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Lente líquida de bajo consumo
Los lentes hechos de líquido han interesado a investigadores e ingenieros durante décadas debido a la capacidad de la tecnología para cambiar rápidamente de forma y distancia focal. Pero los enfoques tradicionales, que utilizan una corriente eléctrica para cambiar la forma de la superficie de un líquido, requieren mucha energía. Ahora, los investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer, en Troy, Nueva York, están proponiendo un tipo de lente líquida, hecha de solo dos gotas de agua, que cambia de forma cuando es bombardeada con ondas sonoras. El uso de sonido requiere mucha menos energía que los métodos anteriores y podría, con mejoras en la resolución, hacer que el objetivo sea atractivo para su uso en pequeñas cámaras de vigilancia y teléfonos móviles.
Óptica de gotitas: Esta serie de imágenes muestra gotas de agua en un cilindro hueco de teflón cada cuatro milisegundos. La forma curva del agua forma una lente, que cambia de forma y, por lo tanto, de distancia focal cuando se aplican ondas sonoras a un lado del cilindro.
Con vidrio, plástico y otros materiales duros, es imposible cambiar rápidamente la forma de la lente y, por lo tanto, enfocar: para ajustar la distancia focal, es necesario mover físicamente la lente. Las cámaras extremadamente pequeñas y muchos teléfonos móviles simplemente no tienen suficiente espacio para permitir que los usuarios muevan una lente rígida la distancia requerida para un rango de distancias focales. Sin embargo, una lente líquida adaptativa permite que las cámaras pequeñas enfoquen sin necesidad de espacio adicional. Los líquidos son un material favorito para trabajar cuando desea cambiar la forma de una lente, dice Amir Hirsa , profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en Rensselaer e investigador principal del proyecto.
El sistema de lentes de los investigadores, descrito en octubre Fotónica de la naturaleza , está compuesto por un cilindro de teflón de menos de dos milímetros de diámetro. El cilindro está demasiado lleno de agua, de modo que las gotas sobresalen por ambos lados. Un altavoz está conectado a un lado del cilindro, que se encuentra en una cámara sensible a la presión. Los investigadores bombearon sonido a entre 50 y 160 hercios en la cámara, cambiando la forma de la superficie de la gota.
Dos empresas, Philips y Varioptic , que tiene su sede en Francia, ha desarrollado productos que utilizan un sistema alternativo de lentes líquidas. Ambos utilizan dos líquidos diferentes que están en contacto entre sí, lo que crea una lente de imagen en la interfaz. En un proceso llamado electrohumectación, la forma de la interfaz se altera cuando se le aplica una corriente eléctrica, cambiando la tensión superficial de ambos líquidos.
La ventaja de su nuevo enfoque, dice Hirsa, es que requiere mucha menos energía. Él dice que la electrohumectación requiere un potencial eléctrico de decenas a cien voltios para ajustar la lente líquida convencional. Por el contrario, solo se requiere un pequeño potencial de un par de milivoltios para impulsar su diseño de dos gotas.
Encontrar el enfoque: Estas tres fotografías se tomaron, de izquierda a derecha, después de 0,007, 0,020 y 0,033 segundos. El punto focal de la lente cambia a medida que las ondas sonoras alteran la forma de la gota. Los investigadores sugieren que una cámara que use esta lente líquida podría tomar decenas de fotografías con solo presionar un botón y permitir que el software clasifique la que está más enfocada.
En las pruebas, la cámara de lente líquida de Hirsa pudo tomar 250 imágenes por segundo, a diferentes distancias focales. Él imagina una cámara que podría capturar instantáneamente decenas de imágenes con diferentes distancias focales y luego usar un software de análisis de imágenes simple para determinar la imagen más enfocada. Digamos que captura 60 cuadros por segundo, dice. Solo toma el que sea más afilado.
Stein Kuiper, el investigador de Philips que desarrolló la técnica de electrohumectación, señala que las ideas de los investigadores parecen originales, pero ve inconvenientes en el enfoque. Dado que la lente se mueve continuamente, esto significa que se pierde una cantidad significativa de luz, ya que la mayor parte del tiempo el objeto está desenfocado.
Además, estos primeros resultados no son de alta resolución, señala Yuhwa Lo , profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de California, San Diego. Incluso las cámaras de gama baja tienen un requisito de resolución bastante estricto, dice. Sin embargo, dice que en esta etapa, la lente podría ser buena para otras aplicaciones ópticas, como simplemente enfocar haces de luz en lugar de tomar fotografías de alta calidad.
Hirsa dice que su equipo está buscando mejorar la resolución, posiblemente con diferentes tipos de fluidos, como los que cambian de forma en respuesta a los campos magnéticos. También está explorando la posibilidad de trabajar con fabricantes de productos electrónicos y dice que Samsung ha expresado interés en la lente.