پایان تعویض مکرر عینک های طبی برای دید بهتر
با کشف تکنولوژی فوکوس خودکار که با ردیابی چشم و ال سی دی های پیشرفته به طور خودکار و فقط با تغییر ولتاژ تغییر فوکوس میدهند انقلاب عظیمی در صنعت عینک سازی ایجاد شده است.
این عینک جایگزین بسیار مناسبی نسبت به عدسی های دوکانونه و چند کانونه است که با صرف هزینه کمتر میتواند بسیار کارآمد تر از عدسی های چند کانونه باشد.
دید هوشمند نوآوری جدید عدسی های الکتریکی قابل تنظیم
در این سال های اخیر دنیای اپتیک شاهد پیشرفت های آرام اما بنیادین و کاربردی بوده است. یکی از این پیشرفت ها عدسیهایی است که بدون نیاز به حرکت مکانیکی و فقط با اعمال ولتاژ تغییر میکند. این فناوری نوین که تحت عنوان عدسیهای الکتریکی قابل تنظیم شناخته میشود، مسیر نوآورانه ای است در جهت بهبود لنز های دوربین های عکاسی، تلسکوپ های فضایی، عدسی های عینک و همچنین ربات هایی که دارای لنز های بینایی هستند.
چرا عدسیهای قابل تنظیم؟
تکنولوژی اخیر عکاسی همچنان با عدسی های شیشه ای فعالیت میکند و لنز های آن برای زوم و فوکوس نیاز به جابه جایی عدسی به صورت مکانیکی دارد. این تکنولوژی هرچند دقیق و بسیار کارآمد است اما از نظر زمان، جابهجایی، هزینه و انرژی نسبت به تکنولوژی جدید معایبی دارد. در فناوری جدید عدسی های الکتریکی تنها با اعمال ولتاژ و بدون نیاز به جابه جایی فیزیکی قابلیت تنظیم و زوم کردن را دارند. این قابلیت عدسی های الکتریکی پیشرفت عظیمی در صنعت هایی مانند گوشیهای هوشمند، پهپادها، تجهیزات پزشکی قابل حمل و عینکهای واقعیت افزوده/مجازی ایجاد می کند.
انواع عدسی های الکتریکی و اصول عملکرد آن ها
بر اساس بررسی انجامشده توسط تیم تحقیقاتی آینک شاپ عدسی های الکتریکی قابل تنظیم به چند بخش تقسیم میشوند :
1. عدسیهای کریستال مایع (LC):
در این تکنولوژی همزمان با تغییر ضریب شکست عدسی های کریستال مایع، مسیر نور وارد شده به عدسی تغییر کرده و فوکوس عدسی به طور خودکار تنظیم میشود. از ویژگی های بزرگ این تکنولوژی میتوان به ولتاژ پایین و کم هزینه بودن آن اشاره کرد ، اما سرعت آن پایین و امکان استفاده از این عدسی ها در مواقع نیاز به تنظیم دریچه دیافراگم کار را کمی مشکل میکند .
2. عدسیهای مبتنی بر مایعات (الکترووتینگ و دیالکتروفورز):
تغییر شکل منیسک مایع با اعمال میدان الکتریکی کنترل شده، فوکوس عدسی را تغییر میدهد. این تکوونولوژی سرعت بالایی دارد و حتی در برخی محصولات بازار هم استفاده شده، اما مشکل هایی اعم از حساسیت به لرزش و بالا پایین شدن دما دارند .
3. عدسیهای الاستومری (پلیمری):
در این مدل تمام ساختار عدسی (که از موار نرم مثل سیلیکون و ژل ساخته شده ) با نیروی الکتریکی یا حرارتی تغییر شکل داده و قوس آن تغییر میکند. این عدسیها پایداری مکانیکی و حرارتی بالاتری دارند، اما توان تغییر فاصله کانونی آنها کمتر از عدسیهای مایع است .
4. روشهای الکترومکانیکی و الکتروترمال:
از محرکهایی مانند پیزوالکتریک، آلیاژهای حافظهدار، محرکهای دیالکتریک و گرمایش موضعی برای تغییر شکل عدسی استفاده میشود. هرکدام از این روشها مزایا و معایب خاص خود را دارند؛ برای مثال عدسیهای پیزوالکتریک سرعت پاسخ بالا دارند اما نیازمند ولتاژ نسبتاً زیاد هستند
مزایا و چالشهای عدسی الکتریکی
عدسیهای الکتریکی قابل تنظیم می توانند با صرفه جویی در هزینه و وقت بهترین دید را فراهم کنند اما قرار دارن این نوع عدسی بر روی عینک ها نیازمند دستگاه فوق پیشرفته تراش عدسی است که از این نوع دستگاه تنها سه عدد در ایران وجود دارد که یکی از آنها در اختیار تیم فنی آینک شاپ میباشد که بهترین نوع تراش این مدل عدسی هارا انجام میدهد. از جمله مهمترین مزایا این نوع عدسی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- کاهش وزن و حجم تکنولوژی های عینک سازی
- سرعت پردازش بالاتر نسبت به سیستمهای مکانیکی
- مصرف پایین انرژی
- امکان طراحی برای دستگاههای کوچک و قابل حمل
با این حال، این تکنولوژی آنچنان بی عیب و نقص نیست و مشکلاتی نیز دارد:
- نیاز برخی فناوریها به ولتاژ بالا یا جریان زیاد
- محدودیت اندازه دیافراگم و اندازه تغییر فوکوس
- مشکلات مربوط به مقاومت در برابر ضربه و حرارت در محیطهای واقعی
- حساسیت به لرزش یا گرم و سرد شدن در بعضی مدلها
کاربردهای گسترده عدسی های الکتریکی
کاربرد این نوآوری بسیار متنوع و قابل استفاده در خیلی از صنعت هایی است که با لنز های اپتیکی سر و کار دارند. در تجهیزات پزشکی مانند اندوسکوپها، این عدسیها امکان تصویربرداری سریع و دقیق در شرایط و محیط های محدود شده را فراهم میکنند. در گوشیهای هوشمند، میتوانند جایگزین خوبی برای سیستمهای چندلنزی شوند و دوربینهای سبکتر و کممصرفتر ارائه دهند.
در پهپادهای کوچک که وزن و مصرف انرژی نقش کلیدی دارند، استفاده از این فناوری میتواند توان پروازی و کیفیت تصویربرداری را به شکل چشمگیری افزایش دهد. همچنین در واقعیت مجازی (عینک های VR) عدسیهای قابل تنظیم میتوانند نگاه طبیعیتری ایجاد کنند.
مقایسه فناوریهای عدسی
تیم فنی آینک شاپ انواع تکنولوژی های موجود را بررسی کرده است. هیچکدام از این تکنولوژی ها نتوانسته به خوبی تمام چالش ها را پشت سر گذاشته و تمان ویژگی ها را یکجا فراهم کنند مخصوصا اندازه کوچک، وزن کم، پایداری مکانیکی و دمایی، دامنه تغییر وسیع، سرعت بالا، دیافراگم بزرگ و مصرف انرژی پایین.
به همین دلیل است که پژوهشگران به دنبال ترکیب چندین فناوری و از بین بردن این چالش ها و رسیدن به دستاوردی ایده آل هستند. برای مثال، تلاشهایی جهت ادغام قابلیت فوکوس و زوم در یک عدسی انجام شده است، اما هنوز در مراحل آزمایشی قرار دارد.
آینده عدسی های الکتریکی
به اعتقاد محققان، آیندهی عدسیهای الکتریکی قابل تنظیم نیازمند چندین نوآوری و پیشرفت دیگر است :
1. ادغام فوکوس و زوم در یک عدسی: تا الان بیشتر عدسی ها تنها توانایی تنظیم فوکوس را داشته اند در حالی که برای سیستمهای تصویربرداری آینده نیاز به کنترل همزمان فوکوس و بزرگنمایی وجود دارد .
2. کنترل مستقل ابیراهی (انحراف کروی): در حال حاضر بیشتر عدسی ها در هنگام تغییر فوکوس دچار خطاهای نوری میشود . هدف آینده این است که عدسیها بتوانند بهصورت الکتریکی این خطاها را هم اصلاح کنند .
3. بهینهسازی برای کاربردهای خاص: هر صنعت تقاضاهای متفاوتی دارد. برای مثال، عینکهای هوشمند به عدسیهایی با وزن پایین و کممصرف در انرژی الکتریکی نیاز دارند، در حالی که پهپادها بیشتر به توانایی تغییر کانون عدسی ها برای دید وسیع و مقاوم در برابر لرزش اهمیت میدهند .
جمعبندی
فناوری عدسیهای الکتریکی قابل تنظیم، چشماندازی نویدبخش برای آینده عینک سازی و عکس برداری را ارائه میدهد . خلق این فناوری بسیار به صرفه جویی در هزینه، زمان و جابه جایی کمک میکند، و البته امکان کشف ابزارهای کاملاً جدید را نیز به وجود میآورد.
با وجود مشکلات باقیمانده، روند رو به رشد تحقیقات و ورود برخی از این عدسیها به بازار نشان میدهد که در آینده نزدیک شاهد تحول بزرگی در حوزه تصویربرداری، از گوشیهای همراه گرفته تا رباتهای پیشرفته، خواهیم بود .