리퀴드 렌즈 기술이란?

Harry Flores 01-06-2023
Harry Flores

몇 년 전 고품질의 초점이 맞는 사진을 찍으려면 똑같이 비싸고 깨지기 쉬운 렌즈가 장착된 고가의 고급 카메라가 필요했습니다. 그러나 그것만으로는 충분하지 않았습니다. 부피가 큰 장비를 피사체에 집중할 수 있는 기술과 노하우도 필요했습니다. 피사체가 움직이면 초점이 흐트러져 전체 장치의 초점을 다시 맞춰야 했습니다.

카메라가 개선되고 점점 더 우리 삶의 일부가 되면서 카메라 사용이 더 쉬워지고 자동 초점이 카메라 세계를 장악했습니다. 그러나 여전히 렌즈의 모양과 초점 거리에 의해 제한됩니다. 전문 사진작가들은 여전히 ​​더 가깝거나 먼 물체의 이미지를 캡처하기 위해 서로 다른 초점 거리를 가진 여러 개의 렌즈를 가지고 다닙니다. 휴대폰에는 동일한 효과를 얻기 위해 여러 세트의 렌즈가 있습니다.

하지만 신기술을 통해 단일 렌즈에서 여러 초점 거리와 렌즈 모양을 얻을 수 있다면 어떨까요? 음, liquid lens를 사용하면 정확히 그렇게 할 수 있습니다.

Mechanical Lens와 Liquid Lens 비교

Liquid lens는 내부에 기계 부품이 없다는 점에서 독특합니다. 기계식 렌즈 설정에서 유리 렌즈는 카메라 센서에서 더 가깝게 또는 더 멀리 이동하여 다른 초점 거리를 얻습니다. 이렇게 하면 시야와 카메라가 피사체로부터 떨어져 있는 것처럼 보이는 거리가 크게 변경됩니다.

초점 거리가 짧을수록 시야가 매우 넓어지고 이미지가수년에 걸쳐 익숙해진 기계식 렌즈를 교체했습니다.

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결론

리퀴드 렌즈는 이미지 기술의 미래입니다. 카메라가 일상 생활의 일부가 되면서 이를 만드는 데 사용되는 기술의 개선에 대한 요구로 인해 지속적으로 기능이 확장되는 소형 카메라가 점점 더 많아지고 있습니다. 그러나 기계 부품은 너무 작게만 만들 수 있으며 단일 렌즈에서 다중 초점 거리를 달성하려면 기존 렌즈 기술로 너무 많은 움직이는 부품이 필요합니다.

액체 렌즈가 보편화됨에 따라 Varioptic과 같은 회사는 계속해서 노력할 것입니다. 더 작고 더 유능하게 만드십시오. 머지않아 주머니, 스마트폰 안에 리퀴드 렌즈를 휴대하게 될 것입니다. 대부분의 사람들은 그 사실을 깨닫지 못할 수도 있지만 스마트폰 카메라의 성능이 비약적으로 발전하면 액체 렌즈의 시대가 도래했음을 알게 될 것입니다.

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축소된 것으로 보입니다. 초점 거리가 길수록 시야가 훨씬 좁아지고 이미지가 확대됩니다. 다른 초점 거리를 얻으려면 렌즈를 이미지 센서에 더 가깝게 또는 멀리 이동할 수 있는 줌 렌즈를 사용해야 합니다. 그렇지 않으면 초점 거리가 다른 다른 렌즈로 교체해야 합니다.

liquid 렌즈의 특별한 점은 모양을 바꿀 수 있고 기계적 부품 없이 초점 거리를 크게 변경할 수 있다는 것입니다. 더 좋은 점은 이 작업을 몇 밀리초 만에 수행할 수 있다는 것입니다. 너무 빨라서 발생하는 것을 알아차리지도 못할 것입니다. 이론적으로 이는 초점 거리가 다른 여러 렌즈를 단일 액체 렌즈로 교체할 수 있음을 의미합니다.

액체 렌즈는 초점 거리를 변경하기 위해 이미지 센서에 대한 거리를 변경할 필요가 없기 때문에 기존의 부피가 큰 기계식 렌즈보다 훨씬 작게 제작되었습니다. 그러나 리퀴드 렌즈는 어떻게 모양을 바꾸고 초점 거리를 변경합니까?

리퀴드 렌즈는 어떻게 작동합니까?

리퀴드 렌즈의 작동 원리

리퀴드 렌즈가 모양을 바꾸는 속도는 마술처럼 보일 수 있지만 실제로는 매우 과학적입니다. 소수성 표면(액체를 튕겨내는 것)에 액체 한 방울을 떨어뜨리면 표면의 소수성 특성에 의해 액체 분자가 튕겨져 서로 결합하여 비드를 형성합니다.

전기장이 가해진다.그 액체와 소수성 장벽의 반대쪽에 있는 알루미늄과 같은 다른 전도성 물질과 접촉하면 액체는 정전기적으로 알루미늄에 끌리게 됩니다. 액체를 구성하는 분자는 알루미늄에 도달하려고 할 때 확산되어 물방울의 모양이 크게 변합니다. 이 공정을 전기습윤 이라고 하며, 리퀴드 렌즈 기술의 근간이 됩니다.

가해지는 전기장이 강할수록 액체는 전도성 물질에 더 많이 끌립니다. 이것은 물이 장벽을 가로질러 전도성 물질에 도달하기 위해 더 열심히 노력함에 따라 더 멀리 퍼진다는 것을 의미합니다. 사용되는 전기의 양을 다양하게 함으로써 액체는 강제로 다양한 형태를 취할 수 있습니다. 그 액체를 렌즈로 사용하면 변하는 모양마다 초점 거리가 달라 센서가 포착하는 이미지가 크게 바뀔 수 있습니다.

카메라 렌즈에 전기습윤 적용

전기습윤의 개념은 1800년대 후반에 처음 논의되었습니다. 그런 다음 1900년대 후반에 다시 연구되었지만 전도성 금속과 액체 사이에 절연층(소수성 물질)이 배치된 것은 1993년이 되어서야였습니다. 기술적으로는 이를 EWOD(Electrowetting-on-Dielectric)라고 하지만 여전히 Electrowetting이라고 할 수 있습니다.

절연층을 최초로 추가한 사람Bruno Berge는 액체 렌즈에 이 기술을 사용하는 선구자였습니다. 이 기술을 발견한 후 Berge는 2002년에 Varioptic이라는 회사를 설립하고 최초의 카메라용 액체 렌즈를 만들기 시작했습니다.

카메라 렌즈의 경우 이미지 촬영에 사용할 수 있는 전기습윤으로 몇 가지 변경이 필요했습니다. 모양이 변하는 액체는 기름과 물이 서로 밀어내는 방식과 유사하게 밀어내는 다른 액체에 매달려 있었습니다. 전도성 금속은 액체를 담을 수 있는 유리가 양쪽에 있는 렌즈 본체 주위에 있습니다. 소수성 절연체가 금속을 덮어 이전과 동일한 반응을 만들 수 있습니다. 이는 현탁 액체가 기피제 액체와 소수성 절연층에 의해 모든 면에서 튕겨져 나간다는 것을 의미합니다. 모든 면에서 반발되는 전도성 액체는 중력의 영향을 받지 않고 형태를 유지하도록 강제됩니다. 이러한 발전으로 이 기술은 카메라에서 사용할 수 있게 되었습니다.

리퀴드 렌즈의 장점

리퀴드 렌즈의 작동 방식에 대해 알아보았으니 궁금하실 것입니다. 기술을 형성하는 데 들어간 모든 수고를 들일 가치가 있다면. Varioptic liquid lens 는 우리 모두가 알고 있는 기계식 렌즈에 비해 몇 가지 장점이 있으므로 그 장점 중 일부에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

하나의 렌즈에 다중 초점 거리

우리는 이미 초점 거리에 대해 다루었으며 가장 큰 초점 거리 중 하나입니다.리퀴드 렌즈의 장점 전통적으로 동일한 렌즈에서 여러 초점 거리를 원할 경우 내부 렌즈가 기계적으로 움직일 수 있는 줌 렌즈가 필요했습니다. 이로 인해 매우 비싸고 깨지기 쉬운 부피가 크고 무거운 렌즈가 탄생했습니다.

리퀴드 렌즈는 렌즈에 소량의 전류를 주입하여 움직이는 부품 없이 다중 초점 거리를 제공할 수 있습니다. 이것은 렌즈가 훨씬 더 작을 수 있지만 여전히 완전히 다른 시야와 확대/축소 수준으로 이미지를 제공한다는 것을 의미합니다.

밀리초 단위로 초점 및 초점 거리 변경

초점 거리를 변경하는 것도 좋지만 가장 중요한 것은 리퀴드 렌즈의 작동 방식에 대해 인상적인 것은 변화가 일어나는 놀라운 속도입니다. 줌 렌즈를 사용하면 모터가 렌즈를 움직일 때까지 기다리거나 렌즈 외부에 있는 링을 돌려 직접 움직여야 합니다. 시간이 더 걸립니다. 그러나 리퀴드 렌즈를 사용하면 변화가 거의 즉각적이며 완전히 다른 이미지를 얻는 데 몇 밀리초만 필요합니다. 이것은 또한 리퀴드 렌즈가 서로 다른 거리에 있는 피사체에 빠르게 명확한 초점을 맞출 수 있도록 합니다.

리퀴드 렌즈는 가까운 피사체의 초점을 맞춘 사진을 찍을 수 있으며 몇 분의 1초 후에 동일한 초점을 얻을 수 있습니다. 멀리 있는 피사체의 초점이 잘 맞는 이미지.

손상될 기계 부품 없음

Varioptic liquid lens에는 움직이는 부품과 기계 부품이 없습니다. 많다는 뜻입니다손상될 수 있는 내부가 적습니다. 그 결과 더 이상 우리 모두에게 익숙해진 렌즈만큼 약하지 않은 견고한 렌즈가 탄생했습니다. 고가의 고급 렌즈를 떨어뜨리면 돌이킬 수 없는 손상을 입었을 가능성이 큽니다. 기존 렌즈에는 부품이 너무 많아 제자리에서 빠질 수 있으며 약간의 변형으로도 이미지의 초점이 제대로 맞지 않아 렌즈가 영구적으로 망가질 수 있습니다. 그러나 Varioptic의 액체 렌즈를 사용하면 움직이는 부분이나 기계적인 부분이 손상되지 않습니다. 그 결과 충격에 강한 렌즈가 만들어지므로 떨어뜨려도 사용 수명이 끝나는 것은 아닙니다.

뛰어난 수명

기계 시스템은 마모됩니다. 누구나 알고 있습니다. 이 때문에 기계식 렌즈는 순환할 수 있는 특정 예상 수명이 있습니다. 자동화된 공장에서 수백만 번 순환하는 산업용 카메라의 경우 기존 렌즈는 몇 주만 지나면 마모되기 시작합니다. 리퀴드 렌즈는 기계적 부품이 없기 때문에 수명이 훨씬 깁니다. 즉, 손상되거나 고장나지 않고 수억 회의 사이클을 수행할 수 있습니다.

기존 렌즈보다 훨씬 작음

단일 렌즈에서 여러 초점을 얻기 위해 줌 렌즈는 제멋대로인 크기로 성장합니다. 그들은 카메라 앞에 튀어 나와 상당한 무게를 제공합니다. 이 모든 방이 필요하므로내부 유리를 센서에 가까이 멀리 이동하여 초점 거리를 변경할 수 있습니다. 그러나 액체 렌즈는 움직이는 부품 없이 초점 거리를 변경할 수 있기 때문에 전체 렌즈 크기는 현재 시장을 지배하는 대형 렌즈의 일부일 수 있습니다.

향상된 이미지 안정화

Professional 사진작가들은 종종 카메라를 안정적으로 고정하고 사람의 손떨림을 없애기 위해 번거로운 삼각대를 가지고 다닙니다. 당신이 얼마나 안정적인지와 상관없이 카메라는 당신의 손의 작은 움직임을 포착할 것입니다. 이로 인해 초점이 맞지 않더라도 이미지가 초점이 맞지 않고 흐릿하게 나타날 수 있습니다. 그러나 리퀴드 렌즈는 이러한 움직임을 상쇄하고 사람의 실수에도 불구하고 안정적인 이미지를 제공할 수 있습니다. 이것은 삼각대가 구식이 되는 핸드헬드 사진의 새로운 세계로 안내할 수 있습니다.

근접 초점 기능

기존 렌즈는 피사체에 얼마나 가까이 접근할 수 있고 여전히 초점을 유지할 수 있는지에 제한이 있습니다. 그러나 액체 렌즈는 매우 가까운 거리에서 초점을 맞출 수 있습니다. 이는 카메라를 체내에 삽입할 수 있고 렌즈가 초점 거리를 가질 공간이 많지 않은 의료 분야에 매우 유용합니다.

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에너지 효율

리퀴드 렌즈는 모양과 초점 거리를 변경하기 위해 약간의 전기. 기계식 렌즈는 조정하는 데 몇 배나 더 많은 전력을 사용합니다.모터.

현재 Liquid Lens는 어디에 사용됩니까?

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초점 시간이 놀라울 정도로 빠르고 수억 회를 견딜 수 있는 능력 때문에 liquid lens는 산업용 애플리케이션을 위해 도입되었습니다. 자동화된 제조 장비는 다양한 크기의 품목에 신속하게 집중하고 매주 수백만 번 수행해야 합니다. 이 액체 렌즈는 이러한 일정한 주기에서 수년 동안 살아남을 수 있는 반면, 기존의 기계식 렌즈는 일반적으로 단 몇 달 또는 몇 주 만에 고장났습니다. 이는 고장 난 렌즈를 교체할 필요가 없기 때문에 제조업체의 시간과 비용을 절약해 줍니다.

바코드 스캐너는 오랫동안 액체 렌즈를 사용해 왔습니다. 그들은 다양한 거리에서 바코드에 빠르게 초점을 맞춰야 합니다. 리퀴드 렌즈는 대상과의 거리에 관계없이 거의 즉각적으로 초점을 다시 맞출 수 있기 때문에 이를 쉽게 만듭니다.

초점 초점 기능과 낮은 전력 소비 덕분에 리퀴드 렌즈는 의료 분야에 진출했습니다. 복강경 카메라는 매우 근접한 피사체에 초점을 맞출 수 있는 액체 렌즈를 사용합니다. 그들은 의사와 외과의가 무슨 일이 일어나고 있는지 명확하게 볼 수 있도록 신체 내부에 즉각적인 초점이 필요하며 허용 오차는 매우 빡빡합니다. 3차원 현미경도 다양한 크기의 피사체에 탁월한 초점을 맞추기 위해 이 기술을 통합하기 시작했습니다.

리퀴드 렌즈는 또한 레이저와 함께 사용됩니다.움직임 없이 여러 방향으로 빔을 발사합니다. 이렇게 하면 레이저가 안정적으로 유지되지만 사용자가 필요한 곳을 조준할 수 있습니다.

리퀴드 렌즈 기술의 미래 애플리케이션

리퀴드 렌즈가 소비자용 카메라에 도입되고 있지만 이것은 꽤 최근의 일입니다. 개발. 그러나이 기술은 Varioptic에서 2002 년에 처음 발명했습니다. 2005년에도 삼성은 Varioptic과 협력하여 이 기술을 스마트폰 카메라에 도입했습니다.

스마트폰은 공간이 제한되어 있기 때문에 이 기술을 위한 완벽한 플랫폼입니다. 요즘 이러한 전화기는 사용자에게 강력한 카메라를 제공하기 위해 점점 더 많은 별도의 렌즈를 구현하고 있습니다. 하지만 이러한 렌즈는 휴대폰 내부에서 많은 공간을 차지하며 이러한 장치에 들어갈 수 있는 좋은 광학 줌 기술이 아직 없습니다. 그러나 Varioptic이 만드는 것과 같은 액체 렌즈는 최신 스마트폰에 들어갈 만큼 작은 패키지에 놀라운 줌 기능을 제공할 수 있습니다.

Varioptic은 현재까지 200만 개 이상의 액체 렌즈를 판매했습니다. 시장에 출시된 제품이 너무 많기 때문에 이 기술은 보다 소비자 지향적인 형태로 제공되고 있습니다. 실제로 일부 USB 카메라는 현재 액체 렌즈로 제작되어 처음으로 이 기술을 가정에 도입했습니다. 그러나 이것은 시작에 불과합니다. 기술이 계속해서 개선되고 확장됨에 따라 일반 카메라에서도 사용되는 것을 보게 될 것입니다.

Harry Flores

Harry Flores는 광학 및 조류 관찰의 세계를 탐험하는 데 수많은 시간을 보낸 저명한 작가이자 열정적인 탐조가입니다. 태평양 북서부의 작은 마을 외곽에서 자란 Harry는 자연 세계에 대한 깊은 매력을 키웠고 이 매력은 혼자 야외 활동을 시작하면서 더욱 강해졌습니다.교육을 마친 후 Harry는 야생 동물 보호 단체에서 일하기 시작하여 지구상에서 가장 외지고 이국적인 장소로 멀리 여행하고 다양한 조류 종을 연구하고 기록할 수 있는 기회를 얻었습니다. 이 여행 중에 그는 광학의 예술과 과학을 발견했고 즉시 매료되었습니다.그 이후로 Harry는 다른 새 관찰자들이 그들의 경험을 최대한 활용할 수 있도록 돕기 위해 쌍안경, 스코프 및 카메라를 포함한 다양한 광학 장비를 연구하고 테스트하는 데 수년을 보냈습니다. 광학 및 들새 관찰과 관련된 모든 것에 전념하는 그의 블로그는 이 매혹적인 주제에 대해 더 많이 배우고자 하는 전 세계의 독자들을 끌어들이는 정보의 보고입니다.방대한 지식과 전문성 덕분에 Harry는 광학 및 들새 관찰 커뮤니티에서 존경받는 목소리가 되었으며 그의 조언과 권장 사항은 초보자와 노련한 조류 관찰자 모두에게 널리 알려져 있습니다. 그가 글을 쓰거나 새를 관찰하지 않을 때는 보통 Harry를 찾을 수 있습니다.장비를 만지작거리거나 집에서 가족 및 애완동물과 시간을 보냅니다.