Funktionsprincip för vätskeobjektiv och skillnader från konventionella objektiv

Vätskeobjektiv är design tillverkade enligt biomimetiska principer och uppvisar påtagliga likheter med människans ögonlins. Precis som det mänskliga ögat förlitar sig på ciliarmuskler för att styra linsens brytkraft för fokusering, fungerar vätskeobjektiv genom att innesluta optisk vätska i ett elastiskt polymermembran. När en elektrisk ström tillförs genereras tryck i detta slutna system, vilket därmed förändrar membranets krökning och uppnår nästan omedelbar fokusjustering.

En vanlig tillverkningsmetod för vätskeobjektiv kallas "elektrowetting". Denna metod kräver två olösliga vätskor - ungefär som olja och vatten. När dessa vätskor kommer i kontakt bildas ett krökt gränssnitt mellan dem som fungerar som ett optiskt element och effektivt utgör ett objektiv. Genom att applicera en elektrisk ström modifierar vi radien hos detta optiska gränssnitt (genom ökad elektrostatiskt tryck), vilket i sin tur förändrar krökningen hos "linsen."

Högre pålagda spänningar genererar dessutom större krökning, vilket direkt ändrar linsens brännvidd. Anmärkningsvärt kan vätskelinser (ibland kallade elektriskt styrbara eller "smarta" linser) till och med övergå mellan konvexa och konkava konfigurationer. Denna snabba anpassningsförmåga gör dem exceptionellt värdefulla i många olika applikationer. Eftersom de kan fokusera från extremt närliggande objekt till oändligheten inom några millisekunder visar de sig vara idealiska för scenarier som kräver kontinuerliga avståndsjusteringar. Till exempel, vid inspektion av föremål i olika storlekar eller på olika avstånd från linsen visar vätskelinser en oslagbar mångsidighet.

Jämfört med traditionella linser erbjuder vätskelinser följande distinkta fördelar:

Fokuseringshastighet:

 Vätskelinser: Uppnå snabb autofokus med millisekundsnabb svarstid, vilket efterliknar ögats förmåga att anpassa sig till föränderliga scener och avstånd. De är utmärkta i höghastighetsapplikationer såsom att fånga rörliga objekt eller industriell bildbehandling på produktionslinjer och levererar en nästan 100 % framgångsrik bildfångsträff.

Konventionella objektiv: Anlitar mekaniska komponenter (t.ex. motorer och växlar) som fysiskt flyttar linsdelar för att justera fokus. Fokuseringshastigheten är relativt långsammare, särskilt vid kontinuerlig autofokus eller snabb zoomning. Mekanisk slitage över tid kan leda till fokuseringsfel och försämrad bildkvalitet.

Zoommekanismdesign:

 Vätskelinser: Justera brännvidden genom att omforma en intern vätska eller modulera trycket – utan behov av fysisk förflyttning av komponenter. Detta möjliggör bredare zoomomfång och underlättar optisk zoom med hög förstoring. Exakt kontroll av brännvidd uppnås genom spänningssreglering.

 Konventionella objektiv: Använda fler-element-linsgrupper som mekaniskt förskjuts längs optiska vägar. Denna komplexa arkitektur introducerar strukturella begränsningar, vilket begränsar zoomomfång och precision samtidigt som designens komplexitet ökar.

Rymdseffektivitet:

Vätskelinser: Har en i sig enklare struktur utan klumpiga mekaniska konstruktioner, vilket resulterar i betydligt mindre fysiska utrymmen. Fördelen är avgörande för slanka elektronikapparater såsom smartphones och surfplattor, eftersom den minimerar kamerahöjningen och möjliggör smidigare industriella designlösningar.

Konventionella objektiv: Kräver betydande utrymme på grund av flera optiska element och mekaniska drivor, vilket gör dem olämpliga för tillämpningar med begränsat utrymme.

Hållbarhet och tillförlitlighet:

Vätskelinser: Utesluter helt mekanisk nötning eftersom fokuseringen baseras på fluiddynamik. Därmed erbjuder de en förlängd driftslivslängd samtidigt som stabilitet och tillförlitlighet bevaras under långvarigt bruk.

Konventionella objektiv: Lidande av oundviklig mekanisk degradering (slitage, lösning) över tid, vilket kräver periodiskt underhåll för att bevara den optiska prestandan och förhindra tidig fel.

Tillverkningskostnader:

Vätskelinser: Förenkla produktionen genom att eliminera precisionsbearbetning och komplexa monteringsprocesser. Användning av ekonomiska material som optiska vätskor minskar också kostnaderna, särskilt vid massproduktion.

Konventionella objektiv: Kräver högprecisions-tillverkningstekniker och dyra material (specialoptiska glas/konstämnen). Deras komplicerade konstruktion ökar i stor utsträckning produktionskomplexiteten och kostnaden.

Optisk Prestanda:

Vätskelinser: Möjliggör dynamisk justering av brytningsindex och dispersjonskarakteristik i optiska vätskor. Denna anpassningsbarhet erbjuder överlägsna optiska egenskaper inklusive förbättrad ljusgenomsläppighet och ultralåg dispersion, vilket i slutändan förbättrar bildkvaliteten.

Konventionella objektiv: Possesserar fasta optiska egenskaper som bestäms under tillverkningen. När linsmaterial och krökningar väl är färdigställda förblir deras dispersionsbeteende och ljusgenomsläppningsförmåga oförändrade.

Ovanstående är alla skillnader mellan vätskelinser och vanliga linser. Ser fram emot ditt like.