可調(diào)焦液態(tài)鏡頭的技術(shù)來源
上個世紀(jì)末,物理學(xué)家烏德創(chuàng)造了液體鏡面:他在一個大容器里旋轉(zhuǎn)水銀,得到一個理想的拋物面,由于水銀能很好地反射光線,所以能起反射鏡的作用。
2000年后,這種液體鏡面的技術(shù)被成功應(yīng)用于天文望遠(yuǎn)鏡,而且極大的降低了望遠(yuǎn)鏡的制造成本。
反射望遠(yuǎn)鏡上的反射鏡,最好是拋物面的,也就是液體在旋轉(zhuǎn)的容器里形成的那種表面的形狀。當(dāng)盛滿液體(通常采用水銀)的容器旋轉(zhuǎn)時,向心力會產(chǎn)生一個光滑的用于望遠(yuǎn)鏡的反射凹面。這樣一個光滑的曲面,完全可以代替需要大量復(fù)雜工藝并且價格昂貴的玻璃鏡頭。
由于在天文望遠(yuǎn)鏡上的成功應(yīng)用,液體鏡頭技術(shù)開始受到人們的關(guān)注。雖然上面所說的望遠(yuǎn)鏡中使用的反射型液體鏡頭和我們在電子照相設(shè)備中使用的傳導(dǎo)型透鏡差別還是不小的,但是,利用液體表面成像、以及通過對液面曲率調(diào)整來聚焦的原理,卻給了人們帶來極大的啟發(fā)。
我們知道,傳統(tǒng)的變焦鏡頭是通過調(diào)整兩個固定焦距的鏡頭之間的距離來實現(xiàn)變焦的。而傳導(dǎo)型液體鏡頭使用兩種不能融合的液體,每一種液體擁有不同的折射率,生成一種與傳統(tǒng)的高質(zhì)量的光學(xué)鏡頭一樣的可變聚焦鏡頭,而鏡頭大小卻可以減少到10mm,甚至更小。兩種液體,其中一種是導(dǎo)電的水性溶液,另一種是不導(dǎo)電的油。這兩種液體被裝在小型管狀容器中,在容器內(nèi)形成相當(dāng)與玻璃鏡頭的月牙型的曲面,曲面的曲率就是液體鏡頭的焦距。油的抗水表面的濕潤效果可以使用電壓來改變(故名電潤濕),令表面變得更親水(濕潤)或更抗水。由于原先抗水(或親水)的表面現(xiàn)在變得更吸水(或抗水),油層不得不改變其形式,因此,通過調(diào)整在容器兩端的直流電電壓,就可以改變兩種不同的液體交接處月牙形表面的曲率,也就是鏡頭的焦距。
在工業(yè)制造領(lǐng)域,液態(tài)鏡頭的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在其耐用性(無移動部件)、反應(yīng)時間短、光學(xué)質(zhì)量優(yōu)、耗電量低以及體積小等方面。
武漢新特光電提供的可調(diào)焦液態(tài)鏡頭采用液態(tài)聚合物基片,具有連續(xù)變焦功能。原理是基于光反饋通過電流改變聚焦鏡形狀(曲率),從而改變其焦距,支持2.5D和3D激光處理功能,是激光處理系統(tǒng)實現(xiàn)快速Z軸調(diào)光控制的最佳之選,典型應(yīng)用是3D激光掃描加工/打標(biāo)。