Новые жидкие линзы могут мгновенно менять фокусное расстояние

Жидкие линзы уникальны тем, что внутри нет механических частей. В настройках с механическим объективом стеклянные линзы перемещаются ближе или дальше от датчика камеры для достижения разных фокусных расстояний. Это значительно влияет на поле зрения и расстояние, на котором камера будет находиться от объекта.

Жидкие линзы могут менять форму и радикально изменять свое фокусное расстояние без каких-либо механических частей. Более того, это можно сделать всего за миллисекунды — настолько быстро, что даже незаметно, как это происходит. Таким образом можно заменить несколько линз с разными фокусными расстояниями одной жидкой линзой.

Поскольку жидкой линзе не нужно изменять свое расположение относительно датчика изображения, чтобы изменить свое фокусное расстояние, ее также можно сделать намного меньше, чем громоздкие стеклянные линзы, к которым мы привыкли.

Как работают жидкие линзы

Если каплю жидкости поместить на гидрофобную поверхность (материал, который отталкивает жидкости), то молекулы жидкости свяжутся вместе и образуют шарик, поскольку они отталкиваются гидрофобной природой поверхности.

Когда электрическое поле прикладывается к этой жидкости и другому проводящему материалу, такому как алюминий, который находится на противоположной стороне гидрофобного барьера, жидкость электростатически притягивается к алюминию. Молекулы, из которых состоит жидкость, будут распространяться, пытаясь достичь алюминия, в результате чего капля воды резко изменят форму. Этот процесс называется электросмачиванием и лежит в основе технологии жидких линз.

Чем сильнее приложенное электрическое поле, тем больше жидкость притягивается к проводящему материалу. Это означает, что вода будет распространяться дальше, так как она изо всех сил пытается достичь проводящего материала через барьер. Изменяя количество используемого электричества, жидкость можно заставить принимать различные формы. Если эта жидкость используется в качестве линзы, то различные формы, в которые она превращается, имеют разное фокусное расстояние, что может радикально изменить изображение, которое улавливает сенсор.

Когда электрическое поле прикладывается к этой жидкости и другому проводящему материалу, такому как алюминий, который находится на противоположной стороне гидрофобного барьера, жидкость электростатически притягивается к алюминию. Молекулы, из которых состоит жидкость, будут распространяться, пытаясь достичь алюминия, в результате чего капля воды резко изменят форму. Этот процесс называется электросмачиванием и лежит в основе технологии жидких линз.

Жидкие линзы могут обеспечивать несколько фокусных расстояний без движущихся частей за счет подачи на линзу небольшого количества электрического тока. Это означает, что линзы могут быть намного меньше, но при этом обеспечивать изображения с совершенно разными полями зрения и уровнями масштабирования.

В такой линзе отсутствуют механические части, которые могут быть повреждены, а их размер гораздо меньше, чем традиционные линзы. Кроме того, они энергоэффективные и имеют улучшенную стабилизацию изображения.

Исследователи из Китая разработали особый тип адаптивной жидкостной линзы. Объектив, изготовленный с использованием новой электрочувствительной жидкости будет небольшим, легким и может быть легко изготовлен для использования в смартфонах и других камерах.

Новая жидкая линза, разработанная исследователями из Технологического университета Хэфэй, спроектирована так, чтобы быть проще, чем существующие технологии. Ключевым ингредиентом является жидкость, известная как дибутиладипат (DBA), которая имеет электроотрицательную молекулярную структуру. Это означает, что его форма будет изменяться при подаче на него постоянного тока. (Мяо Сюй, Хэфэйский технологический университет)

Линза была создана путем заполнения кольцеобразного электрода этой жидкостью DBA. Поскольку электрод покрыт водоотталкивающим слоем, поверхность жидкости образует куполообразную форму. При подаче на него напряжения молекулы ДБА собираются на одном конце трубки, изменяя выпуклость и, как следствие, фокусное расстояние линзы. Когда электрическое поле снимается, жидкость возвращается к своей первоначальной форме.

В ходе испытаний жидкая линза смогла изменить свое фокусное расстояние с 7,5 мм до 13,1 мм при увеличении напряжения от нуля до 100 В. Ее разрешение составляло почти 29 линий на миллиметр, и она могла пропускать около 95 процентов видимого света. Жидкая линза также хорошо показала себя в диапазоне температур от 20 до 100 °C