211service.com
Laveffekt flydende linse
Linser lavet af væske har interesseret forskere og ingeniører i årtier på grund af teknologiens evne til hurtigt at ændre form og brændvidde. Men traditionelle tilgange, som bruger en elektrisk strøm til at ændre overfladeformen på en væske, kræver meget strøm. Nu foreslår forskere ved Rensselaer Polytechnic Institute i Troy, NY, en type flydende linse - lavet af kun to dråber vand - der ændrer form, når den bombarderes med lydbølger. Brug af lyd kræver meget mindre strøm end tidligere metoder og kan med forbedringer i opløsning gøre objektivet attraktivt til brug i små overvågningskameraer og mobiltelefoner.
Dråbeoptik: Denne serie af billeder viser vanddråber i en hul tefloncylinder hvert fjerde millisekund. Vandets buede form danner en linse, som ændrer form og derfor brændvidde, når lydbølger påføres den ene side af cylinderen.
Med glas, plastik og andre hårde materialer er det umuligt hurtigt at ændre linsens form, og derfor at fokusere: For at justere brændvidden skal du fysisk flytte linsen. Ekstremt små kameraer og mange mobiltelefoner har simpelthen ikke plads nok til at give brugerne mulighed for at flytte en stiv linse den nødvendige afstand til en række brændvidder. En adaptiv flydende linse gør det dog muligt for små kameraer at fokusere uden behov for ekstra plads. Væsker er et yndet materiale at arbejde med, når du vil ændre formen på en linse, siger Amir Hirsa , professor i maskin- og rumfartsteknik ved Rensselaer og ledende forsker på projektet.
Forskernes linsesystem, beskrevet i oktobers Naturfotonik , er sammensat af en tefloncylinder mindre end to millimeter i diameter. Cylinderen er overfyldt med vand, så dråberne buler ud på hver side. En højttaler er tilsluttet til den ene side af cylinderen, som er i et trykfølsomt kammer. Forskerne pumpede lyd på mellem 50 og 160 hertz ind i kammeret, hvilket ændrede formen på dråbens overflade.
To virksomheder, Philips og Varioptisk , som er baseret i Frankrig, har udviklet produkter, der bruger et alternativt væske-linsesystem. Begge bruger to forskellige væsker, der er i kontakt med hinanden, hvilket skaber en billedlinse ved grænsefladen. I en proces kaldet elektrobefugtning ændres formen af grænsefladen, når en elektrisk strøm påføres den, hvilket ændrer overfladespændingen af begge væsker.
Fordelen ved hans nye tilgang, siger Hirsa, er, at det kræver meget mindre strøm. Han siger, at elektrobefugtning kræver et elektrisk potentiale på ti til hundrede volt, der kræves for at justere den konventionelle væskelinse. Derimod kræves der kun et lille potentiale på et par millivolt for at drive hans design med to dråber.
At finde fokus: Disse tre billeder blev taget fra venstre mod højre efter 0,007, 0,020 og 0,033 sekunder. Linsens brændpunkt ændrer sig, efterhånden som lydbølgerne ændrer formen på dråben. Forskerne foreslår, at et kamera, der bruger denne flydende linse, kan tage snesevis af billeder med et tryk på en knap og lade software sortere det, der er mest i fokus.
I test var Hirsas flydende linse-kamera i stand til at tage 250 billeder i sekundet i forskellige brændvidder. Han forestiller sig et kamera, der øjeblikkeligt kunne optage snesevis af billeder med forskellige brændvidder, og derefter bruge simpel billedanalysesoftware til at bestemme det mest i fokus billede. Sig, at du fanger 60 billeder i sekundet, siger han. Tag bare den, der er skarpest.
Stein Kuiper, Philips-forskeren, der udviklede elektrobefugtningsteknikken, bemærker, at forskernes ideer virker originale, men han ser ulemper ved tilgangen. Da objektivet er i konstant bevægelse, betyder det, at en betydelig mængde lys går tabt, da objektet det meste af tiden er ude af fokus.
Derudover er disse tidlige resultater ikke i høj opløsning, bemærker Yuhwa lo , professor i elektroteknik ved University of California, San Diego. Selv low-end-kameraerne har et ret strengt opløsningskrav, siger han. Han siger dog, at objektivet på dette tidspunkt kunne være godt til andre optiske applikationer, såsom blot at fokusere lysstråler i stedet for at tage billeder af høj kvalitet.
Hirsa siger, at hans team søger at forbedre opløsningen, muligvis med forskellige typer væske, såsom dem, der ændrer form som reaktion på magnetiske felter. Han undersøger også muligheden for at arbejde med elektronikproducenter og siger, at Samsung har udtrykt interesse for objektivet.