液体透镜应用

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变焦镜头技术

几个世纪以来,科学家们将不同光焦度的透镜组合在一起,从发散透镜到高度会聚透镜,以设计和制造复杂的光学仪器。到目前为止,这些类型的玻璃或塑料透镜的光学特性是固定的。

康宁®Varioptic®镜片创造了一种可编程镜片,可以通过电压变化按需重新配置。该透镜可以从发散到会聚快速连续地适应,并被建模以支持要求苛刻的可变焦距应用。


优势

执行自动对焦功能的传统方式是机械地移动镜头模块,以根据物距调整后焦距(到图像传感器的距离)。这种方法存在几个缺点:

-需要笨重且易碎的电机

-可能导致损坏和故障的小零件摩擦

-噪音和高功耗

-对焦速度慢


康宁Varioptic镜片的独特特性为市场带来了理想的竞争优势,使其能够:

-无运动部件,与机械执行器相比,显著延长了镜头寿命

-数亿次循环耐久性

-速度更快

-坚固性和无与伦比的抗振动和机械冲击性

-近距离聚焦能力

-低功耗

-静音操作

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电润湿

电润湿是Varioptic透镜技术背后的关键原理。当一滴绝缘液体(如油滴)沉积在由覆盖有绝缘和疏水层的导电材料制成的平坦表面上,然后将液滴和表面都浸入导电液体(如电解质)中时,就会发生电润湿。然后在导电基板和导电液体之间施加电压,使绝缘液滴改变形状。


镜头结构

可调节透镜结构的设计确保:

-稳定的光轴,通过液滴的锥形定心

-通过使用两种密度相等的液体,对方向不敏感

-高抗冲击性,机械结构简单,密度相等


根据施加的电压,透镜可以是发散透镜、平面透镜或会聚透镜。

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产品性能

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光功率与电压

Corning®Varioptic®镜片的光焦度(镜片会聚或发散光线的能力)是对电压的线性响应。见右图。

光焦度(OP,单位为屈光度)和焦距(d,单位为米)之间的关系如下:OP=1/d


光学质量

每个可调透镜的光学质量由波前误差(WFE)指定。WFE表征了与完美球面透镜相比透镜实际形状的偏差(像差),并以纳米rms为单位进行测量。透镜的典型WFE在50 nmrms的范围内,相当于可见光的入/10透镜,通常被认为是高质量的透镜。


传输

每个镜头的标准版本都配有在可见光范围内优化的抗反射涂层。因此,近红外波段的透射率略有下降。400nm以下的透射率损失与抗反射涂层和透镜中使用的玻璃有关,玻璃是一种标准的硼硅酸盐玻璃。

通过在近红外范围内优化抗反射涂层,透射曲线从700nm变平到1100 nm。


    


系统集成


Varioptic透镜可用于多种类型的系统:

-手动对焦:用户手动调整焦点,例如使用旋钮

-闭环: 这是标准的自动对焦方法,处理器运行对比度优化循环以最大化图像的清晰度

-开环: 这是一种从外部距离测量直接向镜头发送聚焦命令的模式

-混合模式:开环用于粗略搜索,闭环用于微调焦点


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