Hai anos, para facer fotografías enfocadas e de alta calidade requirían cámaras de alta calidade caras con lentes igualmente caros e fráxiles. Pero iso non foi suficiente. Tamén necesitabas as habilidades e os coñecementos para enfocar ese material voluminoso no teu tema. Se o teu suxeito se movía, o teu foco arruinábase e tiveches que volver a enfocar todo o dispositivo.

A medida que as cámaras melloraron e convertéronse nunha parte cada vez máis presente das nosas vidas, fixéronse máis fáciles de usar e o enfoque automático apoderouse do mundo das cámaras. Pero aínda estás limitado pola forma e a distancia focal da túa lente. Os fotógrafos profesionais aínda levan varias lentes con diferentes distancias focales para capturar imaxes de obxectos máis próximos ou afastados. Os teléfonos móbiles teñen varios xogos de lentes para conseguir o mesmo efecto.

Pero, e se a nova tecnoloxía puidese facer posible obter varias distancias focais e formas de lentes a partir dunha única lente? Ben, con lentes líquidas, podes facelo precisamente.

Lentes mecánicas e lentes líquidas

As lentes líquidas son únicas porque non hai pezas mecánicas no seu interior. Nunha configuración de lentes mecánicas, as lentes de vidro móvense máis preto ou máis lonxe do sensor da cámara para acadar diferentes distancias focales. Isto alterará drasticamente o campo de visión e a distancia que parece estar a cámara do suxeito.

A distancias focales máis curtas, obterás un campo de visión moi amplo e a imaxesubstituíndo as lentes mecánicas ás que nos acostumbramos ao longo dos anos.

• Tamén che gusten: Gafas de realidade aumentada META: unha mirada ao futuro

Pensamentos finais

Os lentes líquidos son o futuro da tecnoloxía de imaxe. Dado que as cámaras se converten nunha parte diaria das nosas vidas, a demanda de melloras na tecnoloxía utilizada para crealas deu lugar a cámaras cada vez máis pequenas con capacidades en continuo crecemento. Pero as pezas mecánicas só se poden fabricar tan pequenas, e para conseguir varias distancias focales a partir dunha única lente require demasiadas pezas móbiles coa tecnoloxía tradicional de lentes.

A medida que as lentes líquidas se fan máis comúns, empresas como Varioptic seguirán traballando para facelos máis pequenos e capaces. En breve, probablemente levarás unha lente líquida no teu peto, dentro dun teléfono intelixente. Pode que a maioría da xente non se dea conta cando ocorre, pero cando as capacidades da cámara do teu smartphone dan un salto súbito cara adiante, saberás que chegou a era das lentes líquidas.

Noutras noticias, aquí tes algúns dos equipos que revisamos recentemente:

• Cal é o noso par de prismáticos favoritos polo diñeiro?
• Unha comparación de telescopios compactos: cal é o mellor?

O que teñen de especial as lentes líquidas é que poden cambiar de forma e alterar drasticamente a súa distancia focal sen pezas mecánicas. Aínda mellor, isto pódese facer en só milisegundos, tan rápido que nin sequera notarás que ocorre. En teoría, isto significa que pode substituír varias lentes de diferentes distancias focales por unha única lente líquida.

Dado que a lente líquida non necesita cambiar a súa distancia en relación ao sensor de imaxe para cambiar a súa distancia focal, tamén se pode feito moito máis pequeno que as voluminosas lentes mecánicas ás que estamos acostumados. Pero como cambia unha lente líquida a súa forma e a súa distancia focal?

Como funcionan as lentes líquidas?

Como funcionan as lentes líquidas

A velocidade á que unha lente líquida pode cambiar a súa forma pode parecer máxica, pero en realidade é moi científica. Se se coloca unha gota de líquido sobre unha superficie hidrófoba (algo que repele os líquidos), entón as moléculas do líquido uniranse e formarán unha perla xa que son repelidas pola natureza hidrófoba da superficie.

Cando aplícase un campo eléctricoese líquido e outro material condutor, como o aluminio, que está no lado oposto da barreira hidrófoba, o líquido é atraído electrostáticamente polo aluminio. As moléculas que forman o líquido estenderanse mentres intenten chegar ao aluminio, o que provocará que a pinga de auga cambie de forma drasticamente. Este proceso chámase electrohumectación e é a base da tecnoloxía de lentes líquidas.

Canto máis forte é o campo eléctrico que se aplica, máis atrae o líquido polo material condutor. Isto significa que a auga estenderase máis lonxe mentres se esforza máis por alcanzar o material condutor a través da barreira. Variando as cantidades de electricidade utilizada, o líquido pode verse obrigado a adoptar moitas formas. Se se usa ese líquido como lente, as diferentes formas que cambia en cada unha teñen unha distancia focal diferente que pode alterar drasticamente a imaxe que capta o sensor.

Aplicación de electrohumectación ás lentes da cámara

O concepto de electrohumectación foi discutido por primeira vez a finais do século XIX. Despois volveuse a estudar a mediados e finais dos anos 1900, pero non foi ata 1993 cando se colocou unha capa illante (o material hidrófobo) entre o metal condutor e o líquido. Tecnicamente, isto chámase electrohumectación sobre dieléctrico (EWOD), pero aínda se pode denominar electrohumectación.

A primeira persoa en engadir a capa illante.foi Bruno Berge, e foi pioneiro no uso desta tecnoloxía en lentes líquidas. Despois de descubrir esta tecnoloxía, Berge fundou a empresa Varioptic en 2002 e comezou a crear as primeiras lentes líquidas para cámaras.

Para unha lente de cámara, houbo que facer algúns cambios con electrohumectación que fose viable para tomar imaxes. O líquido que cambiaba de forma estaba suspendido noutro líquido que o repelería, de forma similar a como o aceite e a auga se repelen mutuamente. O metal condutor está ao redor do corpo da lente, con vidro a cada lado para manter os líquidos. O illante hidrófobo cobre o metal para que poidas crear as mesmas reaccións que antes. Isto significa que o líquido suspendido agora está a ser repelido por todos os lados polo líquido repelente e a capa illante hidrófoba. Repelido por todos os lados, o líquido condutor vese obrigado a manter a forma, incluso negando os efectos da gravidade. Con este avance, a tecnoloxía converteuse en utilizable nas cámaras.

Vantaxes das lentes líquidas

Agora que falamos de como funcionan as lentes líquidas, podes preguntarche. se valen todos os problemas que se deron para formar a tecnoloxía. As lentes líquidas variópticas presentan bastantes beneficios sobre as lentes mecánicas que todos coñecemos, así que imos mergullar nalgunhas desas vantaxes.

Múltiples distancias focales nunha única lente

Xa falamos da distancia focal, e é unha das grandesbeneficios das lentes líquidas. Tradicionalmente, se quería varias distancias focais da mesma lente, necesitaba unha lente de zoom que permitise que a lente no interior se movese mecánicamente. Isto deu como resultado lentes voluminosos e pesados ​​que son moi custosos e fráxiles.

As lentes líquidas poden proporcionar varias distancias focales sen pezas en movemento introducindo unha pequena cantidade de corrente eléctrica na lente. Isto significa que as lentes poden ser moito máis pequenas, pero aínda así proporcionan imaxes con campos de visión e niveis de zoom drasticamente diferentes.

Cambiar o foco e a lonxitude focal en milisegundos

Aínda que cambiar a distancia focal é xenial, o que é máis importante. impresionante sobre como fai unha lente líquida é a incrible velocidade á que se produce o cambio. Cun obxectivo con zoom, tes que esperar a que os motores movan a lente ou movela ti mesmo xirando un anel no exterior dunha lente. Isto leva máis tempo. Pero cunha lente líquida, o cambio é case instantáneo, requirindo só uns milisegundos para obter unha imaxe completamente diferente. Isto tamén permite que unha lente líquida consiga un enfoque claro rapidamente en suxeitos que están a diferentes distancias.

Unha lente líquida pode sacar unha imaxe enfocada dun suxeito próximo e, unha fracción de segundo despois, obter unha imaxe igual. imaxe ben enfocada dun suxeito distante.

Sen pezas mecánicas para danar

As lentes líquidas variópticas non teñen partes móbiles nin partes mecánicas. Isto significa que hai moitomenos dentro que se poidan danar. O resultado é unha lente robusta que xa non é tan fráxil como as lentes ás que todos nos acostumamos. Se deixas caer unha lente cara de gama alta, é probable que causes danos irreversibles. As lentes tradicionais teñen tantas partes que poden quedar fóra de lugar, e a máis mínima variación pode estragar a lente de forma permanente xa que a imaxe xa non se enfocará correctamente. Pero cunha lente líquida de Varioptic, non hai pezas móbiles ou mecánicas para danar. Isto dá como resultado lentes resistentes aos golpes, polo que se se caen, non significa o final da súa vida útil.

Excelente vida útil

Os sistemas mecánicos desgastan. Todo o mundo sábeo. Debido a isto, as lentes mecánicas teñen unha certa vida útil esperada de cantas veces poden circular. Para unha cámara de uso industrial nunha fábrica automatizada que fai ciclos millóns de veces, as lentes tradicionais só duran unhas poucas semanas antes de comezar a desgastarse. As lentes líquidas teñen unha vida útil moito máis longa porque non teñen pezas mecánicas para ir mal. Isto significa que poden realizar centos de millóns de ciclos sen dañarse nin comezar a romperse.

Moito máis pequenos que os obxectivos tradicionais

Para conseguir varios puntos focais nun único obxectivo, os lentes zoom tiñan para crecer a un tamaño indisciplinado. Quedan ben diante da cámara e aportan unha cantidade importante de peso. Todo este cuarto é necesario para queo cristal do interior pódese mover máis preto de e máis lonxe do do sensor para cambiar a distancia focal. Pero dado que unha lente líquida pode cambiar a distancia focal sen ningunha peza móbil, o tamaño total da lente pode ser unha fracción das grandes lentes que dominan o mercado neste momento.

Estabilización de imaxe mellorada

Profesional os fotógrafos adoitan levar trípodes engorrosos para manter as súas cámaras firmes e negar o tremor das mans humanas. Non importa o estable que sexas, unha cámara captará os pequenos movementos das túas mans. Isto pode facer que as imaxes aparezan desenfocadas e borrosas, aínda que o foco estivese morto. Pero as lentes líquidas poden contrarrestar este movemento e proporcionar imaxes estables a pesar do erro humano. Isto podería marcar o inicio dun novo mundo da fotografía portátil no que os trípodes quedan obsoletos.

Capacidades de enfoque próximo

Os obxectivos tradicionais están limitados no que poden estar preto dun suxeito e aínda permanecen enfocados. Pero as lentes líquidas poden enfocar a distancias moi próximas. Isto fai que sexan moi útiles para o campo médico onde se poden inserir cámaras dentro do corpo e non hai moito espazo para que a lente teña unha distancia de enfoque.

Eficiencia enerxética

Só se usan lentes líquidas. un pouco de electricidade para cambiar a súa forma e distancia focal. As lentes mecánicas usan moitas veces máis potencia para facer axustes, especialmente se están controladas por amotor.

Onde se utilizan agora as lentes líquidas?

Debido ao seu tempo de enfoque incriblemente rápido e á súa capacidade para sobrevivir a centos de millóns de ciclos, as lentes líquidas foron as primeiras. introducido para aplicacións industriais. Os equipos de fabricación automatizados deben concentrarse en elementos de diferentes tamaños rapidamente e facelo millóns de veces á semana. Estas lentes líquidas poden sobrevivir moitos anos deste ciclo constante, mentres que as lentes mecánicas tradicionais adoitan fallar en só uns meses ou incluso semanas. Isto aforralles tempo e diñeiro aos fabricantes ao eliminar a necesidade de substituír as lentes averiadas.

Os escáneres de códigos de barras levan bastante tempo usando lentes líquidas. Deben centrarse rapidamente en códigos de barras a diferentes distancias. As lentes líquidas facilitan isto xa que poden volver a enfocar case ao instante a calquera distancia do obxectivo.

Grazas ás súas capacidades de enfoque próximo e ao seu baixo consumo de enerxía, as lentes líquidas chegaron ao campo médico. As cámaras laparoscópicas utilizan lentes líquidas que poden enfocar temas moi próximos. Necesitan foco instantáneo dentro do corpo para que os médicos e cirurxiáns poidan ver claramente o que está a suceder e as tolerancias son moi estreitas. Os microscopios tridimensionais tamén comezaron a integrar esta tecnoloxía para un excelente enfoque en temas de diferentes tamaños.

As lentes líquidas tamén se usan con láseres xa que poden redirixir ofeixe en moitas direccións sen ningún movemento. Isto mantén o láser estable pero permite que o usuario o apunte onde o necesite.

Aplicacións futuras da tecnoloxía de lentes líquidas

Os lentes líquidos están chegando ás cámaras de consumo, pero esta é unha versión bastante recente. desenvolvemento. Non obstante, a tecnoloxía foi inventada inicialmente en 2002 por Varioptic. Xa en 2005, Samsung traballaba con Varioptic para introducir a tecnoloxía nas cámaras dos teléfonos intelixentes.

Os teléfonos intelixentes son unha plataforma perfecta para esta tecnoloxía xa que teñen un espazo tan limitado. Hoxe en día, estes teléfonos están implementando cada vez máis lentes separadas para proporcionar aos usuarios cámaras potentes. Pero esas lentes ocupan moito espazo dentro do teléfono e aínda non temos unha boa tecnoloxía de zoom óptico que poida caber nestes dispositivos. Pero as lentes líquidas, como as que fabrica Varioptic, poden ofrecer capacidades de zoom incribles nun paquete que é o suficientemente pequeno como para caber dentro dos nosos smartphones modernos.

Varioptic vendeu máis de 2 millóns de lentes líquidas ata a data. Con tantos deles no mercado, a tecnoloxía está a estar dispoñible en formas máis orientadas ao consumidor. De feito, algunhas cámaras USB están fabricadas ata agora cunha lente líquida, levando a tecnoloxía aos nosos fogares por primeira vez. Pero isto é só o comezo. A medida que a tecnoloxía siga mellorando e expandíndose, é probable que empecemos a velo en cámaras habituais, incluso