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感測器/MEMS  

利用微流體 科學家發明自動對焦液體鏡頭

上網時間: 2011年01月14日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:液體鏡頭  浸潤式微影  微流體  對焦  壬色列理工學院 

液體鏡頭(Liquid lenses)已經被應用在浸潤式微影設備,用以提升解析度,但該種鏡頭中不受控制的空氣液滴(air droplets),必須以人工對焦;現在,美國壬色列理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute,RPI)開發出一種新式液體鏡頭,能透過超小型的微流體活塞(microfluidic pistons)以電氣方式調整焦距,不須外加零件。

壬色列理工學院表示,他們所開發的電磁式液體鏡頭適合各種精密影像應用,包括浸潤式微影、人工視網膜,以及手機用的超低功耗攝影機;這項技術是該校教授Amir Hirsa的研究成果,他以磁場小心翼翼地震盪飽含鐵奈米粒子的流體液滴,液滴內部的流體就會像幫浦活塞一樣被上下抽吸,並因此能進行液體鏡頭的對焦,所需的功耗甚至低於採用微機電系統元件(MEMS)的方案。

因為磁場是由交流電所產生,鏡頭會在最近與最遠的焦距之間不斷循環;但研究人員表示,利用軟體演算法能輕易地排除任何失焦的畫面。在其實際試驗過程中,研究團隊能達到每秒30幀畫面(frame-per-second)的概念驗證影像。

上述實驗是在一片固態基板上鑿兩個孔洞,其中一個放置不透光的鐵流體液滴──也就是活塞,另一個孔洞則是放置透明的液體鏡頭液滴,然後將基板作為隔板、密封在充滿水的一個容器中(如下圖)。當加入電磁脈衝,流體活塞就會在孔洞上下移動;而因為磁力、毛細現象與慣性,另一旁的鏡頭液滴將會跟著活塞液滴移動,在最近與最遠的焦距之間擺盪。

RPI的流體活塞控制液體鏡頭實驗示意圖
2006~2011 RPI的流體活塞控制液體鏡頭實驗示意圖

編譯: Judith Cheng

(參考原文: Microfluidic pumps focus liquid lens,by R. Colin Johnson)





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