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。
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。
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。
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。
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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