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紐約州特洛伊—儘管手機無處不在,但它們拍照效果完美卻並不出名。但新興的“液體透鏡”技術有望透過為手機攝影師提供當今蜂窩光學器件所缺乏的自動對焦功能來改變這一現狀。
該領域的最新進展來自倫斯勒理工學院,該學院的研究人員在此開發了一種液體透鏡,方法是將幾滴水滴入特氟龍表面鑽出的圓柱形孔中,並使用小型揚聲器(播放高頻聲音)來提供移動水滴來回所需的共振,從而改變鏡頭的焦點。穿過液滴的光線將其轉變成微型相機鏡頭,兩側用塑膠或玻璃封蓋。
該實驗由機械、航空航天和核工程學院研究生部副主任阿米爾·赫薩領導,使用液體透鏡每秒捕捉 250 張影像。“系統的質量由於表面張力而被來回推動,”赫薩說。“這為以前從未具備可變焦功能的鏡頭增加了可變焦功能。”他和一支研究團隊自 2004 年以來一直在從事該專案,這要歸功於國家科學基金會提供的 40 萬美元資助。研究人員在即將出版的《自然·光子學》雜誌上描述了他們的發現。
赫薩表示,這項研究可以為更先進的液體透鏡鋪平道路,該透鏡可以連線到計算機程式,該程式只會拍攝對焦場景或物體的數碼照片(而不是拍攝一系列近似對焦的影像,攝影師可以從中選擇)。
該透鏡比早期使用水(或某種能夠導電的其他液體)和油以及電荷組合的液體透鏡設計更簡單。透過使用水、聲音和表面張力來調節焦點,倫斯勒的研究人員希望開發出比法國里昂的 Varioptic, S.A. 製造的鏡頭更高效、更便宜的鏡頭,儘管該公司具有顯著的先發優勢:據《PC Magazine》報道,該公司於 2005 年首次展示了一種將水滴和油滴夾在玻璃或塑膠之間的鏡頭。
Varioptic 的設計使用小型積體電路向鏡頭傳遞低壓電荷(以毫瓦或千分之一瓦為單位測量),從而導致液體改變形狀。較高的電流將液滴向內拉,產生凹面效果,而較低的電壓使其更圓。沒有移動部件,並且密度和溫度必須均勻的油有助於保持液滴的形狀和位置。
Varioptic 今年早些時候宣佈與日本精工儀器有限公司建立合作伙伴關係,以在 2008 年底開始批次生產液體透鏡。6 月,Varioptic 開始與中國深圳奧科鼎電子有限公司合作,生產首批 130 萬和 200 萬畫素的液體透鏡可變焦網路攝像頭。荷蘭的飛利浦電子公司和新加坡材料研究與工程研究所 (IMRE) 也開發出了液體透鏡原型。
赫薩表示,他的團隊將尋求更多 NSF 資助,以研究液體運動的動力學,並找到一種將鏡頭封裝在手機或網路攝像頭等裝置中的方法,而不會損壞鏡頭或擾亂液滴。“如果你讓內部塗上防水材料,”他說,“如果液滴被擾亂,它們會簡單地重新形成。”