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美研制液态镜头相机 镜头由一对水滴构成(图)

由水滴构成的新型照相机镜头可以每秒捕捉250个图像画面

  据美国科学日报报道,目前,美国科学家最新研究一种微型照相机,它的制造原理很简单,这种图像捕捉技术是基于水滴、声音和水的表面张力。该照相机更加智能化,而且重量更轻,可应用于手机、汽车、自动化机器人和微型间谍飞机的摄像装置上。

  美国伦斯勒理工学院的研究员设计并测试了这种自适应性液态照相机镜头,它可每秒捕捉250个图像,比其他摄像技术需要更少的能量驱动。
这种液态镜头是由一对水滴组成,它们暴露于高频声波下往返振动,随之改变透镜的焦距。通过使用图像软件可自动化捕捉焦距范围内的画面,并放弃焦距之外的画面。研究人员可以从这种轻重量、低成本、高保真微型照相机拍摄到流畅、清晰的图像。

  伦斯勒理工学院机械、航空和核工程系研究生部副主任埃米尔·赫尔沙是该项研究负责人,他说,“这种照相机很容易操作,它只需要很少的能量驱动,几乎一直保持着聚焦状态,它不需要高电压或其他奇特的激活机械装置,这意味着这种新型照相机透镜技术可以整合不同的装置,并应用于其他领域。”当前许多操控液态透镜的技术都涉及到液体接触一个表面的尺寸大小和其外型,其目的是为了使图像进入聚焦范围之内。为了实现这一点,则需要时间和电能。赫尔沙称,这项新技术的关键特征在于水滴保持在稳定状态,与表面保持着持续不变的接触,因此这种照相机需要很少的能量进行驱动。

  以下是具体的工作原理:当两个水滴穿过一个圆柱形小洞,它们暴露于确定的声波频率中,该装置使用惯性和水滴的自然表面张力,使水滴形成一个“振荡器”,或类似于一种小的钟摆——水滴在非常高的速度和类似弹簧发条的作用力下往返共振。研究人员可通过将水滴暴露于不同的声波频率下可以控制其振动频率。

  当光线穿过水滴时,该装置将转换成为一个微型照相机透镜,当水滴往返穿过圆柱形小洞时,根据透镜距离拍摄物体的远近,画面将进入或脱离焦距范围。图像拍摄将电子自动化完成,同时软件可用于自动化编辑任何未聚焦画面,从而使操作者获得清晰的图像和聚焦的视频。赫尔沙说,“这种新型照相装置最大的益处是可以通过液态透镜和小型扬声器建立一个新型光学照相系统。但在此之前未曾实现此类技术。”

  水滴大小是决定它们振荡多快速度的关键因素,赫尔沙称,提供足够小的光圈以及适合的液体体积,他将能够建立一个每秒振荡10万次的透镜,并且仍能有效地捕捉图像画面。他指出,预计手机制造商将对这种新型照相装置产生浓厚的兴趣,手机制造商一直探索新的方法提高手机照相功能,并试图以轻重量、更节能有效的照相系统超越其他竞争者们。

  同时,赫尔沙和同事们还预想小型、轻重量液态透镜照相机能够整合形成新一代的无人驾驶微型飞行器,可用于防御和国土安全应用。(魏冬)
(责任编辑:华东)

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