IT формат электронный журнал
changemoney.me
«    Ноябрь 2017    »
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
 

Жидкостный объектив

Сама идея жидкостной линзы не нова, и различные жидкости уже давно применяются в качестве линз не только в научных лабораториях, но и в промышленном производстве. Однако решений потребительского уровня до недавнего времени никто не предлагал. Уже много лет ведутся разработки по созданию объектива с жидкостной линзой. Технология, применяющаяся в жидкостных объективах, создана благодаря пятнадцатилетней научной работе группы французских ученых в Университете Джозефа Фурье (Universitu Joseph Fourier) и в Университете Лиона (Ecole Normale Supurieure de Lyon).

 

Работа необычного объектива основана на эффекте «электросмачивания» (electrowetting phenomenon), который проиллюстрирован на схеме.

alt

В 2004 г. специалистами компании Royal Philips Electronics, уже была создана жидкая линза, способная изменять фокусное расстояние посредством преобразования собственной формы. В ее основе лежит строение глаза человека. Линза состоит из двух несмешивающихся жидкостей — проводящей электричество (на водной основе) и непроводящей (на жировой основе). Она помещена в цилиндр, торцы которого заглушены прозрачным герметиком. Изнутри трубка и одна из заглушек покрыты водоотталкивающим составом, благодаря чему водная компонента принимает сферическую форму, т.е. становится линзой. С помощью электрического тока изменяется форма сферы и, следовательно, кривизна линзы. Достоинства такой оптики — в отсутствии механики, поскольку при этом повышаются надежность устройства и качество снимков, а также уменьшается размер объектива.

Исследовательская группа Университета Центральной Флориды (UCF) во главе с профессорами оптики Шин-Цоном By (Shin-Tson Wu) и Хонгвеном Реном (Hongwen Ren) так же занималась разработкой и созданием адаптивного зум-объектива. Преимущества новой технологии очевидны. Размеры объективов на основе адаптивной оптики значительно меньше традиционных оптических. Кроме того, система адаптивных линз регулирует фокусное расстояние почти мгновенно, не перемещая линзы, в то время как в обычных объективах — трансфокаторах — для настройки фокусного расстояния необходимо механически менять положение оптических линз.

Исследовательская группа из UCF разработала два метода изготовления адаптивных линз. Первый подход основан на способности слоя жидких кристаллов - под действием электрического поля изменять коэффициент преломления. Исследователи регулируют коэффициент преломления, увеличивая или уменьшая напряженность концентрического электрического поля заданной формы. Примечательно, что уже небольшое напряжение, приложенное к прозрачному электроду, изменяет фокусное расстояние линзы. Этот факт делает данную технологию выгодной для производителей. Для камер сотовых телефонов требуется изменение фокусного расстояния в три раза, при этом низкое напряжение позволит экономно расходовать заряд батареи.

Второй подход имитирует работу человеческого глаза. Данный способ основан на использовании прозрачной жидкости (воды или масла), заключенной между прозрачной гибкой мембраной и плоским стеклянным основанием. Когда крошечный сервомотор сжимает круглую крышку, которая действует как ирисовая диафрагма, мембрана становится более выпуклой, изменяя, тем самым, фокусное расстояние жидкой линзы.

alt

Фирма Holochip, расположенная в городах Альбукерке и Сан-Франциско, заключила лицензионное соглашение с исследовательской группой из UCF на использование пяти из ее патентованных технологий. Компания надеется внедрить технологию адаптивных объективов (их апертура может составлять всего 1 мм) в товарную продукцию в течение ближайших нескольких лет.

В адаптивной линзе используется выпуклый электрод, который создает электрическое поле с напряженностью, меняющейся от центра к краям. Светопреломляющие жидкие кристаллы реагируют на изменение электрического поля, делая возможным изменение фокусного расстояния.

На основе вышеописанных технологий, создан миниатюрный жидкостный высокоскоростной объектив. Новая миниатюрная технология фиксации изображения позволяет создавать более чувствительные и менее зависимые от внешнего воздействия цифровые камеры.

Исследователи Ренсселерского политехнического института (Rensselaer Polytechnic Institute) разработали и испытали адаптирующиеся жидкие объективы, которые способны фиксировать 250 изображений в секунду и требуют значительно меньше энергии для работы, чем другие современные технологии.

Линза объектива состоит из пары капель воды, которые вибрируют вперёд-назад под воздействием звука высокой частоты. Вибрация капель изменяет фокусировку и направленность объектива. С помощью специального программного обеспечения, позволяющего автоматически фокусироваться на объектах, находящихся в кадре, и компенсирующего небольшие отклонения, пользователи могут создавать высококачественные снимки лёгкой и дешёвой миниатюрной камерой.

"Объективом легко манипулировать, причём для работы ему требуется совсем немного энергии, и он почти всегда сфокусирован - независимо от того, близко или далеко находится объект съёмки," - говорит профессор Ренселлерского политехнического института, руководитель проекта Амир X. Хиса (Amir Н. Hirsa). - "Нет необходимости в высоком напряжении или другом экзотическом способе активации, это означает, что новый объектив может быть встроен практически в любое устройство."

Обычно фокусировка жидкостных линз требует изменения размера и формы контактной площадки. В объективе, разработанном под руководством Хиса, вода находится в постоянном контакте с управляющей поверхностью, и манипуляции требуют меньше времени и меньше энергии. В нём капли воды попарно помещены в цилиндрические отверстия. Под воздействием звука определённой частоты капли воды начинают вибрировать и с большой скоростью двигаться туда-сюда внутри отверстия. Изменяя частоту звука, можно управлять этим движением. При прохождении света через эти капельки устройство превращается в миниатюрную камеру. При перемещении капель внутри цилиндра объектив фокусируется и дефокусируется, камера делает множество снимков, и программное обеспечение автоматически выбирает сфокусированные кадры. Так как съёмка ведётся с высокой частотой, пользователь может получить до 250 качественных сфокусированных кадров в секунду, при колебаниях капель с частотой 100000 раз в секунду.

Разработчики считают, что новый объектив будет использоваться в камерах для сотовых телефонов, системах видеонаблюдения и летающих микрошпионах.

Не трудно догадаться, что после сотовых телефонов, систем видеонаблюдения... последует совершенствование технологии и применение жидкостных объективов в профессиональной фото, видео технике, также как когда-то зум-объективы пришли на смену объективам с постоянным фокусным расстоянием. Стоит заметить, что объективы с фиксированным фокусным расстоянием («фиксы») и сегодня чрезвычайно популярны у требовательных фотографов: в отличие от "зумов", они только в силу своей конструкции отличаются большей надёжностью, минимумом геометрических искажений, а также высокой светосилой.

Новая технология «обещает» по всем параметрам перещеголять все существующие доныне технологии.

 

alexryg

alexryg@ukrpost.net

 
Обсудить на форуме
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
  • 0
 (голосов: 0)
Комментарии (0)  Распечатать
Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.









Электронный журнал ITФормат 2006-2010 ©
Редакция          Реклама у нас
Windows 2012 скидка !
Dr. web
Моментальный обмен WebMoney WMR WMZ WME WMU WMB