太過笨重，不但鏡片很厚，而且兩側(cè)還分別掛著巨大的電池和電子設(shè)備。至今，并沒有大規(guī)模的市場推廣。

　　變焦眼鏡不適用于普通人

　　加州大學(xué)圣迭戈分校和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員研制的隱形透鏡眼鏡系統(tǒng)原型，厚度只有1.17mm，但可以為佩戴者帶來2.8倍的光學(xué)變焦能力。

　　其中，透鏡負(fù)責(zé)縮放，通過鏡片切換正常視野和放大后的視角。透鏡由幾個同軸部分組成，光線穿透過中間的區(qū)域提供正常視力，而特殊設(shè)計的透鏡邊緣反射光線并放大目標(biāo)。

　　它的工作原理是在透鏡上添加或移除一個偏振濾光器。有濾光器時，光線穿過透鏡正常區(qū)域;無濾光器時，光線穿過放大區(qū)域。

　　據(jù)張家森介紹，目前的光學(xué)器件要達(dá)到變焦的效果，一種是使用透鏡組合，比如，單反相機(jī)的變焦鏡頭就屬于這一類;另一種是通過液體變焦，而這種鏡頭主要被研究用于手機(jī)的拍照功能，因為手機(jī)鏡頭要求比較薄。

　　他同時表示，就相機(jī)而言，一般變焦鏡頭在變焦過程中會對成像有所影響，而定焦鏡頭相對于變焦機(jī)器的最大好處就是對焦速度快，成像質(zhì)量穩(wěn)定。不少擁有定焦鏡頭的數(shù)碼相機(jī)所拍攝的運動物體圖像清晰而穩(wěn)定，對焦非常準(zhǔn)確，畫面細(xì)膩，顆粒感非常輕微，測光也比較準(zhǔn)確。“因此，要提升變焦眼鏡的對比度和圖像質(zhì)量還是存在很大難度的。”

　　王樂今也表示，目前，臨床上還沒有成熟的外戴式的變焦眼鏡，更何況是可植入的。“如何選擇材料使鏡片最大限度地變薄;如何提供能量;控制系統(tǒng)是否能集成到如此薄的鏡片中，這一系列技術(shù)還極其不成熟。”他坦言。

　　該項研究的小組也對外表示，當(dāng)前，試驗用的材料相對于人眼來說也過于死板，圖像質(zhì)量也還無法保證，最重要的是，該眼鏡尚未在人眼上測試。

　　“事實上，對很多普通的近視或者遠(yuǎn)視患者來說，佩戴變焦眼鏡不僅是多此一舉，還可能損傷眼睛。”張家森告訴記者，“人的視力在一個較長的時間段內(nèi)是保持穩(wěn)定的，因此，并不需要頻繁改變焦距。而一旦人眼適應(yīng)了工具調(diào)節(jié)，自我調(diào)節(jié)能力就會減弱。”

　　王樂今還補充道：“對于散光的患者，變焦眼鏡更是起不到任何作用。”