Princip kapalných čoček není ani nový, ani nikterak složitý – k soustředění světla se využívá zakřivení povrchu kapek. Jednoduchou kapalnou čočku například získáme, když do malé trubičky umístíme kapičku vody spolu s kapičkou oleje. Vše ostatní je jen záležitostí působení povrchového napětí na rozhraní obou kapalin.
Oproti klasickým skleněným čočkám mají ty kapalné jednu nespornou výhodu, lze u nich totiž měnit ohniskovou vzdálenost. Požadované změny nejčastěji docílíme působením elektrického napětí, kterým ovlivňujeme velikost a tvar povrchové plochy kapaliny. To ale vyžaduje poměrně dost energie.
Právě energetická náročnost manipulace s kapalnými čočkami se výzkumníkům z RPI jevila jako největší překážka pro jejich větší rozšíření. Proto se rozhodli jít svou vlastní cestou a místo elektrického napětí využít k ovládání čoček zvukových vln.
Až 250 snímků za vteřinu
Zní to překvapivě, ale je to tak. Výsledkem jsou adaptivní kapalné čočky, schopné nasnímat až 250 obrázků za vteřinu. Přitom jsou snadno ovladatelné, konstrukčně jednodušší a levnější než dosavadní typ kapalných čoček. I jejich spotřeba energie je mnohem menší.
Při vývoji vědci z RPI vtipně využili změn vlastností vodních kapek (hlavně jejich povrchového napětí) v závislosti na vysokofrekvenčním zvuku, který jimi prochází. Jejich čočky tvoří vždy dvojice vodních kapek umístěné v malých válcovitých trubičkách. Zvuk kapičky rozechvívá a ty díky němu v dutince vibrují sem a tam. Oscilaci vodních kapek je možné regulovat frekvencí aplikovaných zvukových vln.
Uplatnění hlavně v mobilech
Nová technologie umožní výrobu jednodušších, lehčích a levnějších digitálních kamer, zejména pro mobilní telefony. Předpokládá se ale i jejich použití v automobilovém průmyslu, robotice či v miniaturních špionážních zařízeních.
Hlavní přínos svého objevu Hirsa vidí v poznání, že je možné ze soustavy kapalných čoček a malého reproduktoru vytvořit optický systém. „To nikdo před námi zatím nedokázal,“ říká hrdě Hirsa.
Miniaturní „vodní“ kamery
Pokud na kapky dopadá světlo, stávají se z nich miniaturní kamerové čočky. Jak se kapky vody pohybují v trubičkách sem a tam, tak vlastně neustále rozostřují a zaostřují obraz, který za nimi vzniká. Ten je pak elektronicky snímán a jeho další úprava je již jen věcí softwaru, který jednoduše rozostřené snímky vyřadí. Výstupem je sekvence kvalitních ostrých obrázků.
Čočky lze snadno ovládat, a to s vynaložením nepatrné energie, navíc jsou prakticky pořád zaostřeny – v podstatě vůbec nezáleží na tom, jak daleko se od nich zobrazovaný předmět nalézá,“ tvrdí Amir H. Hirsa, vedoucí celého projektu. Pro jejich provoz „nepotřebujete žádné vysoké napětí nebo jiný exotický spouštěcí mechanismus, což znamená, že mohou být využívány a zabudovány ve spoustě různých aplikací a zařízení.“
Zdroj: www.rpi.edu
