Wat is Liquid Lens Technology?

Harry Flores 01-06-2023
Harry Flores

Jierren lyn easke it meitsjen fan heechweardige, yn-fokusfoto's djoere high-end kamera's mei like djoere en kwetsbere lenzen. Mar dat wie net genôch. Jo hiene ek de feardigens en know-how nedich om dat bulte gear yn fokus te bringen op jo ûnderwerp. As jo ​​​​ûnderwerp bewege, waard jo fokus ferneatige, en jo moasten it hiele apparaat opnij fokusje.

Om't kamera's binne ferbettere en in hieltyd mear oanwêzich diel fan ús libben wurden binne, binne se makliker wurden te brûken en autofocus hat de kamerawrâld oernommen. Mar jo binne noch altyd beheind troch de foarm en fokale lingte fan jo lens. Profesjonele fotografen drage noch hieltyd meardere lenzen mei ferskillende brânpuntslangen om bylden fan tichterby as fierdere objekten te fangen. Tillefoans hawwe meardere sets fan linzen om itselde effekt te berikken.

Mar wat as nije technology it mooglik meitsje kin om meardere fokaallengten en lensfoarmen fan ien lins te krijen? No, mei floeibere linzen kinne jo dat krekt dwaan.

Mechanical Lenses vs Liquid Lenses

Floeibere lenzen binne unyk yn dat d'r gjin meganyske dielen yn binne. Yn in meganyske lens opset wurde glêzen linzen tichterby of fierder fan 'e kamerasensor ferpleatst om ferskate fokale lingten te berikken. Dit sil it sichtfjild drastysk feroarje en de ôfstân dy't de kamera liket te wêzen fan it ûnderwerp.

By koartere fokale lingten krije jo in heul breed sichtfjild en sil de ôfbyldingit ferfangen fan de meganyske linzen wêr't wy yn 'e rin fan' e jierren oan wend binne.

Sjoch ek: 7 Soarten Blackbirds yn Ohio (mei foto's)
  • Jo kinne ek leuk fine: META Augmented Reality Glasses: A Look into The Future

Finale gedachten

Flüssige linzen binne de takomst fan byldtechnology. Mei't kamera's in deistich diel fan ús libben wurde, hat de fraach nei ferbetteringen yn 'e technology brûkt om se te bouwen resultearre yn hieltyd lytsere kamera's mei kontinu groeiende mooglikheden. Mar meganyske dielen kinne allinich sa lyts makke wurde, en om meardere fokale lingten fan ien lins te berikken binne tefolle bewegende dielen nedich mei tradisjonele lenstechnology.

As floeibere linzen gewoaner wurde, sille bedriuwen lykas Varioptic trochgean mei wurkjen meitsje se lytser en mear by steat. Meikoarten sille jo wierskynlik in floeibere lens yn jo bûse drage, binnen in smartphone. De measte minsken realisearje it miskien net iens as it bart, mar as de mooglikheden fan jo smartphone-kamera in hommelse sprong foarút meitsje, sille jo witte dat it leeftyd fan floeibere linzen oankaam is.

Yn oar nijs, hjir binne guon fan 'e apparatuer dy't wy koartlyn besjoen hawwe:

  • Wat is ús favorite pear ferrekter foar it jild?
  • In ferliking fan kompakte spottingscopes: hokker is it bêste?
lykje útzoomd te wêzen. Mei langere brânpuntslinen sille jo in folle smeller sichtfjild hawwe en in ôfbylding dy't ynzoomd is. Om ferskate brânpuntslinen te berikken, moatte jo in zoomlens brûke wêrmei jo de lens tichter by of fierder fan de byldsensor kinne ferpleatse, of jo moatte oerstappe nei in oare lens mei in oare brânpuntslingte.

Wat sa bysûnder is oan floeibere lenzen is dat se fan foarm feroarje kinne en har brânpuntslingte drastysk feroarje sûnder meganyske dielen. Noch better, dit kin dien wurde yn mar millisekonden - sa fluch dat jo it net iens sille merken. Yn teory betsjut dit dat jo meardere lenzen fan ferskillende brânpuntslingten ferfange kinne troch ien floeibere lens.

Om't de floeibere lens syn ôfstân net hoecht te feroarjen relatyf oan de byldsensor om syn brânpuntslingte te feroarjen, kin it ek wêze makke folle lytser dan de bulte meganyske linzen dy't wy wend binne. Mar krekt hoe feroaret in floeibere lens syn foarm en feroaret syn fokale lingte?

Hoe wurkje floeibere lenzen?

Hoe floeibere linzen wurkje

De snelheid wêrop in floeibere lens syn foarm kin feroarje kin lykje as magy, mar it is eins heul wittenskiplik. As in drip flüssigens op in hydrofobe oerflak pleatst wurdt (iets dat floeistoffen ôfwiist), dan sille de molekulen yn 'e flüssigens byinoar ferbine en in kraal foarmje, om't se ôfstutsen wurde troch de hydrofobe aard fan it oerflak.

Wannear in elektrysk fjild wurdt tapast oandy floeistof en in oar geleidend materiaal lykas aluminium dat oan 'e tsjinoerstelde kant fan' e hydrofobe barriêre is, wurdt de floeistof elektrostatysk oanlutsen nei it aluminium. De molekulen dy't de flüssigens foarmje, sille ferspriede as se besykje it aluminium te berikken, wêrtroch't de wetterdruppel drastysk fan foarm feroaret. Dit proses wurdt electrowetting neamd, en it is de basis fan floeibere lenstechnology.

Hoe sterker it elektryske fjild dat tapast wurdt, hoe mear de floeistof oanlutsen is nei it liedende materiaal. Dit betsjut dat it wetter fierder sil fersprieden as it hurder besiket om it liedende materiaal oer de barriêre te berikken. Troch de gebrûkte hoemannichten elektrisiteit te feroarjen, kin de floeistof twongen wurde om in protte foarmen oan te nimmen. As dy floeistof brûkt wurdt as in lens, dan hawwe de ferskillende foarmen dy't it feroaret yn elk in oare brânpuntslingte dy't it byld dat de sensor opnimt drastysk feroarje kin.

Electrowetting tapasse op kameralenzen

It konsept fan electrowetting waard earst besprutsen werom yn de lette 1800s. It waard doe letter yn 'e midden en lette 1900's nochris bestudearre, mar it wie pas yn 1993 dat in isolearjende laach (it hydrofobe materiaal) tusken it liedende metaal en de floeistof pleatst waard. Technysk wurdt dit electrowetting-on-dielectric (EWOD) neamd, mar it kin noch wol oantsjut wurde as electrowetting.

Sjoch ek: 10 Best Night Vision Monoculars

De earste persoan dy't de isolearjende laach taheakketwie Bruno Berge, en hy is pionier yn it brûken fan dizze technology yn floeibere linzen. Nei it ûntdekken fan dizze technology, stifte Berge it bedriuw Varioptic yn 2002 en begûn it meitsjen fan de earste floeibere lenzen foar kamera's.

Foar in kamera-lens moasten wat feroarings makke wurde mei elektrowetting dy't leefber wêze soene foar it meitsjen fan bylden. De foarm-feroarjende flüssigens waard ophongen yn in oare floeistof dy't it ôfwike soe, fergelykber mei hoe't oalje en wetter inoar ôfstjitte. De conductive metaal is om it lichem fan 'e lens, mei glês oan beide kanten te hâlden de floeistoffen yn. De hydrofobe isolator covers it metaal sadat jo kinne meitsje deselde reaksjes as foarhinne. Dat betsjut dat de suspende floeistof no oan alle kanten ôfstutsen wurdt troch de wjerstânsfloeistof en de hydrofobe isolaasjelaach. Oan alle kanten ôfwiisd, wurdt de liedende floeistof twongen om foarm te hâlden, sels it negearjen fan de effekten fan swiertekrêft. Mei dizze foarútgong waard de technology brûkber yn kamera's.

Foardielen fan Liquid Lenses

No't wy besprutsen hawwe hoe't floeibere lenzen wurkje, kinne jo jo ôffreegje as se alle muoite wurdich binne dy't gie yn it foarmjen fan de technology. Varioptyske floeibere lenzen jouwe nochal wat foardielen boppe de meganyske lenzen dy't wy allegear kenne, dus lit ús dûke yn guon fan dy foardielen.

Meardere fokale lingten yn ien lens

Wy hawwe al oanrekke op focal lingte, en it is ien fan de gruttefoardielen fan floeibere linzen. Tradisjoneel, as jo meardere fokale lingten fan deselde lens woene, hawwe jo in zoomlens nedich dy't de lens binnen koe meganysk ferpleatse. Dit resultearre yn volumineuze en swiere linzen dy't tige kostber en kwetsber binne.

Flüssige linzen kinne meardere fokale lingten leverje sûnder bewegende dielen troch in lyts bedrach fan elektryske stroom oan 'e lens yn te fieren. Dit betsjut dat linzen folle lytser wêze kinne, mar dochs ôfbyldings leverje mei drastysk ferskillende sichtfjilden en zoomnivo's.

Feroarje Focus en Focal Length yn Millisekonden

Wylst it feroarjen fan brânpuntslinen geweldich is, wat is it meast yndrukwekkend oer hoe't in floeibere lens it docht is de ongelooflijke snelheid wêrop de feroaring plakfynt. Mei in zoomlens moatte jo wachtsje op motors om de lens te ferpleatsen of sels te ferpleatsen troch in ring oan 'e bûtenkant fan in lens te draaien. Dit duorret mear tiid. Mar mei in floeibere lens is de feroaring hast daliks, wêrby't mar in pear millisekonden nedich binne om in folslein oare ôfbylding te krijen. Hjirmei kin in floeibere lens ek rap in dúdlike fokus krije op ûnderwerpen dy't ferskate ôfstannen fuort binne.

In floeibere lens kin in rjochte foto meitsje fan in tichtby ûnderwerp, en in fraksje fan in sekonde letter in likefolle goed-fokusearre byld fan in fier ûnderwerp.

Gjin meganyske dielen te skea

Varioptic floeibere linzen hawwe gjin bewegende dielen en gjin meganyske dielen. Dit betsjut dat der in protte isminder binnen dat kin wurde skansearre. It resultaat is in robúste lens dy't net mear sa kwetsber is as de lenzen wêr't wy allegear wend binne. As jo ​​in djoere high-end lens falle, hawwe jo wierskynlik ûnomkearbere skea feroarsake. Tradysjonele linzen hawwe safolle dielen dy't kin wurde knocked út plak, en de minste fariaasje kin ruine de lens permanint as de ôfbylding sil net mear rjochtsje goed. Mar mei in floeibere lens fan Varioptic binne d'r gjin bewegende of meganyske dielen om te beskeadigjen. Dit resultearret yn skokbestindige linzen, dus as se falle wurde, betsjuttet it net it ein fan har brûkbere libben.

Excellent Lifespan

Mechanyske systemen drage út. Elkenien wit it. Hjirtroch hawwe meganyske linzen in bepaalde ferwachte lifespan fan hoefolle kearen se kinne fytse. Foar in yndustrieel gebrûk kamera yn in automatisearre fabryk dy't miljoenen kearen fytst, duorje tradisjonele linzen mar in pear wiken foardat se begjinne te dragen. Flüssige linzen hawwe in folle langere libbensdoer, om't se gjin meganyske dielen hawwe om min te gean. Dit betsjut dat se hûnderten miljoenen syklussen kinne útfiere sûnder skea te wurden of te begjinnen te brekken.

Folle lytser as tradisjonele lenzen

Om meardere fokuspunten yn ien lens te krijen, hiene zoomlenzen te groeien ta in ûnrêstige grutte. Se stekke wei út foar de kamera en drage in signifikant bedrach fan gewicht by. Al dizze keamer is nedich sa datit glês fan binnen kin tichter by en fierder fan de sensor ferpleatst wurde om de brânpuntslingte te feroarjen. Mar om't in floeibere lins fokale lingten feroarje kin sûnder bewegende dielen, kin de totale lensgrutte in fraksje wêze fan 'e grutte linzen dy't op it stuit de merk dominearje.

Ferbettere ôfbyldingsstabilisaasje

Profesjoneel Fotografen drage faak omslachtige tripods om har kamera's fêst te hâlden en it skodzjen fan minsklike hannen te negearjen. Hoe stabyl jo ek binne, in kamera sil de lytse bewegingen fan jo hannen opnimme. Dit kin feroarsaakje dat ôfbyldings unfocused en wazig ferskine, sels as de fokus dea wie. Mar floeibere linzen kinne dizze beweging tsjinwicht meitsje en stabile bylden leverje nettsjinsteande minsklike flater. Dit kin in nije wrâld fan handheld fotografy ynliede wêr't tripods ferâldere wurde.

Focusing ticht by

Tradysjonele linzen binne beheind yn hoe ticht se by in ûnderwerp wêze kinne en noch yn fokus bliuwe. Mar floeibere linzen kinne fokusje op ekstreem tichte ôfstannen. Dit makket se tige nuttich foar it medyske fjild wêr't kamera's yn it lichem kinne wurde ynfoege en d'r net folle romte is foar de lens om fokusôfstân te hawwen.

Enerzjy effisjint

Flüssige linzen brûke allinich in lyts bytsje elektrisiteit om har foarm en fokale lingte te feroarjen. Meganyske linzen brûke in protte kearen mear macht foar in make oanpassingen, benammen as it wurdt regele troch inmotor.

Wêr wurde no floeibere lenzen brûkt?

Fanwegen har ongelooflijk snelle fokustiid en har fermogen om hûnderten miljoenen syklusen te oerlibjen, wiene floeibere lenzen earst yntrodusearre foar yndustriële tapassingen. Automatisearre produksjeapparatuer moat fluch fokusje op items fan ferskate grutte en it elke wike miljoenen kearen dwaan. Dizze floeibere lenzen kinne in protte jierren fan dit konstante fytsen oerlibje, wylst tradisjonele meganyske lenzen typysk yn mar in pear moannen of sels wiken mislearre. Dit besparret fabrikanten tiid en jild troch it eliminearjen fan de needsaak om mislearre linzen te ferfangen.

Barcodescanners brûke al in skoft floeibere linzen. Se moatte har fluch rjochtsje op barcodes fan ferskate ôfstannen. Flüssige linzen meitsje dit maklik, om't se hast direkt op elke ôfstân fan it doel opnij fokusje kinne.

Tanksje har tichtfokusearjende kapasiteiten en lege enerzjyferbrûk, hawwe floeibere linzen har wei makke yn it medyske fjild. Laparoskopyske kamera's brûke floeibere lenzen dy't kinne rjochtsje op heul close-up ûnderwerpen. Se hawwe direkte fokus nedich binnen it lichem, sadat dokters en sjirurgen dúdlik kinne sjen wat der bart, en de tolerânsjes binne heul strak. Trijedimensjonale mikroskopen binne ek begûn mei it yntegrearjen fan dizze technology foar in poerbêste fokus op ûnderwerpen fan ferskate grutte.

Flüssige linzen wurde ek brûkt mei lasers, om't se de omlieding kinne omliedebeam yn in protte rjochtingen sûnder beweging. Dit hâldt de laser stabyl, mar lit de brûker it rjochtsje wêr't se nedich binne.

Future Applications for Liquid Lens Technology

Flüssige linzen meitsje har wei yn konsumintekamera's, mar dit is in frij resinte ûntwikkeling. De technology waard lykwols yn 't earstoan útfûn yn 2002 troch Varioptic. Sels sa fier werom as 2005 wurke Samsung mei Varioptic om de technology yn smartphone-kamera's yn te fieren.

Smartphones binne in perfekt platfoarm foar dizze technology, om't se sa'n beheinde romte hawwe. Tsjintwurdich implementearje dizze tillefoans hieltyd mear aparte linzen om brûkers krêftige kamera's te leverjen. Mar dy linzen nimme in soad romte yn 'e tillefoan, en wy hawwe noch gjin goede optyske zoomtechnology dy't yn dizze apparaten passe kinne. Mar flüssige linzen, lykas dejingen dy't Varioptic makket, kinne ongelooflijke zoommooglikheden leverje yn in pakket dat lyts genôch is om yn ús moderne smartphones te passen.

Varioptic hat oant no ta mear as 2 miljoen floeibere linzen ferkocht. Mei safolle fan har op 'e merke, wurdt de technology beskikber yn mear konsumint-rjochte foarmen. Eins wurde guon USB-kamera's no sels makke mei in floeibere lens, wêrtroch de technology foar it earst yn ús huzen bringe. Mar dit is mar it begjin. As de technology trochgiet te ferbetterjen en útwreidzje, sille wy wierskynlik begjinne te sjen dat it brûkt wurdt yn gewoane kamera's, sels

Harry Flores

Harry Flores is in ferneamde skriuwer en hertstochtlike fûgels dy't ûntelbere oeren hat bestege oan it ferkennen fan de wrâld fan optyk en fûgelwachten. Opgroeid oan 'e râne fan in lytse stêd yn' e Pazifyske Noardwesten, ûntwikkele Harry in djippe fassinaasje foar de natuerlike wrâld, en dizze fassinaasje waard allinich yntinsiver doe't hy it bûtenlân op himsels begon te ferkennen.Nei it foltôgjen fan syn oplieding begon Harry te wurkjen foar in organisaasje foar behâld fan wylde dieren, dy't him de kâns joech om fier en breed te reizgjen nei guon fan 'e meast ôfstân en eksoatyske lokaasjes op' e planeet om ferskate fûgelsoarten te studearjen en te dokumintearjen. It wie tidens dizze reizen dat hy de keunst en wittenskip fan 'e optika ûntduts, en hy waard fuortdaliks oansletten.Sûnt dy tiid hat Harry jierren bestege oan it bestudearjen en testen fan ferskate optyske apparatuer, ynklusyf verrekijkers, scopes en kamera's, om oare fûgels te helpen it measte út har ûnderfiningen te heljen. Syn blog, wijd oan alle dingen yn ferbân mei optyk en fûgels, is in skat oan ynformaasje dy't lêzers fan oer de hiele wrâld lûkt op syk nei mear te learen oer dizze fassinearjende ûnderwerpen.Mei tank oan syn grutte kennis en saakkundigens is Harry in respekteare stim wurden yn 'e optyk en fûgelmienskip, en syn advys en oanbefellings wurde rûnom socht troch begjinners en betûfte fûgels. As er net skriuwt of fûgelwacht, kin Harry meastentiids fûn wurdetinken oan syn gear of tiid trochbringe mei syn famylje en húsdieren thús.