突破液晶物理限制，陽明交大團隊設計首款自動變焦液晶眼鏡

同時有近視和老花眼的人，通常會配戴雙焦或多焦眼鏡以看清遠近物體，缺點是需主動調整頭部或視角。最近，陽明交通大學林怡欣特聘教授團隊開發出以電子方式切換眼鏡度數的梯度折射率液晶鏡片，使用者只需輕觸眼鏡鏡腳就能即時調整焦距，將視線切換至近物或遠物。

富蘭克林於 18 世紀發明雙焦眼鏡，至今一直是同時矯正遠近視力的重要工具，但配戴者需主動調整頭部或視角才能在不同距離看清物體。

50 年前，科學界提出液晶鏡片構想，透過電場控制液晶分子排列改變光線傳播速度，實現電子切換液晶鏡片度數，佩戴者可根據需求動態調節不同屈光度，用於遠、中、近距視覺。但液晶鏡片受限於液晶折射率變化、鏡片結構厚度等因素，一般研究主聚焦在「菲涅耳液晶鏡片（Fresnel LC lens）」，該種鏡片微結構、繞射、色差、波前不是連續可調，會造成非相干光下成像品質下降，故無法真正應用於日常眼鏡。

相較之下，「梯度折射率液晶鏡片（Gradient index LC lens）」具連續可調的波前與焦距，並能透過電控方式修正像差與光軸，但先前由於缺乏「不需偏光片」的理論機制與實驗驗證，因此國際學界對其應用始終抱持保留態度。

直到最近，陽明交通大學林怡欣特聘教授團隊攜手烏克蘭基輔大學、英國利茲大學、群創光電，首次釐清梯度折射率液晶鏡片在電場作用下的光學特性，詳細分析鏡片在不同度數切換的響應速度與色彩失真程度，突破液晶物理與化學本質上對梯度折射率型液晶鏡片的限制，成功設計並製造全球第一支使用電池供電、可電子調整度數的「梯度折射率液晶眼鏡」。

團隊解釋，這種鏡片能在電場作用下放大縮小，電場由鏡框內電池供電電子元件產生，換句話說眼鏡能自由調整遠近焦距，無須配戴者調整視角或者姿勢。

此類電子可調光學度數液晶眼鏡不僅可應用眼科醫療，也有望應用於擴增實境（AR）、虛擬實境（VR）頭戴裝置、人工智慧機器視覺，為未來光學科技帶來新契機。

團隊論文發表在《Physical Review Applied》期刊。

（首圖來源：國科會提供）

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(责任编辑：裘海正)