211service.com
Soczewki Płynu
Nie oczekujemy wiele od aparatu w telefonie komórkowym. Po pierwsze, tylko nieliczne telefony z aparatami mają system obiektywów zdolny do automatycznego ustawiania ostrości na obiektach znajdujących się w różnych odległościach, co powoduje wiele rozmytych ujęć.
Ale może istnieć rozwiązanie problemu ostrości telefonu z aparatem – i takie, które może znaleźć zastosowanie również w innych urządzeniach. Saman Dharmatilleke, Isabel Rodriguez i współpracownicy z Instytut Badań i Inżynierii Materiałowej w Singapurze zaproponowali zastąpienie nieruchomego plastikowego obiektywu w większości telefonów z aparatem kroplą płynu, na przykład wody, która może być ustawiana automatycznie poprzez zmianę nacisku wywieranego na kroplę. Soczewka zespołu nie ma ruchomych części, dzięki czemu jest wytrzymała i zużywa tylko minimalną ilość energii elektrycznej, więc nie zużywa baterii telefonu komórkowego.
[ Kliknij tutaj, aby wyświetlić obrazy płynnej soczewki.]
Dodatkowo właściwości optyczne cieczy mogą być lepsze niż w przypadku standardowego materiału soczewki. Woda jest bardziej przezroczysta dla światła niż szkło czy plastik, mówi Rodriguez. Woda nie daje się zarysować iw zasadzie jest wolna od wad.
Technologia, która pojawiła się online w 26 stycznia numerze Stosowane litery fizyki , opiera się na fakcie, że kropla cieczy o wysokim napięciu powierzchniowym ma naturalną krzywiznę podobną do konwencjonalnej soczewki. Kiedy kropla zostanie umieszczona w małej studni i przyłożona do niej ciśnienie, krzywizna kropli się zmienia; większy nacisk zwiększa krzywiznę, a mniejszy spłaszcza spadek. Wraz ze zmianą krzywizny zmienia się ogniskowa obiektywu, umożliwiając uchwycenie wyraźnego obrazu z różnych odległości. W większości aparatów funkcja autofokusa mechanicznie przesuwa solidny obiektyw do przodu lub do tyłu w celu dostosowania ogniskowej. Ale w aparacie z płynnym obiektywem kropla pozostaje na swoim miejscu i zmienia się tylko jej krzywizna.
Naukowcy przetestowali różne rozmiary kropel, od 100 mikronów do 3 milimetrów: wszystkie reagowały na zmiany ciśnienia w ciągu milisekund. Oczywiście im większy obiektyw, tym więcej światła zbiera, a więcej światła daje lepsze zdjęcia. Ale kiedy kropla staje się zbyt duża, trudniej jest utrzymać stabilność. Do dwóch milimetrów obiektyw pozostaje idealnie w aperturze dzięki napięciu powierzchniowemu, mówi Rodriguez. Trzeba bardzo mocno nim potrząsnąć, żeby się wyprowadziło. Podejrzewa, że soczewki o średnicy od jednego do dwóch milimetrów są idealne dla większości zminiaturyzowanych systemów obrazowania.
Chociaż ten zespół nie jest pierwszym, który używa płynu do soczewek, jako pierwsi dostosowuje ogniskową, po prostu naciskając. W 2004 roku firma Philips ogłosiła płynny system soczewek , przy użyciu techniki zwanej elektrozwilżaniem, która opiera się na wewnętrznej przewodności elektrycznej cieczy podobnych do wody. Dzięki tej technice prąd elektryczny jest przykładany do soczewki cieczy, zmieniając wiązania cząsteczek cieczy, zmieniając w ten sposób krzywiznę kropli. W styczniu francuska firma Varioptyka wprowadzony komórka zawiera elektrycznie zmienną soczewkę płynną, która wykorzystuje wersję elektrozwilżania, która, jak mówi Rodriguez, poprzedza projekt Philipsa.
Stein Kuiper, badacz firmy Philips, który opracował technikę elektrozwilżania dla płynnych soczewek swojej firmy, dostrzega zalety stosowania ciśnienia. Właściwości elektryczne cieczy nie mają znaczenia, co pozwala na szerszy zakres cieczy, a tym samym właściwości optyczne i mechaniczne soczewki. Dodatkowo, jak mówi Kuiper, napięcie wymagane do zmiany ciśnienia w systemie soczewek ciekłych może być mniejsze niż wymagane w systemie wykorzystującym elektrozwilżanie. Z tych powodów, mówi, Philips stworzył prawa własności intelektualnej do obu typów soczewek.
Obecnie Dharmatilleke i jego zespół nawiązali współpracę z lokalną firmą, aby dostroić i wyprodukować swój system soczewek płynnych, i poszukują komercjalizacji tej technologii. Jak zauważa Rodriguez, zastosowania tych obiektywów wykraczają poza telefony z aparatami, na kamery internetowe i przenośne urządzenia medyczne.
Zdjęcia dzięki uprzejmości Isabel Rodriguez z Instytut Badań i Inżynierii Materiałowej .