新液態相機鏡頭：以聲音控制光

Controlling light with sound: new liquid camera lens as simple as water and vibration
http://www.physorg.com/news141300733.html

September 22, 2008

以水、聲音與表面張力為動力的新微型影像捕捉技術，將導致更聰明與更輕巧的相機出現在手機、汽車、自主機器人到微型間諜飛機的每樣東西中。

Rensselaer Polytechnic Institute 已設計並測試一種適應性液態透鏡，每秒可捕捉 250 張照片且運作所需的能量較其他競爭技術少。

這款透鏡以兩滴水製成，那依據所暴露的高頻聲音前後振動，並接著改變透鏡的焦距。藉由成像軟體的使用，那自動化地捕捉對焦的畫面並丟棄任何失焦的畫面，研究者能自輕量級、低成本、高度精確的微型相機中創造出流暢的影像。

"這種鏡頭很容易操作，同時耗能極少，而且它總是能夠對焦 -- 不管它離物體有多遠或多近，" 計畫領導者 Amir H. Hirsa 說，教授與副系主任，帶領機械、航太與核能工程系畢業生。"這裡無需高電壓或其他奇特活動機構，表示這種新透鏡也許能使用與整合到任何數量的不同應用與裝置中。"

這項研究的結果本週將在發表於線上，同時也會刊載於十月號的 Nature Photonics 期刊上。這一期也有一篇專訪 Hirsa 的特別報導。

目前大部分用來操縱液態透鏡的方法涉及改變某區域（液體在此接觸一表面）的大小與形狀，以便讓影像對焦。這得要花時間與可貴的能量。Hirsa 說，其新技術的關鍵在於水總是持續的、不變的接觸表面，因此只需較少的能量來操作。

為了辦到這件事，他的新方法使兩滴水透過一個圓柱形的洞耦合在一起。當暴露在某頻率的聲音中，該裝置會利用慣性與水的自然表面張力並變成一個振盪器或某種類似於一個小鐘擺的東西：水滴會以極大的速度前後共振同時具有彈簧般的力量。研究者可藉由將水滴暴露在不同的聲音頻率中來控制這些振盪的速率。

使光線通過這些水滴，該裝置被改造成一種微型相機鏡頭。當水滴在圓柱體中前、後移動時，透鏡會進入焦距之內或之外，端看它離物體有多近。影像透過電子方式捕捉，而軟體能用來自動刪除任何未對焦的鏡頭，留下一串清晰、對焦的影像。

"這種新裝置的最大好處是，你能從小液態透鏡與小揚聲器創造出一種新光學系統，" Hirsa 說。"之前沒有人辦到。"

水滴的尺寸是它們振盪有多快的關鍵。Hirsa 表示，有夠小的孔與適當選擇的液體容量，他應當能創造出一種透鏡，其振盪速度可達每秒十萬次 -- 同時能夠有效地捕捉這些影像。

Hirsa 說，他預料他的新裝置將引起手機製造者的關注，他們不斷地尋找新方法來改善他們裝置的表現，並且以重量更輕巧、更節能的手機勝過他們的對手。他亦展望小型、輕量級的液態透鏡相機能整合到用於國防與國土安全應用之無人駕駛與微型飛機中。

※ 相關報導：

＊ Fast focusing using a pinned-contact oscillating liquid lens
http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2008.198

Carlos A. Lopez & Amir H. Hirsa
Nature Photonics Published online: 21 September 2008
doi: 10.1038/nphoton.2008.198

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