با افزایش سن، بسیاری از افراد دچار مشکل پیرچشمی می‌شوند و دید نزدیک‌شان بدون کمک، وضوح خود را از دست می‌دهد. این مشکل باعث می‌شود آن‌ها مدام بین عینک مطالعه و عینک دید دور جابه‌جا شوند که تجربه‌ای خسته‌کننده است.
لنزهای دوکانونی؛ راهکار قدیمی برای مشکلی همیشگی
از قرن‌ها پیش لنزهای دوکانونی راه‌حلی برای این مشکل بوده‌اند. بنجامین فرانکلین در سال ۱۷۸۴ در نامه‌ای مشهور، عینک دوکانونی خود را توصیف کرده است و ایده اصلی از آن زمان تا امروز تغییر چندانی نکرده است.
تکنولوژی تازه از تایوان
تازه‌ترین تلاش برای بهبود عینک‌های روزمره از سوی پروفسور یی هسین لین از دانشگاه ملی یانگ مینگ چیاو تونگ تایوان (NYCU) انجام شده است. تیم او عینکی با قابلیت تنظیم الکترونیکی ساخته‌اند که با یک لمس روی فریم، بین اصلاح دید نزدیک و دور جابه‌جا می‌شود.
چرا لنزهای دوکانونی باید تغییر کنند؟
لنزهای دوکانونی سنتی کاربر را مجبور می‌کنند برای پیدا کردن ناحیه دید مناسب، سر یا چشم خود را حرکت دهد. این جابه‌جایی مداوم می‌تواند باعث فشار گردن شود و انجام کارهایی که نیاز به تغییر سریع تمرکز دارند را دشوار کند.
کسانی که با قطعات کوچک در بالای میدان دید خود کار می‌کنند، مشکل دیگری دارند. بخش دید نزدیک در پایین لنز قرار دارد و این باعث می‌شود نقطه دید مناسب در جای مورد نیاز نباشد.
چگونه این لنزهای جدید کار می‌کنند؟
در قلب این نمونه اولیه، کریستال مایع (LC) قرار دارد. مولکول‌های این مواد با میدان‌های الکتریکی ضعیف دوباره آرایش می‌شوند و همین تغییر، نحوه خم شدن نور را در لنز تغییر می‌دهد.
تیم تحقیقاتی این تغییر را به پروفایلی به نام گرادیان شاخص شکست (GRIN) تبدیل کرده است. به جای یک شیشه خمیده، یک سلول مسطح ایجاد می‌شود که تغییر ضریب شکست را به طور یکنواخت در سطح لنز فراهم می‌کند.
آن‌ها همچنین طراحی اپتیکی را طوری انجام دادند که وابسته به قطبش نور نباشد. این موضوع برای حفظ وضوح دید در شرایط نوری متنوع اهمیت دارد.
«ما در اینجا عینک‌های برقی با قابلیت تغییر قدرت اپتیکی بر اساس لنزهای LC GRIN ارائه می‌دهیم» پروفسور لین می‌گوید. این دستگاه بدون قطعات متحرک و با مصرف انرژی کم، قدرت اپتیکی ایجاد می‌کند.
چه چیزی در نمونه اولیه دیده می‌شود؟
در حال حاضر ناحیه دید فعال حدود ۰٫۴ اینچ قطر دارد. این مقدار از یک لنز کامل کوچک‌تر است و نشان می‌دهد این پروژه هنوز در مراحل اولیه است اما پشتوانه علمی قوی دارد.
پژوهشگران نقشه پاسخ لنز در برابر تغییر ولتاژ و آرایش مولکول‌ها را ترسیم کردند و مدل‌سازی کردند که چگونه پدیده رنگین‌کمانی را به حداقل برسانند. این گام‌ها مسیر را برای تولید انبوه هموار می‌کند.
«این مفهوم از دهه ۱۹۷۰ وجود داشته است اما تاکنون هیچ‌کس نتوانسته آن را برای استفاده روزمره عملی کند» پروفسور لین می‌گوید. گروه او الکترونیک و فیزیک لنز را طوری طراحی کرده‌اند که زمان تغییر حالت کاهش یابد و کاربردی‌تر شود.
فریم عینک الکترودهای ظریف و باتری کوچکی را در خود پنهان کرده است. با یک لمس، الگوی میدان فعال شده و مولکول‌ها را به آرایش جدید هدایت می‌کند و قدرت اپتیکی تغییر می‌کند.
چه کسانی بیشترین بهره را خواهند برد؟
شغل‌هایی که نیازمند جابه‌جایی مداوم بین کارهای نزدیک و دور هستند، بیشترین سود را خواهند برد. مثلاً فردی را تصور کنید که باید علائم ظریفی روی یک برد را بررسی کند و سپس به سرعت به سمت دیگر اتاق نگاه کند.
گروه دیگری که بهره می‌برند، کسانی هستند که از اعوجاج لبه‌های لنزهای تدریجی (Progressive) ناراضی‌اند. میدان دید تمیز و قابل تغییر، از اثر «راهرو دید» جلوگیری می‌کند.
مقایسه با سایر عینک‌های متغیر
عینک‌های با فوکوس متغیر چیز جدیدی نیستند. عینک‌های ارزان‌قیمت با لنزهای پرشده از مایع که توسط جاشوا سیلور در دانشگاه آکسفورد توسعه یافتند، با پمپاژ مایع و تغییر انحنا تنظیم می‌شوند و به افراد زیادی در مناطق محروم کمک کرده‌اند.
سیستم‌های کریستال مایع متفاوت عمل می‌کنند. این لنزها با تغییر جهت مولکول‌ها داخل یک سلول نازک قدرت اپتیکی را تغییر می‌دهند، بنابراین هیچ سطح متحرکی وجود ندارد و مصرف انرژی پایین است.
بررسی‌های اخیر نشان داده‌اند که لنزهای LC می‌توانند فشرده و پایدار باشند و در عین حال فوکوس قابل تنظیم فراهم کنند. البته طراحی این لنزها چالش‌هایی مانند سرعت پاسخ‌دهی، دامنه قدرت اپتیکی و کیفیت تصویر دارد.
لنزهای LC GRIN به طور مستقیم روی کیفیت تصویر تمرکز دارند. پروفایل گرادیانی از بروز خطای پراش که در طراحی‌های قبلی مشکل‌ساز بود جلوگیری می‌کند و عملکردی نزدیک به شیشه استاندارد ارائه می‌دهد.
اهمیت این فناوری فراتر از مطالعه
بیشتر افراد در نهایت با کاهش دید نزدیک مرتبط با سن روبه‌رو می‌شوند. عینکی که بدون بخش‌بندی، اصلاح دید را تغییر دهد می‌تواند فشار گردن را کم کند و سرعت تغییر تمرکز را در کارهای روزمره افزایش دهد.
این فناوری همچنین در دنیای دیجیتال کاربرد دارد. ابزارهای پوشیدنی و هدست‌ها به اپتیک فشرده نیاز دارند که سریع فوکوس کنند و لنزی که تنها با ولتاژ تغییر قدرت دهد، گزینه‌ای ایده‌آل است.
چشم‌انداز تحقیقات آینده
طبق گزارش آزمایشگاهی دو چالش اصلی باقی مانده است: گسترش ناحیه دید فعال و تسریع زمان تثبیت فوکوس برای راحتی کاربر.
اکنون فیزیک این فناوری مشخص است و اجزای آن برای تولیدکنندگان نمایشگر آشنا هستند. اگر مهندسان بتوانند ناحیه دید را گسترش دهند و هزینه‌ها را پایین نگه دارند، عینک‌های با نسخه قابل تغییر می‌توانند از مرحله آزمایشگاهی به قفسه فروشگاه‌ها برسند.
منبع: این مطالعه در نشریه Physical Review Applied منتشر شده است.
شما دوست دارید عینک هوشمندتان با یک لمس تغییر فوکوس دهد؟ در بخش نظرات نظر خود را بنویسید و این مطلب را با دوستانتان به اشتراک بگذارید.
