Princip fungování kapalinových čoček a rozdíly oproti konvenčním čočkám

Kapalinové čočky jsou design vyvinuté na základě bionických principů a vykazují pozoruhodné podobnosti s čočkou lidského oka. Zatímco lidské oko spoléhá na ciliární svaly, které řídí refrakční sílu čočky pro zaostření, kapalinové čočky fungují uzavřením optické kapaliny uvnitř elastické polymerní membrány. Při aplikaci elektrického proudu se v tomto uzavřeném systému generuje tlak, který mění křivku membrány a umožňuje téměř okamžité nastavení zaostření.

Jednou z běžných výrobních technik pro kapalinové čočky je tzv. elektrowetting. Tato metoda vyžaduje dvě nemísitelné kapaliny – podobně jako olej a voda. Když tyto kapaliny přijdou do kontaktu, zakřivené rozhraní mezi nimi působí jako optický prvek, který efektivně funguje jako čočka. Aplikací elektrického proudu měníme poloměr tohoto optického rozhraní (prostřednictvím zvýšeného elektrostatického tlaku), čímž se mění křivost "čočky."

Navíc vyšší připojené napětí generuje větší křivku, což přímo mění ohniskovou vzdálenost čočky. Pozoruhodné je, že kapalinové čočky (někdy označované jako elektricky laditelné nebo "chytré" čočky) dokonce mohou přecházet mezi konvexními a konkávními konfiguracemi. Tato rychlá přizpůsobivost je činí mimořádně cennými v různorodých aplikacích. Díky schopnosti zaostřit z extrémně blízkých objektů na nekonečno během několika milisekund se ukazují jako ideální pro scénáře vyžadující nepřetržité úpravy vzdálenenosti. Například při inspekci objektů různých velikostí nebo nacházejících se v různých vzdálenostech od čočky dokonale prokazují svou nevídanou univerzálnost.

Ve srovnání s tradičními čočkami nabízejí kapalinové čočky následující výhody:

Rychlost zaostřování:

 Kapalinové čočky: Dosáhněte rychlého automatického ostření s odezvou v řádu milisekund, která napodobuje schopnost lidského oka přizpůsobit se měnícím scénám a vzdálenostem. Vynikají v aplikacích s vysokou rychlostí, jako je zachycování rychle se pohybujících objektů nebo průmyslové zobrazování na výrobních linkách, a poskytují téměř 100% úspěšnost záchytu obrazu.

Klasické objektivy: Spoléhají na mechanické komponenty (např. motory a ozubená kola), které fyzicky posouvají čočkové prvky pro úpravu ostření. Rychlost jejich zaostřování je pomalejší, zejména během nepřetržitého automatického ostření nebo rychlých zoomovacích operací. Mechanické opotřebení v průběhu času může vést ke zkreslení ostření a degradaci kvality obrazu.

Konstrukce zoomového mechanismu:

 Kapalinové čočky: Umožňují úpravu ohniskové vzdálenosti přeformováním vnitřní kapaliny nebo modulací tlaku – bez nutnosti fyzického posunu komponent. To umožňuje širší rozsah zoomu a podporuje optický zoom s vysokým zvětšením. Přesná kontrola ohniskové vzdálenosti se dosahuje regulací napětí.

 Klasické objektivy: Využijte skupin čoček s více prvky, které se mechanicky posouvají podél optických drah. Tato složitá architektura zavádí strukturální omezení, jež omezují rozsah a přesnost zoomu a zároveň zvyšují náročnost návrhu.

Efektivita prostoru:

Kapalinové čočky: Mají z principu jednodušší konstrukci bez objemných mechanických sestav, což vede ke výrazně menším rozměrům. Tato výhoda je zásadní pro tenké elektronické zařízení, jako jsou chytré telefony a tablety, minimalizuje vyčnívání kamery a umožňuje elegantnější průmyslové návrhy.

Klasické objektivy: Vyžadují dostatečné množství prostoru kvůli víceoptickým prvkům a mechanickým pohonným jednotkám, což je činí nepraktickými pro aplikace s omezeným prostorem.

Trvanlivost a spolehlivost:

Kapalinové čočky: Zcela eliminují mechanické opotřebení, protože ostření využívá hydrodynamiku. V důsledku toho nabízejí delší provozní životnost a zároveň udržují stálou stabilitu a spolehlivost po celou dobu používání.

Klasické objektivy: Trpí nevyhnutelným mechanickým opotřebením (opotřebení, uvolnění) v průběhu času, což vyžaduje pravidelnou údržbu za účelem zachování optického výkonu a předcházení předčasnému selhání.

Náklady na výrobu:

Kapalinové čočky: Zjednodušte výrobu tím, že eliminujete přesné broušení a složité montážní procesy. Použití ekonomických materiálů, jako jsou optické kapaliny, dále snižuje náklady, zejména při sériové výrobě.

Klasické objektivy: Vyžadují vysokopřesné výrobní techniky a drahé materiály (speciální optické sklo/plasty). Jejich složitá konstrukce výrazně zvyšuje výrobní náročnost a ceny.

Optický výkon:

Kapalinové čočky: Umožňují dynamické ladění indexu lomu a disperzních vlastností v optických kapalinách. Tato přizpůsobitelnost poskytuje vynikající optické vlastnosti, včetně zvýšené propustnosti světla a ultra nízké disperze, které nakonec zvyšují kvalitu obrazu.

Klasické objektivy: Mají pevné optické vlastnosti určené během výroby. Jakmile jsou materiály čoček a jejich křivky stanoveny, jejich disperzní chování a schopnost přenosu světla zůstávají nezměněné.

Výše uvedené jsou všechny rozdíly mezi kapalinovými čočkami a běžnými čočkami. Těšíme se na vaši oblíbenou.