Как работают «жидкие» объективы? | Droider.ru
Иногда просто поражает на что способны современные инженерные решения. Создается ощущение, что человеку подвластно вообще все, достаточно просто поискать другой подход к проблеме. Только что Xiaomi опять выстрелили с новой технологией в своем новом складном флагмане Mi MIX Fold. И нет, я не про сам складной экран? тут скорее надо сказать спасибо Samsung, а про телезум камеру, а точнее про ее линзу. Возможно вы это пропустили, но там используется жидкая оптика абсолютно нового поколения, которая способна изменять кривизну линзы!
Сегодня мы объясним, как это работает и чего стоит ждать нам в будущем от этой технологии?
Что это — новая революция или очередная бесполезная технология? Ведь потенциально она сможет изменить всю мобильную фотографию…
Фокусное расстояние
Все вы прекрасно знаете, что камере смартфона, да и любой другой камере, нужно фокусироваться. Фокусировка очень важна, иначе любая фотография будет размытой.
Кроме фокусировки на качество получаемой фотографии влияют и такие оптические явления, как сферическая и хроматографическая абберации. И все это надо учитывать и корректировать в фотоаппаратах, а точнее в оптической системе их объективов.
В больших фотоаппаратах этот процесс относительно понятен. Большие размеры объективов позволяют вставить туда множество различных линз, и кроме коррекции изображения они позволяют играть с фокусным расстоянием, тем самым позволяя приближать изображение. Но это все делает объективы большими и тяжелым.
Однако в случае с камерами телефонов все намного сложнее и главным образом это связано с физическими ограничениями в размерах самих телефонов. Тот же телевик в карман не запихнешь, а фотографировать крутые кадры все равно хочется.
Первые телефоны вообще не умели фокусироваться и ситуацию спасала только маленькая диафрагма, что давало большие значения глубины резкости. Это позволяло не думать о фокусе, в том числе и потому что разрешение матриц было очень маленьким. Я говорю о тех самых камерах разрешением на 1,3 и 2 мегапикcеля, которые были в Siemens и Sony Ericsson. Но люди хотели снимать все больше и с хорошим качеством. А спрос, как известно рождает предложение.
С увеличением разрешения матриц, да и вообще качества мобильной фотографии, без фокусировки было уже ни куда. А для фокусировки нужно двигать линзы — все-таки против законов физики не попрешь.
И начиная со знаменитой Nokia N90 появилась возможность фокусировки изображения на матрице.
Понятное дело, что в телефонах, в особенности современных, война идет за каждый миллиметр и тут нет возможности вставлять огромные объективы, как в старые Nokia или как в Samsung К-серии.
Помянем разъем для наушников во флагманах, который и пал жертвой экономии места. Но как тогда фокусировать, если места нет, а двигать надо?
Тут на помощь приходят так называемые Микро-Электромеханические системы, или просто Мемсы.
Мемсы это очень маленькие и сложные механические системы, которые позволяют совершать различные физические движения. Это такие микроскопические машины и они очень много где применяются, в частности — в камерах всех современных телефонов именно для того, чтобы фокусировать изображение на матрице! Кроме того они же и занимаются оптической стабилизацией камеры вашего телефона. Варианты есть разные, и у разных производителей они свои, но принцип используется один и тот же, когда твердые линзы двигаются с использованием мемсов.
“Жидкие” линзы
И тут мы наконец-то переходим к “жидким” линзам, а точнее правильнее будет их назвать линзами с возможностью настройки кривизны.
Изменение кривизны линзы позволяет менять фокусное расстояние. Именно так работает наш глаз, точнее хрусталик глаза, где меняется его кривизна, которая позволяет нам фокусироваться на объектах, которые очень близко, так и смотреть далеко вперед!
Медики давно научились делать искусственные линзы такого типа, достаточно вспомнить операцию по замене хрусталика глаза. Это и дало инженерам идею, что можно сделать что-то подобное, но для искусственных глаз, то есть для наших с вами фотокамер! И они их сделали, даже несколько типов.
Условно их можно разделить на две большие группы — механические и электрические линзы.
Фактически такая линза может полностью менять свою кривизну и становиться из вогнутой — выпуклой.
Понятно что Xiaomi показали нам всего лишь рендер, но придется разбираться на основе тех крох информации, что есть. Мы видим, что есть катушка индуктивности, а сама линза вместе с рамкой совершает вертикальное движение. Это дает нам понимание что искривление линзы будет происходить механически, почти как у нас с вами в глазу!
Большинство механических линз искривляется за счет маленькой камеры, покрытой тонкой гибкой мембраной, которая может быть толщиной в несколько сотен нанометров! А сама Мембрана искривляется именно при изменении давления в камере посредством внешнего движения, оно здесь явно обеспечивается катушкой, которую мы видим в ролике.
Уменьшили объем опустив линзу — она выгнулась, увеличили — вогнулась. Круто!
В принципе есть множество различных вариантов материалов для этих линз, главное чтобы они были прозрачными, гибкими и с разным показателем преломления. Это может быть жидкость или какой-то газ, а также их комбинация. Хороший пример — это конечно же карандаш в стакане с водой или вода налитая в пластиковый пакет.
Так а что насчет второго способа — электрического?
Есть простой эксперимент: берёте расчёску, трёте её о синтетическое или шерстяное полотенце, в теории даже можно о волос. Далее открываете кран с водой, но очень тонкой и слабой струйкой. Так вот, когда вы подносите расчёску острыми кончиками, то из-за заряда статического электричества, который мы получили с помощью трения, струя будет изгибаться.
Это происходит из-за того, что есть накопленный статический заряд, который создает локальное электрическое поле, что и приводит к тому, что вода, притягивается.
Тоже самое произойдет есть взять каплю воды, поместить на поверхность и приложить напряжение.
Получается что из-за приложенного напряжения шарик воды как бы изменяет свою кривизну, а это именно то, что нам и нужно, для того чтобы менять фокусное расстояние!
Этот процесс называется электросмачиванием и был открыт еще в 1875 году французским ученым Габриэлем Липманом.
Но если просто запихнуть каплю воды в камеру вашего смартфона, то скорее всего что-то внутри закоротит. Получается, что каплю надо как-то закрепить внутри вашего девайса. Для этого создается маленький прозрачный контейнер, куда наливается вода и масло одинаковой плотности. Вода и масло необходимы, чтобы линза была стабильной при любом угле использования, ведь мы должны учитывать гравитацию и то, что линза может меняться.
В результате при подаче напряжения происходит искривление линзы, а меняя само напряжение можно его контролировать!
В общем, вы поняли к чему мы клоним. В теории не будет больше никаких четырёх или пяти камер в смартфонах, которые необходимы для макро, зума или ширика. В будущем это все будет просто в одном объективе! Ну или максимум в двух. А это освобождает огромное пространство внутри наших смартфонов, то есть можно увеличивать размер самих матриц, ну или поставить батарейку большей ёмкости. Вернут ли миниджек, раз место свободное появится?!
Самое интересное, что такие линзы — не современная технология, они уже используются в производстве, в профессиональном оборудовании.
Например, сканеры штрих-кодов которые уже довольно давно используют жидкие линзы с электрической подстройкой. Им нужно быстро сфокусироваться на штрих-кодах с разного расстояния. Жидкие линзы упрощают эту задачу, поскольку они могут практически мгновенно это сделать.
Мы с вами уже узнали, что в новых китайских флагманах стоит система с механическим искривлением кривизны, однако заявлена возможность переключаться всего между двумя режимами — трёхкратным оптическим зумом и макро. То есть нет, мы не получили одну единственную камеру вместо всех!
Безусловно это уже впечатляет, правда до тонкой подстройки еще далеко. Да и надежность механизма не очень ясна, так как там много движущихся частей, а сама мембрана очень нежная. Однако компания заявляет, что линза будет работать в температурах от -40 до +60 градусов, что говорит нам о том, что скорее всего там используется не вода, а специальное прозрачное масло.
Другая китайская компания — HUAWEI, кстати, тоже еще в конце 2020 года запатентовала подобную технологию и из картинок мы можем понять, что они тоже реализуют механический подход. Ждем в новом P50!
Вывод
Что ж, давайте подведем итоги. Главный плюс всей технологии — это конечно возможность изменения фокусного расстояния, а в случае электрических линз очень быстрое изменение, всего за миллисекунды, кроме того электрические линзы очень надежны и энергоэффективны. Но естественно есть и ложка дегтя в этой бочке меда — цена и сложности в производстве.
Модули камер скорее всего станут сильно дороже, и не очень понятно, что случится с вашим новым Mi MIX Fold если его его уронить на кафельный пол.
Судя по всему, и сами Xiaomi не очень уверены в собственной технологии, так как поставили такую линзу только на вспомогательный объектив.
В любом случае мы думаем, что это серьезный шаг для индустрии, осталось только подержать ее в руках и понять на что она способна… А дальше, надеемся, что Samsung и Apple уже подтянутся со своими возможностями и мы, возможно, увидим небольшую революцию в мобильной фотографии.
Кроме того надо сказать, что в самой жидкости нет движущихся частей — то есть там нечему ломаться! Такая система надежна и основана на фундаментальных законах физики и сможет служить годами! Ну конечно если ваша линза не треснет, тогда даже банка с рисом не поможет, для просушки.
Ну и напоследок — они энергоэффективны и для перефокусировки требуется небольшое количество энергии, а сама линза умеет сохранять свое состояние!
Post Views: 4 444
Нет в мире совершенства! Как хорошо было с камерой-обскурой: не надо фокусировать, не надо думать о глубине резкости, хочешь изменить угол обзора — просто измени расстояние между дыркой и плоскостью изображения, — и никаких хлопот. Но фотографам вечно не хватает света, и они решили увеличить дырку,
а чтобы не потерять резкость, поставили линзу, и вот тут появились сферические
аберрации, хроматические аберрации, кома , дисторсия. В общем, начали с одной линзы, но остановиться не сумели, и стало число линз множиться с катастрофической быстротой. Установите проигрыватель Flash Итак, мой рассказ о том, зачем так много линз, и о некоторых терминах, которые часто встречаются при описании объективов. Основной характеристикой объектива, определяющей его способность давать
ту или иную освещенность фотослоя, является светосила. Объектив тем светосильнее,
чем больше его отверстие и чем короче его фокусное расстояние. Эта взаимосвязь
выражается величиной относительного отверстия, которая показывает, сколько
раз диаметр отверстия укладывается в фокусном расстоянии объектива. В фотографии
принято следующее деление объективов по светосиле:
Светосильные 2,8-4,5 Малосветосильные 5,6 и менее. Попытки увеличить светосилу и при этом не очень ухудшить изображение,
вероятно, начались в 1812 г. Получилось более яркое изображение, но не очень четкое и не точное по геометрическим размерам, хотя и лучшее, чем с двояковыпуклой линзой. Дефекты изображения, обусловленные недостатками оптической системы, носят общее название аберрации. К этим недостаткам относятся: сферическая аберрация; хроматическая аберрация; дисторсия; астигматизм; кома. Сферическая аберрация вызывается тем, что степень преломления лучей, попадающих на края линзы, больше, чем степень преломления лучей, располагающихся ближе к центру, поэтому широкий пучок лучей после преломления пересекается не в одной, а в нескольких точках. Путем придания поверхности линзы асферической формы можно устранить
сферическую аберрацию. Однако технология изготовления стеклянных
асферических линз весьма дорога и получила развитие только в последние
годы. На практике при изготовлении фотообъективов влияние сферической аберрации уменьшают путем подбора к собирающей линзе менее сильной рассеивающей линзы. В последнее время получило развитие использование в объективах наряду со стеклянными сферическими линзами и асферических, изготовленных формовкой органических пластиков. Хроматическая аберрация обусловлена дисперсией света, возникающей при прохождении его через линзу. Это явление связано с тем, что лучи с разной длиной волны преломляются под разными углами. Значительного уменьшения хроматической аберрации добиваются путем сочетания
в оптической системе сильной собирающей линзы, изготовленной из оптического
стекла крон, и слабой рассеивающей линзы, изготовленной из стекла флинт.
Такая линза называется ахроматической или ландшафтной. В 1840 г. Шевалье использовал ахромат в первых фотокамерах. Этот объектив состоял из двух линз с различной дисперсией, склеенных вместе. Дисторсия характеризуется искривлением прямых линий и имеет такое же происхождение, что и сферическая аберрация. На характер дисторсии влияет положение диафрагмы: если диафрагма расположена перед линзой, то дисторсия имеет бочкообразую форму, а если диафрагма расположена за линзой, — то подушкообразную. Этот вид аберрации устранен у симметричных объективов, выполненных из двух одинаковых компонентов, между которыми размещается диафрагма. Объектив, состоящий из двух менисков, называется перископом. Таким образом, чтобы исправить сферическую и хроматическую аберрации
в отдельности, достаточно двух линз. Астигматизм делает невозможным получение одновременной резкости вертикальных
и горизонтальных линий. Явление астигматизма может возникнуть при недостаточно
точной сферичности линзы, но чаще и сильнее оно обнаруживается в том случае,
когда объект находится под некоторым углом к ее оптической оси. При этом
поверхность линзы для таких наклонных лучей не будет строго симметричной, что и приведет к искажению
изображения. В 1893 г., используя новые виды стекла, Тейлор изготовил асимметричный
объектив из трех элементов, который был назван триплетом Кука.
Этот объектив, устраняющий астигматизм и кривизну плоскости изображения,
был первым среди так называемых анастигматов. Триплет Кука был сконструирован
для использования с относительными отверстиями не более 1:4. Анастигмат
представляет собой объектив, который полностью свободен от астигматизма
для определенного расстояния до объекта и имеет минимальную кривизну плоскости
изображения. Дальнейшим развитием триплета стало создание в 1902 году фирмой
Цейсс объектива «Тессар», у которого последний компонент триплета был заменен
склеенной линзой. Модификации этого объектива используются сегодня при
относительных отверстиях не более 1:2,8. Кома является разновидностью сферической аберрации для наклонного к оптической оси линзы пучка света. При этом, в связи с разным характером преломления лучей и асимметричным строением пучка, изображение получается в виде кометообразной фигуры. Но не только стремление к совершенству изображения приводит к увеличению
числа линз. Еще одной причиной, приводящей к увеличению числа линз, является
стремление разработчиков объективов вынести главную плоскость за габариты
объектива. Классическим примером является телеобъектив, который в простейшем
виде представляет собой собирающую линзу, помещенную перед рассеивающей
линзой. Если линзы имеют надлежащие фокусные расстояния и соответствующим
образом расположены, можно создать систему линз, в которой задняя главная
плоскость находится перед системой. Так как фокусное расстояние измеряется
от главной плоскости, физическая длина объектива может быть сделана меньше,
чем его фокусное расстояние, и поэтому объектив может быть весьма компактным. Если телеобъектив повернуть на 180 градусов, то задняя главная плоскость может располагаться позади системы линз. Такая конструкция особенно полезна для широкоугольных объективов, предназначенных для малоформатных однообъективных зеркальных камер. Ведь если задняя главная плоскость расположена внутри системы линз, то пространство между крайней линзой и пленкой будет меньше фокусного расстояния и не останется места для зеркала затвора и других необходимых механических частей камеры. Примером обратного телеобъектива является известный у нас объектив «Мир 1». Останавливаясь на широкоугольных объективах, отмечу, что термин «рыбий
глаз» произошел от гидрообъективов, которые имеют нормальный угол зрения
под водой, однако, будучи вытащенными на поверхность, превращаются в широкоугольные.
Снимки через эти объективы демонстрируют нам то, что увидела бы рыба, если
ее вытащить из воды. Широкую известность (см. В борьбе за компактность длиннофокусных объективов одних линз оказалось
недостаточно, и были созданы зеркально-линзовые объективы. Свет попадает
в объектив через круглое отверстие и отражается, по крайней мере, от двух
зеркал, прежде чем сфокусируется на плоскости пленки. Так как свет входит
в объектив лишь по его периметру, ирисовая диафрагма не может быть использована
для уменьшения действующего отверстия, и поэтому для регулирования освещенности
применяют светофильтры. Сферические зеркала подвержены значительной
сферической аберрации, для исправления этой аберрации обычно используется
специальная асферическая линза, называемая корректирующей пластинкой Шмидта.
В этих объективах также применяются сферические линзы, которые служат для
дополнительной фосировки света. Обилие линз вызвало естественное желание их подвигать внутри объектива, ведь перемещая линзы, мы можем менять фокусное расстояние, причем если перемещать каждую линзу в отдельности, да еще по сложному закону, то можно получить объектив с переменным фокусным расстоянием и неплохим качеством. Оптические системы с непрерывным изменением увеличения называются панкратическими и подразделяются на вариообъективы и трансфокаторы. У вариообъектива изменение фокусного расстояния осуществляется посредством непрерывного перемещения одного или ряда компонентов вдоль оптической оси. Нелинейное перемещение линз в вариообъективах производится с помощью одного или нескольких кулачковых механизмов, поэтому такие системы являются сложными не только по оптическому, но и по механическому устройству. Трансфокатор представляет собой систему, состоящую из афокальной панкратической
насадки с переменным угловым увеличением и объектива с постоянным фокусным
расстоянием. По мере возрастания числа элементов, из которых изготовлен объектив,
отраженный и рассеянный поверхностью линз свет становится серьезной проблемой.
Если на поверхность линзы нанести слой вещества с определенной толщиной
и меньшим показателем преломления, чем у самой линзы, то можно уменьшить
отражение от поверхностей линзы. Этот эффект достигается благодаря тому,
что свет, отраженный от двух поверхностей, интерферирует с взаимным ослаблением,
что уменьшает отражение от линзы. Если длина оптического пути в покрытии
точно равна половине длины волны света в среде, то разность фаз двух отраженных
лучей составит 180°, и, складываясь, они взаимно погасят друг друга. В
результате от линзы вообще не будет отражаться излучение с определенной
длиной волны. Это условие может быть удовлетворено только для одной определенной
длины волны, однако происходит значительное ослабление отраженного света
и для соседних длин волн. 02.06.1998 Установите проигрыватель Flash |
Облако тегов: 3D печать Arduino Raspberry Pi Аэрофотосъемка Байдарки Геомеханика История Камеры Макросъемка Объективы Освещение Панорамы Принадлежности Принтеры Программы Сканеры Стереосъемка Фильтры Фокусировка Фотокубики . |
или объектив — что лучше?
Поскольку многие английские слова могут быть написаны более чем одним способом, может возникнуть соблазн предположить, что все слова в английском языке имеют несколько допустимых вариантов написания.
Конечно, это не так. Подавляющее большинство слов имеют только одно стандартное написание, и многие слова, которые имеют более одного варианта написания, имеют широко распространенную версию.
Объектив относится к первой категории: он имеет только одно стандартное написание. Потому что множественное число линза — это линза , некоторые авторы предполагают, что форма единственного числа также может быть записана как линза .
Однако, как мы увидим, есть только одно правильное написание.
В чем разница между объективом и объективом?
В этой статье я сравню объектив и объектив . Я обрисую правильное написание этого слова и дам определения и примеры предложений.
Кроме того, я покажу вам полезный инструмент для запоминания, который вы можете использовать, чтобы запомнить, если 9Линза 0007 или линза — правильное написание.
Когда использовать линзу
Что означает линза? Объектив — существительное. Линза — это изогнутый кусок стекла для просмотра и часто увеличения объектов. Множественное число от линзы равно линзы .
Линзы являются важной частью многих устройств, таких как камеры, бинокли, микроскопы, очки и телескопы. Сами глаза также содержат линзу, хотя она и не стеклянная.
Вот несколько примеров объектива в предложении,
- Если вы покупаете дорогую камеру, она может иметь функцию автоматической очистки объектива.
- Окулист провел Арчибальду осмотр глаз и прописал ему корректирующие линзы.
- Мне не потребовалось много времени, чтобы понять, что им нужны контактные линзы. – Нью-Йорк Таймс
Линза иногда используется в переносном смысле, как синоним перспективы или точка обзора . Человек, который читает «Гордость и предубеждение » Джейн Остин через призму марксизма, использует точку зрения марксизма, чтобы решить, что означает книга. Это использование довольно распространено в академической литературе, но менее распространено в других местах.
Когда использовать линзу
Что означает линза? Объектив является опечаткой объектива . Он редко появляется в отредактированном тексте, и его следует избегать повсеместно.
Как видно из следующей таблицы линза против линза во всем написанном на английском языке, почти никто не использует линзу в опубликованных книгах,
Линза используется с такой редкостью, что приближается к нулю.
Уловка, чтобы запомнить разницу
Линза и линза — это два написания, которые относятся к одному и тому же слову, только одно из которых считается правильным.
- Объектив — правильное написание.
- Линза — это опечатка, которая, вероятно, возникает из-за множественного написания объектива : .
Поскольку линза является орфографической ошибкой, думайте о дополнительных E в линзе как о замене слова ошибка .
Резюме
Это линза или линза? Существительное линза относится к изогнутому куску стекла , который облегчает просмотр вещей.
- Объектив — правильное написание.
- Lense — это опечатка, которой следует избегать.
В то время как форма множественного числа слова линзы действительно содержит две буквы «Е», форма единственного числа содержит только одну.
Содержание
- 1 В чем разница между объективом и объективом?
- 2 Когда использовать объектив
- 3 Когда использовать объектив
- 4 Уловка, чтобы запомнить разницу
- 5 Обзор
по сравнению с объективом: ясно видишь разницу
Описание
Lens vs Lense Примеры
Источник
Lens: ArtPartner-Images / Image Bank / Getty Images, очки: Oleksiik / isstock / Getty Images плюс
- romply Relmisse / Gettoc Лицензия на изображения
Решить, использовать ли объектив или объектив , несложно, если вы помните один основной факт. Линза ни слова. Узнайте, почему люди часто используют линзы , хотя это неправильное написание любого английского слова. Узнайте, что вам нужно знать, чтобы избежать этой ошибки в письменной форме.
Определение: что такое линза?
Линза представляет собой прозрачную поверхность, такую как кусок стекла или особого типа пластика, специально сконструированная таким образом, чтобы рассеивать или концентрировать лучи света. Линза может быть вогнутой или выпуклой, в зависимости от направления ее изгиба. Форма кривой влияет на поведение света при прохождении через линзу.
- Некоторые объекты имеют только одну линзу . Примеры включают увеличительное стекло или объектив камеры.
- Некоторые изделия имеют несколько линз . Примеры включают очки или бинокли.
Реклама
Образное использование линзы
Слово линза также может использоваться в переносном смысле. Например, фразы «сквозь объектив» или «через объектив» являются примерами метафор с использованием этого слова.
- Их действия будут оцениваться через призму истории .
- Прежде чем принимать решение, основанное на финансах, рассмотрите его через этическую линзу .
Используемое в цитатах, подобных приведенным выше примерам, слово линза не относится к конкретному прозрачному объекту. Вместо этого это использование рассматривает слово объектив как синоним таких слов, как перспектива и угол .
Объектив против объектива: почему путаница?
Слово объектив является существительным в единственном числе. Форма множественного числа этого слова — линз . Похоже, что неправильное понимание формы единственного числа этого слова, вероятно, является основным источником путаницы в отношении объектива и объектива .
- Поскольку многие нарицательные существительные образуются во множественном числе путем добавления «s» в конце формы единственного числа, люди иногда ошибочно предполагают, что слово линзы образовано добавлением «s» к линзе .
- Однако линза не является словом в американском или британском английском (или любом другом языке). Правильным термином в единственном числе является слово линза . Поскольку слово линза оканчивается на «s», к концу слова добавляется -es , чтобы преобразовать его в существительное во множественном числе.
Реклама
Примеры использования линзы в предложении: единственное и множественное число
Для получения дополнительной информации об использовании правильных форм единственного (линза) и множественного числа (линза) этих слов изучите несколько примеров предложений.
- Объектив на моей камере поцарапан.
- Я должен почистить микроскоп объектив после занятий.
- Правая линза выпала из моих солнцезащитных очков.
- Моя новая камера имеет широкоугольный объектив .
- Линзы на моих очках очень грязные.Объективы и линзы: ВСЕ ОБ ОБЪЕКТИВАХ | Наука и жизнь