Жидкие линзы: Please Wait… | Cloudflare

Содержание

Что такое жидкие линзы в новом смартфоне Xiaomi? — android.mobile-review.com

18 апреля 2021

Владимир Нимин

Facebook

Twitter

Вконтакте

Не так давно компания Xiaomi, небезосновательно подозреваемая многими в А-брендовости, представила флагман с гибким экраном Mi MIX Fold. Занятно, к слову, что слово Fold не стало фирменным для Samsung. Сначала Lenovo представила свой ноутбук ThinkPad Fold, а теперь и Xiaomi. Может, в английском языке со временем термин Fold просто станет синонимом устройств с гибким экраном. 

Однако есть в Mi Mix Fold одна уникальная особенность. Это первый смартфон, в котором используется технология жидких линз в фотокамере. Вообще-то, ещё в прошлом году были слухи, что Huawei использует данную технологию в своем ближайшем флагмане. Формально в мае 2020 года на странице Huawei появился пост, что компания патентует технологию Liquid Lens Camera Module, с помощью которой обещала потрогать новые вершины фотографии. 

Что такое жидкие линзы?

Если говорить формально, то жидкие линзы – это не супергорячая новинка. Впервые про них массово заговорили ещё в 2017 году. Однако жидкие линзы использовались и до этого в промышленном оборудовании и спецтехнике. А в коммерческой фототехнике они используются аж с 2002 года, когда появилась компания Varioptic, как раз специализирующаяся на подобном типе линз (если говорить про идею, то она и подавно была предложена ещё в конце 19 века).

Главное преимущество жидких линз – это супербыстрый автофокус. Например, оборудованный такими линзами робот на производстве может мгновенно фокусироваться на объектах, которые находятся на разном расстоянии или обладают разным размером. Удалось найти примеры, что такие роботы занимаются проверкой и сортировкой таблеток в фармацевтике. 

Жидкие линзы – действительно жидкие. Они представляют собой крошечные ячейки, заполненные жидкостью оптического качества. Пример такой жидкости – это оптический силиконовый эластомер.

Это картинка не имеет отношения к камерам. Просто изображение, как выглядит подобный силикон оптического качества.

На ячейку подается напряжение, под воздействием которого она меняет форму. Процесс называется электросмачивание (electrowetting). Смена фокуса занимает миллисекунды. 

Чтобы понять, как это выглядит вживую, посмотрите, пожалуйста, 30-секундное видео с демонстрацией от Corning.  Там показывается, как капелька меняет форму под воздействием напряжения. Как видите, жидкие линзы в чем-то похожи на работу человеческого глаза.

В чем преимущество жидких линз?

Во-первых, мгновенный автофокус – это удобно пользователю. 

В цифровой фотографии жидкие линзы также используются в случаях, когда снимаемые объекты должны быть суперчёткими, в то время как фон будет размыт. Очевидно, что в смартфонах, где портретный режим уже несколько лет пользуется огромной популярностью, это позволит предложить пользователям возможность делать суперрезкие портреты.

Во-вторых, жидкие линзы, в теории, могут дать возможность создавать новые режимы для фотосъёмки. Например, с мгновенным автофокусом смартфон может за мгновения сделать несколько кадров с разным фокусным расстоянием, создав таким образом чёткий кадр по всей площади. При этом займёт это всё меньше секунды. 

В-третьих, в жидких линзах нет механических частей, соответственно, не может ничего повредиться, а сама линза не может разбиться при падении. При этом линза устойчива к вибрациям. Так что даже при тряске фотографии должны выходить четкими. Сюда же стоит отнести то, что жидкие линзы более энергоэффективны. И могут работать при разных температурах (от -45 до +60).

В-четвертых, жидкие линзы и меньше по размеру, и легче, чем обычные. Так что, в теории, можно надеяться, что c развитием технологии мы больше никогда не увидим горных массивов, как у Galaxy Note 20 Ultra. И модули камер (по крайней мере, у флагманов) снова станут плоскими. 

В-пятых, жидкая линза гораздо более универсальна в плане фокусных расстояний. Она отлично подходит для макросъемки. Камеры с жидкими линзами давно используются в медицинской технике. Сейчас макрокамеры на смартфонах ограничиваются размером в 5 МП, и картинка с них неважная. С новой технологией, в теории, смартфон превратится чуть ли не в электронный микроскоп.

Что умеет Mi Mix Fold?

Очевидно, что Fold от Xiaomi – это только первая ласточка. Своего расцвета технология достигнет через 3-4 года, когда станет массовой и полностью освоенной (на рынке смартфонов).

Фактически в смартфоне только одна жидкая линза – это 8 МП модуль. Mi Mix Fold подтверждает, что жидкие линзы могут работать на разном фокусном расстоянии. Например, жидкий 8 МП модуль будет работать и как макрокамера (от 3 см), и как телекамера, дающая 3х оптический зум. В теории, ещё и портретная съёмка должна выйти на новый уровень, но Xiaomi молчит.

К сожалению, пока что это всё. Но в будущем можно будет снизить количество фотомодулей до 1-2 штук, так как каждый объектив будет универсальным. По-настоящему про жидкие линзы можно будет поговорить, как их станут использовать в главном фотомодуле. 

Вряд ли мы увидим в ближайшее время подобные решения от Samsung или Apple, так как компании предпочитают не торопиться. Но, возможно, Huawei всё же чем-нибудь да удивит. 

Технология жидких линз | Cognex

Модуль жидкой линзы представляет собой управляемую электронным управлением систему с переменной фокусировкой

Cognex стала первой компанией, которая использует технологию жидких линз как для стационарных, так и для портативных промышленных считывателей штрих-кодов. Жидкостная линза использует две жидкости изо-плотности, масло в качестве изолятора и воду в качестве проводника. Изменение напряжения приводит к изменению кривизны границы жидкость-жидкость, что, в свою очередь, приводит к изменению фокусного расстояния установленной оптической линзы. На следующей диаграмме показано, как строится жидкая линза:

 

Преимущества и доступность
Ключевыми преимуществами жидкой линзы являются ее прочность (без движущихся частей), быстрое время отклика, хорошее оптическое качество, низкое энергопотребление и размер. Жидкостная линза может упростить установку, настройку и обслуживание, устраняя необходимость открывать считыватель и вручную касаться объектива. По сравнению с другими механизмами автофокуса, жидкая линза имеет чрезвычайно быстрое время отклика. Он также идеально подходит для приложений с расстояниями чтения, которые меняются от части к детали или во время переключения деталей. Многие считыватели штрих-кода DataMan используют эту технологию. В приведенной ниже таблице перечислены опционы оптики DataMan.

Series

Installed Lens

Lens Options

DataMan 8000 Liquid Lens N/A
DataMan 500 Choose from options Liquid Lens, C-/CS-Mount
DataMan 300 Choose from options Liquid Lens, S-Mount, C-Mount
DataMan 200
Three-position adjustable,
S-Mount
Liquid Lens, large aperture S-Mount,
C-Mount
DataMan 100 Three-position adjustable,
S-Mount
C-Mount adapter, super high density
S-Mount, large aperture S-Mount
 

 

Объективы с жидкой линзой для гибких задач

Ранее все линзы были из стекла и их геометрией мы не могли управлять, поэтому фокусировка в классических объективах происходит за счет перемещения линз. Даже в смартфонах установлены специальные электромагнитные механизмы, перемещающие оптику для фокусировки на объект. Жидкая линза кардинально меняет подход к фокусировке на объект. За счет возможности изменения своей геометрии под воздействием тока она может изменять фокусное расстояние объектива. 

 


Из чего состоит объектив с жидкой линзой

Основная часть объектива — это классические стекла, алюминиевый корпус, механическая или моторизированная диафрагма и та самая жидкая линза с управляющим контроллером.

 

Жидкая линза состоит из двух жидкостей — специального масла и воды, запечатанных между двух стекол. С торцов установлены электроды, в зависимости от подаваемого напряжения на них — масло начинает изменять свою форму. Так как масло работает как линза — то свет преломляется и изменяется фокусное расстояние объектива. 

 

Контроллер у объектива позволяет управлять напряжением, подаваемым на жидкую линзу, путем получения команд с камеры или иного устройства по шинам I2C, RS-232 (com порт) или USB. Сам объектив питается примерно от 5В до 24В (подробнее вы можете узнать в документации к выбранной модели).

 

Такой объектив способен весьма быстро (до 30 раз в секунду) изменить свою фокусировку, причем с высокой точностью и повторяемостью. Объектив вибростойкий, однако он не работает при отрицательных температурах (так как замерзает вода).


Где применяется жидкая линза

Благодаря быстроте работы и точности фокусировки жидкая линза открывает много новых возможностей для разработки систем машинного зрения. В основном это:
  • системы с быстрой автофокусировкой (распознавание кодов, отслеживание объектов)
  • построение 3D изображения из глубины фокуса по алгоритму Depth From Focus
  • быстро перенастраиваемые системы машинного зрения
  • продвинутые смарт-камеры для индустрии 4.0

Видео работы жидкой линзы:

 

Обратитесь к нашим инженерам для подбора идеального объектива для вашей задачи — обсудить проект.

Жидкая линза от Xiaomi. Еще не время радоваться

Оценка этой статьи по мнению читателей:

На днях Xiaomi презентовала свой первый смартфон с гибким экраном — Mi Mix Fold. И, чтобы не вставать дважды, продемонстрировала еще одну инновацию — камеру с жидкой линзой.

Естественно, такое событие не могло остаться без внимания общественности. И уже на следующий день зарубежные ресурсы начали трубить о революции, которая навсегда изменит фотографию. Затем подтянулись и русскоязычные блогеры, пересказывая подслушанное у иностранных коллег.

Но в какой-то момент ситуация стала выходить из под контроля и восторг превратился в демонстрацию полного непонимания того, как устроен объектив смартфона и глаз человека, в котором «установлена» такая же жидкая линза.

Многие начали проводить сравнение новой линзы Mi Mix Fold с глазом и говорить, что теперь одна такая линза сможет изменять свое фокусное расстояние, тем самым то приближая, то отдаляя изображение — в точности как наши глаза!

В какой-то момент я даже попытался одним глазом приблизить текст с экрана, но, несмотря на наличие в нём «жидкой линзы», ничего не вышло.

Другие писали о том, что в Mi Mix Fold нет традиционных линз, ведь вместо них используется только жидкая (на самом деле, там установлена еще «пачка» традиционных линз, исправляющих оптические искажения жидкой линзы).

В общем, думаю, вы уже наслышаны об этой технологии и ее преимуществах. Поэтому здесь я не хочу разделять общего энтузиазма и выскажу другое мнение. В конце концов, альтернативная точка зрения — это всегда интересно.

Попытка №3!

Вам не кажется странным тот факт, что столь значимую революцию в области фото сделала Xiaomi? Должно быть, таким компаниям, как Sony или Samsung, задающим тон на рынке мобильных камер последние лет 10, очень обидно осознавать этот факт?

На самом деле, еще в январе 2005 года (16 лет назад) авторитетное издательство WIRED сообщило о том, что через 3 месяца компания Samsung представит на выставке CeBIT первый прототип зум-камеры с жидкими линзами. Тогда же говорили, что первый коммерческий образец появится ближе к концу 2005 года.

В те годы пресса шумела о жидких линзах, ведь они смогли бы вывести мобильную фотографию на принципиально новый уровень — добавить функцию автофокуса, о которой тогда можно было только мечтать.

Но затем шумиха поубавилась.

Вторая волна жидких линз захлестнула умы техно-энтузиастов лет через пять. Начиная с 2009 года в сети стали появляться патенты на камеры с жидкими линзами не только от Samsung, но и Sony, Olympus, Panasonic и других:

Различные патенты на жидкие линзы

Но почему-то снова дальше разговоров и патентов дело не пошло. Вторая попытка совершить революцию в области объективов мобильных камер опять провалилась.

Третья попытка приводит нас к 2020 году, когда в сети появился патент на жидкую линзу от Huawei. По словам различных источников, компания планировала (и планирует) использовать такую линзу в камере будущего Huawei P50.

И только Xiaomi в конце марта продемонстрировала первый коммерческий продукт.

Конечно же, хочется сразу задать логичный вопрос. Почему Samsung, запатентовавшая технологию жидких линз для мобильных камер еще до появления самой Xiaomi, не стала первопроходцем? Ведь мы знаем, насколько компания любит «технологии ради технологий», выпуская часто совершенно бесполезные «инновации», уходящие вскорости на свалку истории.

Ответ очевиден — качество жидкой линзы. В те годы оно было настолько плохим, что для минимизации искажения цвета приходилось делать серию из 3 монохромных снимков, после чего смешивать фотографии алгоритмами в один снимок.

Конечно, с тех пор прошло много лет и уже найдены/подобраны различные жидкости, дающие более-менее приемлемое качество изображения. Тем не менее, сам факт того, что жидкая линза не используется в Mi Mix Fold на 108-Мп основной матрице (которая требует от линзы очень высокой разрешающей способности), косвенно говорит о том, что далеко не все проблемы еще решены. И не факт, что технология вообще готова к коммерческому использованию.

Зачем на самом деле нужна жидкая линза в камере Xiaomi Mi Mix Fold?

Прежде всего, единственная задача жидкой линзы Mi Mix Fold — это функция автофокуса. И ничего более.

Согласитесь, в такой формулировке восторга от инновации становится меньше? Но чтобы действительно разобраться, зачем нужна такая линза, нужно вначале понять, как вообще работает автофокус на смартфоне и что именно должна заменить новая линза.

Представьте, что у нас есть телефон с типичной камерой, фокусное расстояние которой составляет 5 мм. Фокусное расстояние означает, что линза будет проецировать четкое изображение на матрицу, которая размещена ровно в пяти миллиметрах от нее:

Теперь давайте посмотрим, что произойдет, если мы попытаемся сфокусироваться такой камерой на объекте, находящемся в 10 метрах от нас.

Лучи от этого объекта пройдут через линзу камеры (на самом деле в камере много линз, но для упрощения будем считать, что она там одна) и четко сфокусируются на расстоянии 5 мм от линзы:

Это расстояние мы можем легко посчитать по очень простой формуле тонкой линзы 1/f=1/do+1/di, где f — это фокусное расстояние объектива (в нашем случае — 5 мм), do — расстояние до объекта съемки (10 метров), а di — расстояние до четкого изображения, которое спроецирует линза позади себя.

Из этой формулы следует, что di = (f*do)/(do-f). Просто подставляем числа вместо f и do и получаем di=5 мм.

Итак, наша матрица находится именно на таком расстоянии, а значит, вся картинка будет резкой.

Но теперь мы решили сделать снимок объекта, который находится в 10 см от смартфона. Лучи света от этого объекта пройдут через линзу и соберутся в четкое изображение, но уже на расстоянии 5.3 мм от линзы (согласно формуле тонкой линзы):

И вот тут-то мы сталкиваемся с серьезной проблемой. Четкое изображение находится дальше, чем матрица, соответственно, на матрице картинка будет размытой.

Что в таком случае делает смартфон? Просто механически отодвигает линзу подальше от матрицы. И теперь расстояние между линзой и матрицей составляет не 5 мм, а 5.3 мм, что идеально подходит для нашей фотографии.

На многих смартфонах даже можно услышать стук этой линзы, если хорошенько потрясти телефон. Она не зафиксирована жестко и может двигаться вдоль объектива.

А что в такой ситуации сделает наш глаз? Ведь, в отличие от жаб, рыб и мобильных камер, «линза» человеческого глаза (хрусталик) не ездит вперед-назад, чтобы подстраивать фокус.

Тут на помощь и приходит та самая жидкая линза. Дело в том, что оптическая сила линзы (способность изменять ход световых лучей) зависит от ее кривизны. Плоское стеклышко просто пропустит пучок света без отклонения, но чем сильнее оно будет изогнуто, тем сильнее будет отклоняться луч света в сторону.

Почему так происходит, я расскажу в статье о том, как устроен объектив камеры смартфона и зачем ему столько линз внутри. А пока просто примите это как факт.

Так вот, если четкое изображение оказалось дальше сетчатки, нужно просто напрячь мышцы глаза, тем самым сделав хрусталик более выпуклым, чтобы он агрессивнее сводил все лучи в одну точку:

Если в смартфоне есть жидкая линза, которая может аналогичным образом изменять свою форму (выпуклость), то совершенно незачем двигать линзы. Достаточно просто сфокусировать лучи ближе:

А теперь подумайте, можно ли как-то с помощью жидкой линзы приближать и отдалять изображение? То есть, заменить одной жидкой линзой сразу несколько камер (широкоугольную, телеобъектив)?

Если вы не можете этого делать своим глазом, то и жидкой линзой не сможете. Для этой задачи вам потребуется целый набор линз, из которых минимум две (а лучше — три или четыре) будут жидкими.

Естественно, ничего подобного в камере Xiaomi Mi Mix Fold нет и мы имеем дело только с фокусировкой.

Но как же режим 2-в-1?

Судя по новостям и роликам в YouTube, всех прямо-таки поразила возможность новой камеры Mi Mix Fold с жидкой линзой работать в «двух режимах» — в качестве телеобъектива и макро-камеры. Это преподносится как нечто инновационное, недоступное для обычных камер.

Но в реальности любая камера может быть в том числе «макро-объективом», если она способна фокусироваться на близком расстоянии. Всё дело, опять-таки, исключительно в фокусировке — сможет ли конкретная камера сфокусироваться на предмете, расположенном очень близко.

Многие смартфоны легко позволяют это делать своими широкоугольными камерами, но в случае с телеобъективами двигать линзы вперед-назад приходится гораздо дальше, поэтому на телеобъективах фокусное расстояние изменяется незначительно.

Использование жидкой линзы позволяет обойти это ограничение и изменять фокус в очень широком диапазоне. Но, повторюсь, принципиально ничего необычного в 3-кратном объективе, который способен фокусироваться на близком расстоянии, нет.

Революция в рекламе?

Жидкие линзы действительно могут значительно изменить камеры смартфонов в будущем, но Mi Mix Fold в этом плане не представляет из себя ничего интересного. Это не Siri от Apple, которой все хотели задать остроумный вопрос, и не гибкий экран от Samsung, который хотелось самому попробовать раскрыть и закрыть, убедившись, что он не сломается.

В жидкой линзе Mi Mix Fold для рядового пользователя нет никакого вау-эффекта, если только его не приводит в восторг работа автофокуса.

Когда (и если) камера будет иметь набор из жидких линз, способных не просто изменять фокусное расстояние, приближая или отдаляя изображение, но делать это плавно при помощи оптики, тогда можно будет говорить о настоящей революции.

А что сейчас? А сейчас Xiaomi выпускает камеру с единственной жидкой линзой для фокусировки и делает это на самом нишевом смартфоне, на далеко не самой востребованной его 8-Мп камере.

Всё это говорит о том, что сам разработчик на текущем этапе развития технологии не считает, что такая линза способна даже в качестве автофокуса заменить традиционные линзы.

Выглядит так, будто жидкая линза используется лишь для одной цели — создать информационный повод, чтобы весь мир заговорил о революции (повторюсь, не достойной даже того, чтобы использовать ее в основной камере смартфона).

Сегодня жидкая линза в Mi Mix Fold — это больше маркетинг, чем реальные преимущества. Да, фокусировка теоретически должна работать быстрее, так как передвигать линзы моторчиком банально дольше, чем изменять форму жидкости.

Но это не решает проблему с плохой фокусировкой при недостаточном освещении. Ведь проблема не в том, что подуставший за день смартфон не может быстро двигать линзы ночью, а в том, что он «плохо видит», на какое расстояние и в какую сторону их следует передвигать. А передвигать или изменять форму — это уже другой вопрос.

Жидкие линзы уже много лет используются в промышленности, медицине и других сферах, где качество картинки — это последнее, что интересует клиента. От таких линз требуется молниеносная фокусировка и они с успехом справляются с поставленной задачей.

Рано или поздно, на смартфоне останется лишь одна камера

Скорее всего, так и будет, но далеко не только благодаря жидкой линзе. Сегодня смартфоны используют несколько камер для разных целей. Это и портретный режим, и всевозможные режимы объединения картинок с разных матриц для получения дополнительной информации о сцене (цвете, детализации, глубине).

Рано или поздно искусственный интеллект сможет всё это заменить собой, а набор из жидких линз будет покрывать все фокусные расстояния от ультраширокоугольного до телеобъектива.

Вот только Mi Mix Fold к этому будущем пока не имеет отношения.

У Samsung было много проблем с автофокусом в Galaxy S20 Ultra и если бы эти проблемы могла уже сегодня решать жидкая линза, компания бы внедрила ее спустя 16 лет работы над технологией. Но в S21 Ultra мы видим классический лазерный автофокус в качестве вспомогательной системы фокусировки.

Что в итоге?

Жидкие линзы в смартфонах могут стать революцией, но революционность этой линзы в Mi Mix Fold, мягко говоря, несколько преувеличена.

Xiaomi добилась своей главной цели — громкий пиар за счет блогеров и прессы. Пиар на технологии, которая использована в самом нишевом продукте на камере, не играющей ключевой роли.

Продолжаем следить за рынком и мобильными камерами. Сможет ли Huawei или Samsung продемонстрировать прорыв с жидкими линзами, реализовав первый настоящий зум-объектив? Ведь, согласитесь, гонка мегапикселей уже перестала вызывать восторг, да и смысла подниматься выше 108 Мп на крохотных матрицах нет.

 

P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!

 

Что изменит в смартфонах жидкая линза — Hi-Tech Mail.ru

Однако новинка смогла кое-чем удивить — все дело в использовании инновационной камеры. В смартфоне применили очень интересную и перспективную технологию жидкой линзы, позволяющую существенно менять фокусное расстояние и заменять собой сразу несколько фотомодулей, предназначенных для разных целей (телефото и макросъемка, например). В СМИ сразу назвали данную инновацию прорывом в мобильной фотографии, но на деле это просто очередной этап в развитии камер, а не революция. Почему это именно так, вы поймете ближе к концу статьи.

Фото: CellphoneS

Что такое жидкая линза

Элемент оптики представляет собой конструкцию, включающую в себя специальную токопроводящую жидкость (различного рода водные растворы), заключенную между стеклом и гидрофобной жидкостью, например, маслом. Поскольку обе жидкие субстанции не смешиваются, никакие дополнительные мембраны для их изоляции друг от друга не требуется. Перед помещением их в своеобразный сосуд линзы, жидкости тщательно очищаются, чтобы демонстрировать максимально высокие показатели прозрачности.

Фото: corning.com

Зачем все это необходимо? Объясняем: чтобы вода и масло меняли свою форму и, соответственно, изменялось фокусное расстояние, на линзу подается напряжение. Чем выше напряжение, тем сильнее изменяется форма воды и масла, что позволяет серьезно расширить градацию фокусных расстояний. В теории жидкая линза способная фокусироваться на объекте на расстоянии от нескольких миллиметров от его поверхности и до бесконечности.

Во время загрузки произошла ошибка.Изменение формы капли жидкости при подаче различного напряжения тока.

Природа — главный вдохновитель ведущих изобретателей

Откуда взялась идея создания жидких линз? На самом деле их придумала матушка-природа. Человеческий глаз — это самая настоящая жидкая линза, только в другом исполнении. Если в жидкой линзе изменяется форма капли под воздействием электричества, то в глазе изменяется форма хрусталика посредством напряжения мышц глаза. То есть ни тут, ни там никакие линзы друг относительно друга не двигаются, как это происходит в классической механической оптике. А раз нет лишних элементов, заодно существенно экономится и пространство, что сейчас особенно актуально.

Если говорить об искусственных жидких линзах, то их применяют с незапамятных времен. Саму идею предложили еще в конце 19 века, а в коммерческом оборудовании и спецтехнике жидкие линзы используются с 2002 года французской компанией Corning Varioptic. Именно она и стала первопроходцем в вопросе продвижения технологии в массы. Еще бы, это отличное решение для промышленных и портативных сканеров QR и штрих-кодов, которые считывают неограниченное количество кодов без остановки. Все из-за того, что такое решение имеет массу преимуществ перед классическими стеклянными или пластиковыми линзами.

Фото: corning.com

В 2005 году уже компания Samsung представила первый прототип мобильного фотомодуля с жидкой линзой на выставке CeBIT. Тогда это действительно было революцией. Однако шумиха вокруг разработки утихла до 2007 года. В то время снова отличилась Corning Varioptic, показав 2 МП цифровой фотоаппарат IVIN-2M с жидкой оптикой. Хотя это было давно, все же на тот момент 2 МП уже было маловато, а цена в 400 долларов откровенно «кусалась». Ведь, если верить самой Varioptic, стоимость производства жидкой линзы тогда не превышала 3-х долларов, поэтому откуда взялся огромный ценник на фотоаппарат, никто не понял. Революция вновь провалилась.

В очередной раз о системе жидкой оптики заговорили в 2009 году — в сети начали массово появляться патенты от техногигантов вроде Samsung, Sony, Olympus, Panasonic и прочих. Однако дальше чертежей дело не пошло, и вновь все поговорили и забыли. Затем какие-то телодвижения производились в 2017 году, но настоящая истерия началась именно сейчас. Все благодаря живому смартфону, пусть и глубоко нишевому, Xiaomi Mi Mix Fold. Но не Xiaomi единым — Huawei P50 также должен получить камеру с жидкой линзой, а затем обязательно подтянутся Samsung, поскольку это именно та компания, которая любит громкие технологии.

Однако если к процессу становления новых камер примкнет Apple, случится настоящая революция в мобильной фотографии. Почему-то именно купертиновцы последними используют новые технологии в своих гаджетах, но делают это так, что после все начинают слепо копировать. Так было со сканером отпечатков пальцев, голосовым помощником, использованием 2-х и более основных камер (включая «Портретный режим»), сканером Face ID и даже избавлением от привычного 3.5 мм миниджека.

Несмотря на массу достоинств, внедрять жидкие линзы никто не спешит. Почему?

Действительно, если ознакомиться с перечнем преимуществ, коими обладают жидкие линзы, возникает вопрос — почему прошло минимум 15 лет до внедрения их в смартфоны? Ответ прост: реализация технологии на практике намного сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Даже несмотря на следующий перечень серьезных достоинств:

  • жидкие линзы не требуют наличия движущихся частей для фокусировки на объекте, что существенно повышает их срок службы;.
  • они выдерживают неограниченное количество циклов деформации;
  • жидкие линзы в 5−10 раз быстрее фокусируются относительно классических линз;
  • они прочнее и устойчивее к вибрациям и механическим ударам;
  • они предлагают широкий диапазон фокусировочных расстояний, вплоть от 5 мм до бесконечности;
  • жидкие линзы обладают низким энергопотреблением;
  • они абсолютно бесшумны;
  • они позволяют моментально фокусироваться на объекте съемки.
Во время загрузки произошла ошибка.Видео с демонстрацией сверхбыстрой автофокусировки.

На деле, на момент представления первых жидких линз еще в 2005 году компанией Samsung, технология была крайне сырой. Качество тогдашних жидких линз было откровенно плохим, и для мобильной камеры они не годились. Например, так сильно искажались цвета, что автоматике приходилось делать дополнительные снимки, в том числе и монохромные, объединять их и производить цветокоррекцию. Это сейчас смартфоны делают десятки кадров в режиме HDR и обрабатывают их за доли секунды для получения оптимального результата. 15 лет назад мобильные чипы не обладали такой мощностью и не могли позволить себе обрабатывать итоговый снимок десятки секунд

Сейчас же и процессоры, а точнее SoC, очень мощные, да и состав жидкостей найден максимально удовлетворительный, однако недостатки остались. Видимо, прозрачность и светосила такой линзы не сопоставимы с тем, что предлагают стекло и пластик. Достаточно ознакомиться со спецификациями Mi Mix Fold — жидкая линза в нем используется не в основной, а в телекамере. То есть компания не рискнула ставить ее на 108 МП главную камеру, а снабдила ею 8 МП телевик, позволив ему теперь и фокусироваться на расстоянии от 3 см, тем самым работать и в качестве макрокамеры.

Фото: blog-nouvelles-technologies.fr

Китайского чуда не случилось

Эффект разорвавшейся бомбы с Mi Mix Fold и его жидкой линзой произошел потому, что многие начали утверждать наличие в смартфоне 3-кратного оптического и 30-кратного электронного зума благодаря использованию жидкой линзы. На деле это не совсем так. В аппарате действительно есть 8 МП телекамера, но с фокусным расстоянием 80 мм, что обеспечивает смартфону 3-кратный оптический зум относительно стандартной камеры с фокусным расстоянием 27 мм. Жидкая линза в данном случае лишь позволяет телекамере фокусироваться на объекте на расстоянии от 3 см от его поверхности, а не около 60 см минимум, если бы использовались стандартные линзы.

Революция вновь отменяется? Нет!

Точнее, не совсем. Очевиден прогресс в разработке, и тот факт, что большие игроки активно начинают включаться в процесс, говорит об одном — производители вступили в новый этап развития мобильной фотографии. С каждым годом жидких линз будет становиться все больше, и есть надежда, что через 3−5 лет эта система действительно позволит отказаться от многокамерности, сведя нынешний набор из 4−5 фотомодулей максимум к двум, а то и вовсе к одному. И мы действительно получим все в одном, имея возможность бесшовного переключения от макрорежима и достигая солидного 50-, а то и вовсе 100-кратного зума. Впрочем, даже 5-кратное оптическое увеличение уже станет серьезным прогрессом.

Это тоже интересно:

Жидкие линзы ROHTO Z

Тонизирующие японские глазные капли Rohto Z — известны как «жидкие линзы» для профилактики глазных болезней.

Японские капли для глаз Rohto Z классифицируются как «супермятные», они имеют длительный освежающий эффект и благодаря своей мягкости позволяют использовать их до 5-6 раз в день.
Содержат в себе множество компонентовосвежают, увлажняют и позволяют решить многие проблемы с глазами, известны также как «жидкие линзы».
Применяются в качестве профилактики различных глазных болезней и снижения остроты зрения.
Данные японские глазные капли имеют высокий индекс свежести — 6
После применения возникают непередаваемые ощущения, глаза освежаются, резкость зрения повышается. Описать словами это невозможно, можно только почувствовать.

Состав Rohto Z:
L-аспартат калия — 1%
Цинка сульфат моногидрат — 0,05%
Витамин B6 Пиридоксин — 0.1%
Неостегмин метилсульфат — 0,003%
Тетрагидрозолин гидрохлорид — 0.05%
Хлорфенирамин малеат — 0.03%

Дополнительные компоненты:
Борная кислота
L-ментол
D-камфора
Мятное масло
Эдетат Na
Масло касторовое полиоксиэтилена
Агенты контроля рН

Показания к применению:
Слабо выраженная гиперемия, конъюнктивы
Воспаление глаз, зуд и раздражение
Покраснение и усталость глаз
Большие нагрузки на глаза
Туман перед глазами
Профилактика глазных болезней
Попадание в глаза пыли
Усталость после ношения глазных линз
Защита от ультрафиолетовых лучей
Нейтрализует действие вредных веществ при попадании их на слизистую оболочку глаза
Дискомфорт от контактных линз
Пересыхание слизистой глаз.

Отзывы о товаре Жидкие линзы ROHTO Z

Внутриглазные линзы из жидких кристаллов

Ученым и исследователям крупнейшего Университета Великобритании Лидса удалось разработать уникальную жидкокристаллическую линзу, снабженную специальным автофокусом. В работе над созданием этого изобретения также принимали активное участие специалисты компании UltraVision CLPL — одного из именитых производителей оптических изделий. Известно, что новшество способно помочь в лечении возрастной дальнозоркости, называемой офтальмологами пресбиопией. Напомним, что это заболевание встречается у людей старше 45 лет. При пресбиопии хрусталик глаза становится более жестким и утрачивает гибкость, что не позволяет человеку рассмотреть предметы, расположенные на близком расстоянии.

Для того, чтобы решить проблему людей, страдающих пресбиопией, аспирант Университета Лидса Девеш Мистри провел ряд исследований жидких кристаллов. Его целью было создание полностью регулируемого искусственного хрусталика глаза, который сможет заменить природный. По мнению Мистри, на сегодняшний день жидкие кристаллы являются недооцененным материалом. А ведь они являются золотой серединой между жидкостью и твердым телом.

Известно, что для создания инновационных линз используется жидкокристаллическая пленка, которая также успешно применяется для изготовления дисплеев мобильных телефонов, смартфонов, планшетов и телевизоров. Британские исследователи рассчитывают, что линза, выполненная из такого материала, при помещении в глаз позволит изменить кривизну в зависимости от движений мышц, обеспечивающих аккомодацию хрусталика. Кроме того, данные средства контактной коррекции можно будет использовать для улучшения зрения при миопии и гиперметропии, а также улучшить с их помощью результаты послеоперационного лечения катаракты, когда специалистам приходится удалять помутневший хрусталик, заменяя его искусственным.

Молодой ученый надеется, что в течение ближайших лет его исследование сможет лечь в основу создания новых имплантируемых линз, которые будут располагаться в глазу посредством хирургического вмешательства. Операция обещает быть вполне безболезненной и занять всего около получаса времени. Для имплантации будет достаточно крошечного надреза в роговой оболочке, а для удаления устаревшего хрусталика достаточно будет ультразвука. Проводиться она будет под местной анестезией.

Британские ученые планируют завершить клинические испытания до конца 2018 года. Внедрение данной разработки в офтальмологическую практику планируют начать не ранее 2023 года.

Тем временем, пока суперновшество находится в разработке, мир успешно пользуется обычными контактными линзами. В Магазине Линз Вы можете купить средства контактной коррекции миопии, гиперметропии, пресбиопии, астигматизма и дальтонизма.

Команда MagazinLinz.ru

Основные сведения о жидких линзах

| Эдмунд Оптикс

Это Раздел 7.1 Руководства по ресурсам для обработки изображений.

Основные сведения о жидких линзах

Линзы

Liquid позволяют системам визуализации преодолевать ограничения глубины резкости (DOF), позволяя регулировать фокус с помощью электроники без каких-либо механических перемещений. Это может быть отличным решением для приложений с различной высотой объекта и рабочим расстоянием. Традиционные решения для этих типов приложений включают моторизованные зум-объективы или физическое изменение положения объекта, чтобы сфокусировать его.Другой способ увеличить глубину резкости в традиционном объективе — это увеличить f / # за счет уменьшения размера диафрагмы объектива, формирующего изображение. Однако это также снижает разрешение и количество света, проходящего через систему формирования изображения, тем самым снижая скорость сбора данных и качество изображения (дополнительные сведения о f / # см. В разделах «Пропускная способность системы, f / # и числовая апертура»). За счет интеграции жидкой линзы система формирования изображения может изменять фокус электронным способом без ущерба для скорости или качества изображения, независимо от расстояния объекта от камеры.

Как и традиционные оптические линзы из стекла, жидкие линзы представляют собой отдельные оптические элементы, но состоят из оптического жидкого материала, который может изменять свою форму. Фокусное расстояние стеклянной линзы зависит от материала, из которого она сделана, и ее радиуса кривизны. Тот же основной принцип применяется к жидким линзам, хотя жидкие линзы уникальны тем, что их фокусное расстояние можно изменять, изменяя радиус кривизны. Это изменение радиуса управляется электроникой и быстро изменяется в течение миллисекунд.Производители используют электросмачивание, полимеры, изменяющие форму, и методы оптической настройки для управления радиусом кривизны и показателем преломления жидкой линзы.

Большинство линз для формирования изображений представляют собой многоэлементные сборки, поскольку одна оптическая линза обеспечивает недостаточные характеристики изображения. По этой же причине не рекомендуется использовать жидкие линзы отдельно. Однако объединение жидкой линзы с линзой формирования изображения в многоэлементной конструкции позволяет использовать преимущества скорости и гибкости жидкой линзы.Возможность фокусировки как близко, так и на оптическую бесконечность за миллисекунды делает интеграцию жидких линз идеальным выбором для приложений, требующих фокусировки на нескольких расстояниях, когда контролируемые объекты имеют разные размеры или находятся на разных расстояниях от объектива; такие как считывание штрих-кода, сортировка пакетов, безопасность и быстрая автоматизация. Жидкие линзы можно использовать для максимальной гибкости системы визуализации в широком спектре приложений, требующих быстрой фокусировки.

Рисунок 1: Фокусное расстояние зависит от показателя преломления стекла и формы поверхностей линз.

Уравнение производителя линз

(1) $$ \ frac {1} {f} = \ left (n-1 \ right) \ times \ left (\ frac {1} {R_1} — \ frac {1} {R_2} \ right ) $$

(1)

$$ \ frac {1} {f} = \ left (n-1 \ right) \ times \ left (\ frac {1} {R_1} — \ frac {1} {R_2} \ right) $$

Уравнение 1 — это уравнение производителя линз. Это уравнение используется для расчета фокусного расстояния ($ \ small {f} $) линзы. Уравнение показывает, что фокусное расстояние зависит от показателя преломления ($ \ small {n} $), радиуса кривизны левой стеклянной поверхности ($ \ small {R_1} $) и радиуса кривизны правого стекла. поверхность ($ \ small {R_2} $).Фокусное расстояние можно уменьшить, увеличив показатель преломления стекла — смотрите изображение сверху, или фокусное расстояние можно сократить, изменив любой из радиусов кривизны ($ \ small {R} $) — посмотрите изображение снизу. Жидкие линзы работают за счет электронного управления этими свойствами линз.

Liquid Lens Характеристики, приложения и технологии

Характеристики жидких линз

Это Раздел 7.2 Руководства по ресурсам для обработки изображений.

Жидкие линзы быстро регулируют фокусировку для объектов, находящихся на разных рабочих расстояниях (WD).Жидкие линзы — это небольшие ячейки с механическим или электрическим управлением, содержащие жидкость оптического качества. Когда ток или напряжение прикладываются к ячейке с жидкой линзой, форма ячейки изменяется. Это изменение происходит за миллисекунды и приводит к смещению оптической силы и, следовательно, фокусного расстояния и WD. Многие производители разработали жидкие линзы, которые работают с несколько другими процессами: электросмачиванием, полимерным током или звуковым пьезоэлектриком. Жидкие линзы — идеальное решение для приложений визуализации, требующих быстрой фокусировки, высокой пропускной способности, глубины резкости (DOF) и аккомодации WD.

Рисунок 1: Установка с жидкой линзой, используемая в приложении высокоскоростного машинного зрения.

Время отклика

Линзы

Liquid имеют очень быстрое время отклика, электрически настраиваются с помощью напряжения или тока и реагируют за миллисекунды. Объективы с фиксированным фокусным расстоянием и трансфокатором часто требуют механической или ручной регулировки для изменения фокуса, что может замедлить работу системы формирования изображения.

Универсальность

Жидкие линзы могут быть реализованы в различных местах системы формирования изображения, например, встроены внутрь или навинчены на переднюю или заднюю часть объектива формирования изображения.

Размер

Механика отсутствует в жидкостной линзе, что обеспечивает их компактную конструкцию. Кроме того, жидкие линзы сравнимы по функциональности со многими отдельными линзами в сборке. Удалив эти линзы и заменив их небольшой жидкой ячейкой, можно уменьшить общий размер и вес полной линзы.

Охват сенсора

Жидкие линзы ограничены своими небольшими размерами диафрагмы — самая большая из них составляет примерно 16 мм в диаметре. Маленькие апертуры ограничивают использование жидких линз и позволяют использовать только сенсоры размером до 1/1.8 дюймов, если линза устанавливается на переднюю часть существующей линзы машинного зрения. Жидкие линзы, встроенные в системы, не уменьшают зону покрытия сенсора.

Фокусировка

Линзы

Liquid предназначены для работы в очень широком диапазоне оптических сил (фокусных расстояний) на высоких светосилах. За счет исключения движущихся частей и механических регулировок, которые обычно встречаются в объективах с фиксированным фокусным расстоянием и зум-объективах, процесс фокусировки ускоряется.

Сложность интеграции

В зависимости от доступного оборудования и области применения жидкие линзы могут быть трудными для интеграции.Жидкие линзы можно использовать вместе со многими аксессуарами, такими как фильтры и диафрагмы, которые требуются для многих высокоскоростных приложений, таких как датчики расстояния или контроллеры.

Срок службы

Жидкие линзы потребляют очень мало энергии. Типичные механические линзы выдерживают ~ 100 000 циклов, тогда как жидкие линзы могут выдерживать примерно ~ 50 000 000 циклов (Berge, 2013).


Применение жидких линз

Это Раздел 7.3 Руководства по работе с изображениями.

Адаптивность, скорость и универсальность жидких линз делают их идеальными для различных приложений машинного зрения, наук о жизни, а также измерений и инспекций. Из-за своей традиционной механической компоновки стандартные линзы машинного зрения не могут снимать резкие и точные изображения в высокоскоростных или точных приложениях, требующих быстрой перефокусировки.

Машинное зрение

Сборочные линии большого объема требуют быстрой, точной и точной производительности.Интеграция жидкостной линзы в систему контроля — оптимальное, компактное и экономичное решение, когда требуется фокусировка на нескольких расстояниях. Жидкие линзы — идеальное решение для проверки штрих-кода, сортировки упаковки, контроля качества и быстрой автоматизации.

Рисунок 2: Эта анимация иллюстрирует преимущества внедрения жидкой линзы в систему визуализации машинного зрения для проверки. В стандартной системе контроля объекты разной высоты отображаются при их прохождении по быстро движущейся конвейерной ленте.Стандартный объектив для визуализации требует механической перефокусировки для каждого объекта, что вызывает задержку, которая может ограничить высокую пропускную способность. Жидкая линза, лишенная механического перемещения, преодолевает эти ограничения скорости и глубины резкости за счет перефокусировки на другую высоту за миллисекунды.

Науки о жизни

Жидкие линзы улучшают и упрощают процесс наложения фокуса («z-накопление») в приложениях микроскопии. Накопление фокуса часто требуется при получении изображений с помощью объективов с большим увеличением из-за их ограниченной глубины резкости.Жидкая линза может быстро и точно сфокусироваться на различных плоскостях объекта, что ускоряет наложение фокуса. Жидкие линзы можно легко интегрировать в линзы в тубусе или в бесконечное пространство
в микроскопе. Жидкие линзы часто используются в офтальмологии, где контроль рефракции и регулировка глубины резкости имеют решающее значение. Стандартное офтальмологическое оборудование содержит несколько стеклянных линз, которые используются для адаптации к человеческому глазу. Эти линзы можно заменить одной жидкой линзой, что ускорит процесс визуализации или диагностики и уменьшит общий размер офтальмологического оборудования, такого как OCT и фороптеры.

Беспилотные летательные аппараты

За счет добавления жидкой линзы к системе формирования изображения беспилотного летательного аппарата (БПЛА) резкость изображения быстро сохраняется на различных высотах. Жидкие линзы особенно полезны при сельскохозяйственном контроле и мониторинге, системах географической информации и при наблюдении.

Измерение и визуализация размеров

В сочетании с датчиком расстояния и камерой жидкая линза может быстро отображать различные плоскости трехмерного объекта.Затем изображения сшиваются вместе в программном обеспечении для создания точной трехмерной визуализации.


Технология жидких линз

Это Раздел 7.4 Руководства по ресурсам для обработки изображений.

Технология жидких линз Corning® Varioptic® с переменным фокусным расстоянием

Жидкие линзы с переменным фокусным расстоянием фокусируются с использованием процесса, называемого электросмачиванием, который представляет собой приложение электрических полей для управления смачивающими свойствами, а, следовательно, формой и кривизной жидкости.Ячейка с жидкой линзой содержит две несмешивающиеся жидкости: непроводящее масло и водный раствор, разделенные границей раздела, как показано на , рис. 3, . Приложение напряжения на границе раздела двух жидкостей изменяет кривизну и, следовательно, фокусное расстояние линзы в течение десятков миллисекунд. Приложение большего напряжения увеличивает общую кривизну и оптическую силу жидкой линзы. Емкостные характеристики жидкостных линз с регулируемым фокусным расстоянием обеспечивают стабильную работу в высокотемпературных средах после достижения теплового равновесия.Кроме того, две жидкости внутри линзы имеют одинаковую плотность, что делает систему нечувствительной к вибрации и ударам. С жидкими линзами с переменным фокусным расстоянием может быть сложно работать, поскольку их небольшой размер затрудняет их использование с существующими объективами. Они лучше подходят для полной интеграции в оптические конструкции, где их размер не является ограничивающим фактором.

Рисунок 3: Схема, иллюстрирующая принцип работы линзы Corning® Varioptic® Liquid Lens.

Линзы Optotune с электрической регулировкой фокусировки

Линзы с регулируемым фокусным расстоянием

Optotune состоят из контейнера, заполненного оптической жидкостью, закрытого полимерной мембраной.Актуатор, управляемый током, оказывает давление на мембрану, вызывая изменение кривизны линзы (и, следовательно, оптической силы). Из-за своей зависимости от тока перестраиваемые линзы с электрической фокусировкой работают с низким рабочим напряжением и фокусируются за миллисекунды. Эти линзы не изменяют поляризацию, имеют высокий порог лазерного повреждения и вносят минимальные аберрации.

Рис. 4: Схема, иллюстрирующая принцип работы жидкостных линз Optotune с электрически регулируемой фокусировкой.

Понимание технологии жидких линз | Эдмунд Оптикс

Линзы

Liquid могут использоваться для максимальной гибкости системы визуализации в широком спектре приложений, требующих быстрой фокусировки. За счет интеграции жидкой линзы система формирования изображения может изменять плоскость фокуса за миллисекунды, чтобы обеспечить четкое изображение независимо от расстояния объекта от камеры. Это делает интеграцию жидких линз идеальным выбором для приложений, требующих фокусировки на нескольких расстояниях, когда проверяемые объекты имеют разные размеры или находятся на разных расстояниях от линзы, например, считывание штрих-кода, сортировка пакетов, безопасность и быстрая автоматизация.Узнать больше о технологии жидких линз.

Расшифровка стенограммы

Привет, я Ник Сишка, инженер по визуализации в Edmund Optics. Один из наиболее частых вопросов, которые я получаю как инженер по визуализации, — это «Как мне увеличить глубину резкости» или «Как я могу максимизировать глубину резкости моей системы». К сожалению, в традиционной системе линз глубина резкости ограничена размером диафрагмы и разрешением используемой системы линз. Однако с появлением некоторых новых технологий, а именно технологии жидких линз или технологии линз с перестраиваемым фокусом, появилась возможность очень быстро перефокусироваться между объектами разной высоты и преодолеть ограничения глубины резкости.Например, если вы смотрите на два разных объекта, которые имеют две разные высоты, вы можете очень быстро перефокусироваться с одной плоскости фокуса на другую за несколько десятков миллисекунд. Здесь установлены две разные системы визуализации, обе с линзами с фокусным расстоянием 25 мм; однако система слева дополнена линзой с перестраиваемой фокусировкой. Когда банки вращаются и срабатывают, линза с перестраиваемой фокусировкой может очень быстро фокусироваться на каждой высоте банки в системе. Однако правый, на котором нет жидкостной линзы, может фокусироваться только на одной плоскости за раз.Большое спасибо за то, что присоединились ко мне, и еще раз, я Ник Сишка, инженер по визуализации в Edmund Optics.

Что такое технология жидких линз?

Последнее обновление

Несколько лет назад для получения высококачественных фотографий в фокусе требовались дорогие камеры высокого класса с одинаково дорогими и хрупкими объективами. Но этого было недостаточно. Вам также потребовались навыки и ноу-хау, чтобы сфокусировать это громоздкое оборудование на вашем объекте. Если ваш объект переместился, ваш фокус был нарушен, и вам пришлось перефокусировать все устройство.

По мере того, как камеры совершенствовались и все чаще стали неотъемлемой частью нашей жизни, ими стало проще пользоваться, а автофокус занял все место в мире камер. Но вы по-прежнему ограничены формой и фокусным расстоянием вашего объектива. Профессиональные фотографы по-прежнему носят с собой несколько объективов с разным фокусным расстоянием для съемки близких или удаленных объектов. В сотовых телефонах есть несколько наборов линз для достижения того же эффекта.

Но что, если новые технологии позволят получить несколько фокусных расстояний и форм линз из одного объектива? Что ж, с жидкими линзами это возможно.

Механические линзы и жидкие линзы

Жидкие линзы уникальны тем, что внутри отсутствуют механические детали. В механической установке линзы стеклянные линзы перемещаются ближе или дальше от сенсора камеры для достижения разных фокусных расстояний. Это резко изменит поле зрения и расстояние, на котором камера находится от объекта.

При меньшем фокусном расстоянии вы получите очень широкое поле зрения, и изображение будет казаться уменьшенным. С большим фокусным расстоянием у вас будет гораздо более узкое поле зрения и увеличенное изображение.Чтобы добиться разных фокусных расстояний, вы должны либо использовать зум-объектив, который позволяет вам перемещать объектив ближе или дальше от датчика изображения, либо вы должны переключиться на другой объектив с другим фокусным расстоянием.

Особенность жидких линз заключается в том, что они могут изменять форму и резко изменять фокусное расстояние без каких-либо механических деталей. Более того, это можно сделать за считанные миллисекунды — так быстро, что вы даже не заметите, как это происходит. Теоретически это означает, что вы можете заменить несколько линз с разным фокусным расстоянием одной жидкой линзой.

Поскольку жидкостная линза не должна изменять свое расстояние относительно датчика изображения для изменения фокусного расстояния, ее также можно сделать намного меньше, чем громоздкие механические линзы, к которым мы привыкли. Но как жидкая линза меняет свою форму и фокусное расстояние?

Как работают жидкие линзы?

Как работают жидкие линзы

Скорость, с которой жидкая линза может изменять свою форму, может показаться волшебной, но на самом деле это очень научно. Если капля жидкости помещается на гидрофобную поверхность (то, что отталкивает жидкости), то молекулы в жидкости будут связываться вместе и образовывать 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, составляющие жидкость, будут распространяться по мере того, как они будут пытаться достичь алюминия, в результате чего форма капли воды резко изменится. Этот процесс называется электросмачиванием и является основой технологии жидких линз.

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

Нанесение электросмачивания на объективы фотоаппаратов

Концепция электросмачивания впервые обсуждалась еще в конце 1800-х годов.Позже, в середине и конце 1900-х годов, его снова исследовали, но только в 1993 году изоляционный слой (гидрофобный материал) был помещен между проводящим металлом и жидкостью. Технически это называется электросмачиванием на диэлектрике (EWOD), но его все же можно назвать электросмачиванием.

Первым, кто добавил изолирующий слой, был Бруно Берже, и он первым применил эту технологию в жидких линзах. Обнаружив эту технологию, Берге в 2002 году основал компанию Varioptic и начал создавать первые жидкие линзы для фотоаппаратов.

Что касается объектива фотоаппарата, то пришлось внести некоторые изменения с помощью электросмачивания, которые можно было бы использовать при съемке изображений. Жидкость, изменяющая форму, была взвешена в другой жидкости, которая отталкивала бы ее, подобно тому, как масло и вода отталкивают друг друга. Электропроводящий металл окружает корпус линзы, а стекло с обеих сторон удерживает жидкости. Гидрофобный изолятор покрывает металл, поэтому вы можете создавать те же реакции, что и раньше. Это означает, что суспендированная жидкость теперь отталкивается со всех сторон репеллентной жидкостью и гидрофобным изолирующим слоем.Отталкиваемая со всех сторон проводящая жидкость вынуждена сохранять форму, даже нейтрализуя действие силы тяжести. Благодаря этому усовершенствованию технология стала использоваться в камерах.

Преимущества жидких линз

Теперь, когда мы обсудили, как работают жидкие линзы, вы можете задаться вопросом, стоят ли они всех усилий, затраченных на создание технологии. Жидкие линзы Varioptic обладают рядом преимуществ по сравнению с известными нам механическими линзами, поэтому давайте рассмотрим некоторые из этих преимуществ.

Несколько фокусных расстояний в одном объективе

Мы уже говорили о фокусном расстоянии, и это одно из больших преимуществ жидких линз. Традиционно, если вы хотели иметь несколько фокусных расстояний от одного и того же объектива, вам требовался зум-объектив, который позволял бы механическому перемещению объектива внутри. В результате появились громоздкие и тяжелые линзы, которые стали очень дорогими и хрупкими.

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

Изменение фокуса и фокусного расстояния в миллисекундах

Хотя изменение фокусного расстояния — это замечательно, что больше всего впечатляет в том, как это делают жидкие линзы, так это невероятная скорость, с которой происходит изменение. С зум-объективом вам нужно дождаться, пока двигатели переместят объектив, или переместите его самостоятельно, повернув кольцо на внешней стороне объектива. На это уходит больше времени.Но с жидкостной линзой изменение происходит почти мгновенно, и требуется всего несколько миллисекунд, чтобы получить совершенно другое изображение. Это также позволяет жидкостной линзе быстро фокусироваться на объектах, находящихся на разном расстоянии.

Жидкостная линза может сделать сфокусированное изображение близкого объекта, а через долю секунды получить столь же хорошо сфокусированное изображение удаленного объекта.

Нет механических деталей, способных повредить

Жидкие линзы Varioptic не имеют движущихся и механических частей.Это означает, что внутри гораздо меньше предметов, которые можно повредить. В результате получаются прочные линзы, которые больше не такие хрупкие, как линзы, к которым мы все привыкли. Если вы уроните дорогой объектив высокого класса, вы, скорее всего, нанесете необратимый ущерб. В традиционных линзах так много деталей, которые могут быть выбиты не на своем месте, и малейшее изменение может навсегда испортить линзу, поскольку изображение больше не будет правильно фокусироваться. Но у жидких линз Varioptic нет движущихся или механических частей, которые можно было бы повредить.В результате получаются ударопрочные линзы, поэтому если их уронить, это не означает, что срок их службы окончен.

Превосходный срок службы

Механические системы изнашиваются. Все это знают. Из-за этого механические линзы имеют определенный ожидаемый срок службы, равный тому, сколько раз они могут повторять цикл. Для промышленной камеры на автоматизированном заводе, которая выполняет миллионы циклов, традиционные линзы служат всего несколько недель, прежде чем они начнут изнашиваться. Жидкие линзы имеют гораздо более длительный срок службы, потому что у них нет механических деталей, которые могли бы выйти из строя.Это означает, что они могут выполнять сотни миллионов циклов без повреждения или выхода из строя.

Намного меньше традиционных линз

Чтобы получить несколько точек фокусировки в одном объективе, зум-объективы должны были вырасти до непослушных размеров. Они выступают перед камерой и создают значительный вес. Вся эта комната нужна для того, чтобы стекло внутри можно было переместить на ближе к и на дальше от сенсора для изменения фокусного расстояния.Но поскольку жидкая линза может изменять фокусное расстояние без каких-либо движущихся частей, общий размер линзы может составлять долю от больших линз, которые сейчас доминируют на рынке.

Улучшенная стабилизация изображения

Профессиональные фотографы часто носят с собой громоздкие штативы, чтобы держать камеру неподвижно и избежать дрожания человеческих рук. Независимо от того, насколько вы устойчивы, камера улавливает крошечные движения ваших рук. Это может привести к тому, что изображения будут казаться несфокусированными и размытыми, даже если фокус был мертв.Но жидкие линзы могут уравновесить это движение и обеспечить стабильное изображение, несмотря на человеческую ошибку. Это может открыть новый мир ручной фотографии, в котором штативы устареют.

Способности фокусировки на близком расстоянии

Традиционные объективы ограничены в том, насколько близко они могут быть к объекту, но при этом остаются в фокусе. Но жидкие линзы могут фокусироваться на очень близких расстояниях. Это делает их очень полезными в области медицины, где камеры могут быть вставлены внутри тела, и у объектива не так много места для фокусировки.

Энергоэффективность

Жидкие линзы используют совсем немного электричества для изменения своей формы и фокусного расстояния. Механические линзы потребляют во много раз больше энергии для регулировки, особенно если они управляются двигателем.

Где сейчас используются жидкие линзы?

Из-за невероятно короткого времени фокусировки и способности выдерживать сотни миллионов циклов жидкие линзы были впервые представлены для промышленного применения. Автоматизированное производственное оборудование должно быстро фокусироваться на изделиях разного размера и делать это миллионы раз в неделю.Эти жидкие линзы могут выдержать многие годы этого постоянного цикла, тогда как традиционные механические линзы обычно выходят из строя всего за несколько месяцев или даже недель. Это экономит время и деньги производителей, устраняя необходимость замены вышедших из строя линз.

Сканеры штрих-кода

уже довольно давно используют жидкие линзы. Им нужно быстро сосредоточиться на штрих-кодах с разного расстояния. Жидкие линзы упрощают эту задачу, поскольку они могут практически мгновенно перефокусироваться на любом расстоянии от цели.

Благодаря способности фокусировки на близком расстоянии и низкому энергопотреблению жидкие линзы нашли свое применение в медицине.В лапароскопических камерах используются жидкие линзы, которые могут фокусироваться на очень близких объектах. Им нужно мгновенно сосредоточиться внутри тела, чтобы врачи и хирурги могли четко видеть, что происходит, а допуски очень жесткие. Трехмерные микроскопы также начали интегрировать эту технологию для превосходной фокусировки на объектах различных размеров.

Жидкие линзы также используются с лазерами, поскольку они могут перенаправлять луч во многих направлениях без какого-либо движения. Это обеспечивает стабильность лазера, но позволяет пользователю направлять его туда, куда ему нужно.

Будущее применения технологии жидких линз

Объективы

Liquid находят свое применение в потребительских камерах, но это довольно недавняя разработка. Однако изначально эта технология была изобретена в 2002 году компанией Varioptic. Еще в 2005 году Samsung работал с Varioptic над внедрением этой технологии в камеры смартфонов.

Смартфоны

— идеальная платформа для этой технологии, так как они имеют ограниченное пространство. В настоящее время в этих телефонах используется все больше и больше отдельных объективов, чтобы предоставить пользователям мощные камеры.Но эти линзы занимают много места внутри телефона, и у нас до сих пор нет хорошей технологии оптического увеличения, которая могла бы поместиться в этих устройствах. Но жидкие линзы, подобные тем, которые производит Varioptic, могут обеспечить невероятные возможности масштабирования в достаточно компактном корпусе, который поместится в наших современных смартфонах.

На сегодняшний день

Varioptic продано более 2 миллионов жидких линз. Поскольку на рынке их так много, технология становится доступной в более ориентированных на потребителя формах. Фактически, некоторые USB-камеры теперь даже сделаны с жидкостными линзами, что впервые приносит эту технологию в наши дома.Но это только начало. По мере того, как технология продолжает совершенствоваться и расширяться, мы, вероятно, начнем использовать ее в обычных камерах, даже заменив механические линзы, к которым мы привыкли за эти годы.


Последние мысли

Жидкие линзы — это будущее технологий обработки изображений. Поскольку камеры становятся повседневной частью нашей жизни, потребность в улучшении технологий, используемых для их создания, привела к появлению все более компактных камер с постоянно растущими возможностями.Но механические детали могут быть только такими маленькими, а для достижения нескольких фокусных расстояний с помощью одного объектива требуется слишком много движущихся частей с использованием традиционной технологии линз.

По мере того как жидкие линзы становятся все более распространенными, такие компании, как Varioptic, будут продолжать работать над тем, чтобы сделать их меньше и более функциональными. Скоро вы, скорее всего, будете носить жидкую линзу в кармане внутри смартфона. Большинство людей могут даже не осознавать этого, когда это происходит, но когда возможности камеры вашего смартфона резко возрастут, вы поймете, что наступила эра жидких линз.

Из других новостей, вот некоторые из недавно проверенного оборудования:

Технология жидких линз

: что это такое и как работает?

Жидкие линзы — это новая технология, быстро набирающая популярность в промышленном секторе. Они предлагают множество преимуществ по сравнению с традиционными линзами в самых разных областях применения. Фактически, именно их универсальность и гибкость стали основными драйверами их успешного внедрения.

Но что такое технология жидких линз? Как это работает и для чего используется?

Жидкие линзы используются для превосходной автофокусировки

Для цифровых изображений точное управление фокусировкой — единственный способ добиться высокого качества изображения.Объект изображений должен быть очень резким, а остальной фон более размытым. Возможность автофокусировки — это основа возможности делать превосходные фотографии, а жидкие линзы открывают новые возможности автофокусировки.

Жидкие линзы используются в различных областях, например:

  • Цифровая фотография
  • Сбор промышленных данных
  • Считывание штрих-кода (1D и 2D)
  • Сбор биометрических данных

По сути, жидкие линзы используются в любом приложении, где есть большие различия в расстоянии до объекта, что требует быстрой автофокусировки.

Как работает технология жидких линз?

В линзах

Liquid используется процесс электросмачивания для достижения превосходных возможностей автофокусировки. Сама линза представляет собой герметичную ячейку с водой и маслом внутри. Процесс электросмачивания быстро и точно превращает масляную каплю в эффективную линзу. Процесс непрерывный, обратимый и быстрый как для малых, так и для больших шагов фокусировки.

Обратите внимание, что в технологии жидких линз нет движущихся механических частей.Это делает их очень устойчивыми к ударам и вибрации. Он также обеспечивает стабильную оптическую ось в любой ориентации, что делает жидкие линзы надежной альтернативой механическим опциям.

Зачем нужна технология жидких линз?

Основным преимуществом жидких линз является их гибкость для одновременного использования в нескольких различных приложениях. Это особенно полезно в среде массового производства, где используются объекты разного размера.

Например, фармацевтическая компания может использовать машинное зрение для проверки различных типов капсул, пилюль, гелевых таблеток и т.д. постоянно менять глубину резкости.

С жидкими линзами одна система изображения может выполнять работу нескольких систем изображения. В систему изображения можно запрограммировать различные расстояния до объекта, что избавляет от необходимости останавливать производство, чтобы изменить глубину фокуса или настроить несколько различных систем изображения.

Технология жидких линз, во многом благодаря обеспечиваемой ею гибкости, стала очень популярной в промышленном секторе. Жидкие линзы хорошо подходят для широкого спектра применений и даже могут обеспечить более высокое качество изображения, чем многие механические варианты.

Для получения дополнительных технических характеристик продукта просмотрите выбор жидких линз от Phase 1 Technology.

Что такое камера с жидкостными линзами? Объяснение технологии

(Pocket-lint) — Xiaomi впервые объявила о запуске своего складного телефона Mi Mix Fold в конце марта — он представит технологию камеры с жидкими линзами в смартфоне.

Это превосходит Huawei, которая, как ранее сообщалось, будет включать технологию жидких линз в одно из своих будущих устройств.

Но что такое технология камеры с жидкими линзами и какие преимущества она может иметь для фотографии на телефоне?

Что такое технология камеры с жидкостными линзами?

Жидкая линза — это относительно новая технология камеры (во всяком случае, для смартфонов), которая заменяет существующую статическую линзу из оптического стекла. Он содержит жидкость оптического качества в середине клеточной структуры и работает больше как хрусталик глаза.

Что такое Pocket-lint daily и как его получить бесплатно? Стюарт Майлз · Huawei Central

Он позволяет самому объективу перемещаться и изменять форму механически или электронно, улучшая как скорость фокусировки, так и фокусное расстояние, которое может быть достигнуто.

Изменение формы позволяет одному и тому же объективу работать как два (или более) разных типа традиционных объективов — например, телеобъектив для увеличения снимков на расстоянии и макросъемка для фокусировки на объектах, близких к камере. Для телефонов это означает, что вы можете использовать только один объектив для выполнения нескольких функций и, следовательно, уменьшить количество датчиков, необходимых внутри телефона. Это то, что Xiaomi подчеркнула в своем телефоне Mi Mix Fold.

Инновационная технология жидких линз работает как человеческий глаз.Он меньше по размеру и может фокусироваться быстрее и точнее, с возможностью телефото и макросъемки. #MiMIXFOLD #XiaomiMegaLaunch pic.twitter.com/cs9QtjKhJZ

— Xiaomi (@Xiaomi) 30 марта 2021 г.

Еще одним преимуществом технологии жидких линз является то, что, поскольку блок объектива камеры содержит жидкость, оптическую стабилизацию изображения можно улучшить. Объектив плавает, поэтому на него меньше влияет сотрясение камеры.

Камеры с жидкостными линзами традиционно используются в промышленных условиях, где механические линзы непрактичны или непрактичны.Поскольку они хорошо работают в меньших размерах, ожидалось их использование в телефонах.

Какие компании предлагают технологию жидких линз в телефонах?

На данный момент только Xiaomi анонсировала телефон с жидкокристаллической камерой. Одна из трех линз на складном телефоне Xiaomi Mi Mix Fold удвоится для телефото и макросъемки благодаря технологии жидких линз.

Xiaomi

Huawei действительно считалась первой, кто применил эту технологию, благодаря патенту, опубликованному в мае 2020 года.Однако в потребительском телефоне он еще не появился. Возможно, грядущий Huawei P50 может стать его первым.

Мы подозреваем, что в случае успеха к Xiaomi и Huawei присоединятся многие другие производители телефонов, которые будут внедрять технологии жидких линз для своих будущих устройств.

Написано Риком Хендерсоном. Первоначально опубликовано .

Селфи с жидкой линзой

S ЭРАФИЛЬНЫЕ ФОТОГРАФЫ обычно имеют большое количество серьезного оборудования, особенно нескольких линз. Папарацци используют зум-объективы, чтобы получить телескопический обзор своих объектов. Объективы среднего класса хорошо подходят для уличных сцен и портретов. Широкоугольные объективы хороши для съемки потрясающих городских пейзажей. Макрообъектив идеально подходит для съемки крупным планом.Но что, если бы можно было создать одну линзу, которая могла бы охватить все подобные ситуации? Xiaomi, китайская компания по производству электроники и товаров народного потребления, делает шаг в этом направлении.

Послушайте эту историю

Ваш браузер не поддерживает элемент

Больше аудио и подкастов на iOS или Android.

16 апреля в продажу поступит новый смартфон Xiaomi Mi Mix Fold по цене от 9 999 юаней (1526 долларов). Как и большинство новых смартфонов, он оснащен потрясающими функциями, в том числе гибким экраном, который можно открывать и закрывать.Но что делает этот новый телефон особенным, так это то, что он первым оснащен жидкостной линзой.

Обычный объектив камеры состоит из нескольких элементов из полированного стекла или плексигласа особой формы внутри трубки. Они действуют, чтобы отклонить падающий свет. Перемещая их ближе или дальше, можно сфокусировать изображение на датчике камеры и, если это зум-объектив, отрегулировать увеличение. В современных фотоаппаратах линзы перемещаются с помощью электродвигателей.

Таких принадлежностей, связанных с жидкими линзами, мало или совсем нет.Они немного похожи на человеческий глаз, в котором мышцы сжимают или растягивают эластичную линзу, изменяя ее кривизну, чтобы человек мог фокусироваться на объектах на разном расстоянии. Большинство жидких линз состоят из водной жидкости, иногда со связанным слоем масла, находящейся на водоотталкивающей поверхности. Эта поверхность заставляет жидкость превращаться в сферическую каплю, похожую на каплю воды, сидящую на кувшинке. Приложение электрического заряда к краю капли притягивает молекулы жидкости к периметру.Это сглаживает линзу, тем самым изменяя ее фокусное расстояние. И наоборот, уменьшение заряда отправляет молекулы обратно в середину, заставляя линзу снова толстеть.

Жидкие линзы этого типа уже нашли применение, в основном в промышленности и медицине. Поскольку они могут быстро фокусироваться на объектах на разном расстоянии и не изнашиваются, они иногда используются в качестве датчиков изображения на автоматизированных производственных линиях и для считывания штрих-кодов. Их также можно сделать крошечными, что означает, что они идеально подходят для использования с лапароскопическими камерами, которые вставляются в тело человека во время операции по замочной скважине.

Xiaomi, однако, пошла в другом направлении в своем новом телефоне. В нем используется тонкая твердая пленка, в которой содержится жидкость для линзы, и небольшой высокоскоростной электродвигатель, который растягивает или расслабляет эту пленку, чтобы изменить кривизну линзы. Компания заявляет, что ее объектив может работать как 3-кратный оптический зум (цифра увеличивается до 30-кратного с «цифровым улучшением») и как макрообъектив с фокусировкой до 3 см для съемки крупным планом.

Компания не объяснила, почему она пошла по этому пути со своими жидкостными линзами.Возможно, он больше знаком с задействованной технологией. При этом он не рискует класть все яйца в одну корзину, поскольку новый телефон также оснащен стандартным объективом и сверхширокоугольным. Поскольку он будет продаваться только в Китае, он, пожалуй, частично экспериментальный. Xiaomi не ответила на запрос о дополнительной информации.

Поскольку другие производители смартфонов изучают эту технологию, то, что жидкие линзы заменят некоторые или все многочисленные линзы, которые сейчас появляются на телефонах, кажется лишь вопросом времени.

Жидкие линзы: Please Wait… | Cloudflare

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Пролистать наверх