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液態鏡頭
目前,美國科學家最新研究一種微型照相機,它的製造原理很簡單,這種圖像捕捉技術是基於水滴、聲音和水的表面張力.該照相機更加智能化,而且重量更輕,可應用於手機、汽車、自動化機器人和微型間諜飛機的攝像裝置上.美國倫斯勒理工學院的研究員設計並測試了這種自適應性液態照相機鏡頭,它可每秒捕捉250個圖像,比其他攝像技術需要更少的能量驅動.這種液態鏡頭是由一對水滴組成,它們暴露於高頻聲波下往返振動,隨之改變透鏡的焦距.通過使用圖像軟體可自動化捕捉焦距範圍內的畫面,並放棄焦距之外的畫面.研究人員可以從這種輕重量、低成本、高保真微型照相機拍攝到流暢、清晰的圖像.
由水滴構成的新型照相機鏡頭可以每秒捕捉250個圖像畫面倫斯勒理工學院機械、航空和核工程系研究生部副主任埃米爾·赫爾沙是該項研究負責人,他說,「這種照相機很容易操作,它只需要很少的能量驅動,幾乎一直保持著聚焦狀態,它不需要高電壓或其他奇特的激活機械裝置,這意味著這種新型照相機透鏡技術可以整合不同的裝置,並應用於其他領域.」當前許多操控液態透鏡的技術都涉及到液體接觸一個表面的尺寸大小和其外型,其目的是為了使圖像進入聚焦範圍之內.為了實現這一點,則需要時間和電能.赫爾沙稱,這項新技術的關鍵特徵在於水滴保持在穩定狀態,與表面保持著持續不變的接觸,因此這種照相機需要很少的能量進行驅動.
以下是具體的工作原理:當兩個水滴穿過一個圓柱形小洞,它們暴露於確定的聲波頻率中,該裝置使用慣性和水滴的自然表面張力,使水滴形成一個「振蕩器」,或類似於一種小的鐘擺——水滴在非常高的速度和類似彈簧發條的作用力下往返共振.研究人員可通過將水滴暴露於不同的聲波頻率下可以控制其振動頻率.
當光線穿過水滴時,該裝置將轉換成為一個微型照相機透鏡,當水滴往返穿過圓柱形小洞時,根據透鏡距離拍攝物體的遠近,畫面將進入或脫離焦距範圍.圖像拍攝將電子自動化完成,同時軟體可用於自動化編輯任何未聚焦畫面,從而使操作者獲得清晰的圖像和聚焦的視頻.赫爾沙說,「這種新型照相裝置最大的益處是可以通過液態透鏡和小型揚聲器建立一個新型光學照相系統.但在此之前未曾實現此類技術.」
水滴大小是決定它們振蕩多快速度的關鍵因素,赫爾沙稱,提供足夠小的光圈以及適合的液體體積,他將能夠建立一個每秒振蕩10萬次的透鏡,並且仍能有效地捕捉圖像畫面.他指出,預計手機製造商將對這種新型照相裝置產生濃厚的興趣,手機製造商一直探索新的方法提高手機照相功能,並試圖以輕重量、更節能有效的照相系統超越其他競爭者們.
同時,赫爾沙和同事們還預想小型、輕重量液態透鏡照相機能夠整合形成新一代的無人駕駛微型飛行器,可用於防禦和國土安全應用.
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