211service.com
Kapalná čočka s nízkou spotřebou
Čočky vyrobené z kapaliny zajímají výzkumníky a inženýry po celá desetiletí kvůli schopnosti technologie rychle měnit tvar a ohniskovou vzdálenost. Ale tradiční přístupy, které využívají elektrický proud ke změně tvaru povrchu kapaliny, vyžadují hodně energie. Nyní vědci z Rensselaer Polytechnic Institute v Troy, NY, navrhují typ tekuté čočky – vyrobené pouze ze dvou kapek vody – která mění tvar, když je bombardována zvukovými vlnami. Použití zvuku vyžaduje mnohem méně energie než předchozí metody a díky zlepšení rozlišení by objektiv mohl být atraktivní pro použití v malých sledovacích kamerách a mobilních telefonech.
Kapkovitá optika: Tato série obrázků ukazuje kapičky vody v dutém teflonovém válci každé čtyři milisekundy. Zakřivený tvar vody tvoří čočku, která mění tvar, a tedy ohniskovou vzdálenost, když zvukové vlny působí na jednu stranu válce.
U skla, plastu a dalších tvrdých materiálů není možné rychle změnit tvar čočky, a tedy zaostřit: pro nastavení ohniskové vzdálenosti je třeba čočkou fyzicky pohnout. Extrémně malé fotoaparáty a mnoho mobilních telefonů prostě nemají dostatek prostoru, aby uživatelům umožnily posunout pevnou čočku na vzdálenost potřebnou pro řadu ohniskových vzdáleností. Adaptivní tekutá čočka však umožňuje malým fotoaparátům zaostřit, aniž by potřebovaly další prostor. Tekutiny jsou oblíbeným materiálem pro práci, když chcete změnit tvar čočky, říká Amir Hirsa , profesor mechanického a leteckého inženýrství na Rensselaer a vedoucí výzkumný pracovník projektu.
Systém čoček vědců, popsaný v říjnu Fotonika přírody , je složen z teflonového válečku o průměru menším než dva milimetry. Válec je přeplněný vodou, takže kapičky vyboulí na obou stranách. Reproduktor je připojen k jedné straně válce, který je v komoře citlivé na tlak. Vědci napumpovali do komory zvuk o frekvenci mezi 50 a 160 Hz, čímž změnili tvar povrchu kapky.
Dvě společnosti, Philips a Varioptické , která sídlí ve Francii, vyvinula produkty, které využívají alternativní systém tekutých čoček. Oba používají dvě různé kapaliny, které jsou ve vzájemném kontaktu, což vytváří zobrazovací čočku na rozhraní. V procesu zvaném elektrosmáčení se tvar rozhraní mění, když je na něj aplikován elektrický proud, čímž se mění povrchové napětí obou kapalin.
Výhoda jeho nového přístupu, říká Hirsa, spočívá v tom, že vyžaduje mnohem méně energie. Říká, že elektrosmáčení vyžaduje elektrický potenciál desítek až sta voltů, aby se upravila konvenční kapalinová čočka. Naproti tomu k pohonu jeho dvoukapkového designu je zapotřebí pouze malý potenciál několika milivoltů.
Hledání zaměření: Tyto tři snímky byly pořízeny zleva doprava po 0,007, 0,020 a 0,033 sekundách. Ohnisko čočky se mění, jak zvukové vlny mění tvar kapky. Výzkumníci naznačují, že fotoaparát využívající tuto tekutou čočku by mohl pořídit desítky snímků stisknutím tlačítka a nechat software roztřídit ten, který je nejvíce zaostřený.
V testech dokázal Hirsaův fotoaparát s tekutými čočkami pořídit 250 snímků za sekundu při různých ohniskových vzdálenostech. Představuje si kameru, která dokáže okamžitě zachytit desítky snímků s různými ohniskovými vzdálenostmi a poté pomocí jednoduchého softwaru pro analýzu obrazu určit obraz s nejvyšším zaostřením. Řekněme, že zachytíte 60 snímků za sekundu, říká. Stačí vzít ten, který je nejostřejší.
Stein Kuiper, výzkumník společnosti Philips, který vyvinul techniku elektrosmáčení, poznamenává, že nápady výzkumníků se zdají být originální, ale vidí v tomto přístupu nevýhody. Vzhledem k tomu, že se čočka neustále pohybuje, znamená to, že dochází ke ztrátě značného množství světla, protože objekt je většinu času rozostřený.
Navíc tyto první výsledky nemají vysoké rozlišení, poznamenává Yuhwa lo , profesor elektrotechniky na Kalifornské univerzitě v San Diegu. Dokonce i fotoaparáty nižší třídy mají docela přísné požadavky na rozlišení, říká. Říká však, že v této fázi by objektiv mohl být dobrý pro jiné optické aplikace, jako je pouhé zaostřování paprsků světla namísto pořizování vysoce kvalitních snímků.
Hirsa říká, že jeho tým se snaží zlepšit rozlišení, možná pomocí různých typů kapalin, jako jsou ty, které mění tvar v reakci na magnetická pole. Zkoumá také možnost spolupráce s výrobci elektroniky a říká, že Samsung o objektiv projevil zájem.