科学家已将称为超表面的超薄光学设备整合到隐形眼镜中，用来纠正红绿色盲新的可定制隐形眼镜可以提供一种方便舒适的方式来帮助各种症状色盲的人们。
研究小组成员以色列特拉维夫大学的莎伦·卡列波夫说："对于色盲患者来说，将红色与绿色区分开来的问题打断了简单的日常工作，例如确定香蕉是否成熟。我们的隐形眼镜使用基于纳米级金椭圆形的超表面来创建定制方案，使用紧凑和耐用的方法来解决这些视力缺陷。"
卡列波夫及其同事在《Optics Letters》中报道了这项成果。基于对色觉不足的模拟，他们的新型基于超表面的隐形眼镜可以恢复失去的色彩对比度，并将色彩感知度提高多达10倍。
基于超表面的隐形眼镜将对患有红绿色盲的人产生的改版。左边的图像是原始场景，中间的图像显示的是场景对患有红绿色盲的人的外观。右边的图像代表红绿色盲的人观察并用新隐形眼镜校正的场景。
研究人员称，隐形眼镜引入新型量身定制的功能具有可拓展性，可帮助其他形式的色觉不足甚至其他眼疾患者。先天性色盲多见于男性，且具有家族遗传倾向。这是一种由于负责检测绿光的感光体对与红色相关的光作出不正确感应的疾病。一百多年来，科学家们已经知道，可以通过减少对过度感知的色彩的检测来改善这种视觉问题，但是在舒适紧凑的设备中实现这种矫正一直是一项挑战。
基于这种矫正概念的眼镜目前在市场上是可以买到的，但是比隐形眼镜要大得多。他们所提议的超薄光学元件可以嵌入任何刚性隐形眼镜中，因此可以在单个隐形眼镜中治疗红绿色盲和其他视力障碍，例如屈光不正。
为了解决这个问题，研究人员转向超表面——人工制造的具有特定光学特性的薄膜。在过去的几十年中，科学家对由纳米金椭圆制成的超表面进行了广泛的研究，可以通过特殊的设计对通过它们的光产生影响。但是，研究人员需要一种特殊的方法来将平面上制成的超表面移植到隐形眼镜的曲面上。
他们开发了一种技术，可将超表面从最初的平面基底转移到其他表面，例如隐形眼镜。这种新的制造工艺也为将超表面嵌入其他非平面基底中打开了一扇新的大门。"
平面到曲面研究人员在这项新制造程序的每个步骤之后测试了超表面的光学响应，并获取了显微镜图像以仔细检查超表面的结构。他们的测量结果表明，超表面的光控制特性在转移到曲面后没有改变，表明该过程是成功的。
然后，研究人员在引入光学元件之前和之后，使用了标准的色彩感知模拟方法来量化红绿色盲的色彩感知。他们发现可以将感知系数提高到10倍，并且显示红绿色盲的视觉丧失基本上可以完全恢复。
尽管在隐形眼镜上市之前需要进行临床测试，但研究人员表示，制造商可以在隐形眼镜制造的成型阶段嵌入超表面，或将其热熔合到刚性隐形眼镜上。他们计划继续研究和改进超表面转换过程，并对其进行其他应用测试。
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
