仿生液体变焦镜头研究启示

来源 :科学24小时 | 被引量 : 0次 | 上传用户:healthborn
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  洒满阳光的黄金海岸,鳞次栉比的大厦,以及我们大笑的瞬间……让我们一次又一次地拿起相机,留下那些最珍贵的时刻吧。然而,相机自动变焦的时间慢,这让我们伤透了脑筋。看着拍出来的照片,我们一次又一次地皱起了眉头。
  针对这个问题,我们查阅了相关资料,发现原来我们使用的相机镜头是通过增加镜头透镜片的个数来达到变焦效果的,但是这样的结构导致了镜头变焦的速度大为减慢,而且专业镜头的昂贵身价也让常人难以接受(佳能长焦镜头在10万元以上)。看来这种传统相机镜头存在很大的缺陷。那我们能不能从根本上加以解决呢?
  我们的创新想法最初来源于眼睛。大家想想看,我们的眼睛真的是最神奇的相机。变焦速度快,体积小,简单而高效。那为何不能利用仿生学的原理改变传统镜头的结构呢?
  带着问题,我们与校科技辅导员金老师交流了有关想法。没想到,老师对我们的创意给予了高度评价。在初步论证方案的可行性之后,我们师生又进一步完善了项目方案,之后就正式开始了我们极富想象力的探索之旅。
  我们的目标,就是设计一个以液体镜头代替复杂透镜组装置。达成目标的关键是找到一种类似于晶状体的软质透明物质,它可在外力作用下产生形变,从而改变它的焦距。
  
  材料准备
  我们准备了来自家中厨房的透明弹性PVE保鲜膜,还有PVC圆柱体空心筒。我们的初步设想是先制作一个“晶状体”,把两快膜边缘粘紧,再穿上一圈细线,在两端留出一个线头,做出图1的形状,再在其中充入水(填充物暂且用水)并密封。拉着A、B两个线头,就可以任意调节它的形状了。
  在圆柱形筒上刻出CD、EF两条凹槽,可以使“晶状体”放入“镜头”,而两个线头留在外面以供人调节,如图2所示。
  
  效果测试
  将4支光线笔通过装置射向光屏,可以观察到光线有明显偏折,调节A、B两个节点,可以看到光线偏折角度有变化,光屏上的4个点间距在调节节点时有较大变化。实验证明这种方案是有效的,美中不足的是做起来很困难。首先水容易漏,其次曲面会影响刻度尺,使读数有误差,最后这个“晶状体”在使用时会受到地球重力的影响,形状会变成上小下大的形状,影响成像。
  我们针对这些问题进行了改进,改进后的方案正是我们最终完成的模型。 材料大致相同,只是PVC管多增加了一个。要求是两个管子能恰好紧密地套在一起(如图3所示)。在AB面和CD上裹一层PVE膜。这样的话,在两个筒里面充上填充液体,两头的PVE膜就会凸起来,形成聚焦作用的曲面。调节两个筒的间距(即图3中h)的大小,就可以更轻松地变焦了。
  至于填充的液体,我们想到了硅酸钠溶液。硅酸钠,俗称水玻璃,溶于水后,它会形成粘稠的透明液体。实验操作中我们也配制并使用了这样的填充物。它的折光率比水大得多,可以用较大的量来达到同样的折光率。但是硅酸钠有强碱性,时间一久PVE膜的粘合剂就会被腐蚀,容易失落,测量时也容易弄到手上。我们在这个阶段也吃了不少苦头。
  一次生活中的感悟,让我们得到了灵感。经过不断深入思考,坚持不懈的改进,我们终于有了初步的成果,并获得了第25届浙江省青少年科技创新大赛创新项目一等奖的好成绩。这次经历,让我们明白只有敢于设想,刻苦钻研,才能在科学探究的道路上前进。
  时间过去一年多了,毕业使我们这个小组不得不分开一段时间。但是我们对这个装置的改进还远远没有结束。由于要应用到相机里,我们打算在控制两个筒时使用微电机,编制程序来精确调节,使对焦变焦更准确。还得考虑让装置尽可能缩小体积,以便于大批量生产,期待我们的喜讯吧。
  (指导老师 金友滨)
其他文献
近日,考古学家在巴西的一处荒漠绿洲中,挖掘出一种奇特的翼龙新物种骨骼化石,它们的骨冠颇似蝴蝶,其历史可追溯至8000万年前。考古人员认为,该种翼龙在非常年轻的时候就会发育形成飞行双翼,幼年翼龙的翼展仅为0.65米,成年后可达到2.35米。科学家将这种翼龙命名为Caiuajara dobruskii,仅在一个地质骨层中,他们就发现了数百块该种翼龙的骨骼化石。科学家据此推断,这种飞行爬行动物具有群居生
目前,一支国际研究小组首次对家猫进行了DNA完全测序,这是人类首次成功绘制出完整的家猫基因图。此前科学家曾在2007年对家猫进行过基因排序,但因当时技术有限,仅采集了60%的DNA。为什么科学家会对猫有这么大的兴趣呢?原来,自打进化以来,猫的基因就很少变化,这引发了科学家的特别关注,时常研究分析其DNA的变化性。结果发现,猫可以罹患与人类相同的疾病,例如白血病和艾滋病。通过研究分析猫的基因,将有助
“我们从何处来?我们是谁?我们往何处去?”也许自从人类有了意识以来,这些问题就一再被提起,不少科学家穷尽了一生去向前追溯:人类的起源、生命的起源、星球的起源,直至宇宙的起源。  自20世纪60年代发展起来的物理学标准模型,依赖于希格斯玻色子的存在。这种粒子是物理学标准模型预言的一种自旋为零的亚原子粒子,当它与其它粒子碰撞时会使一些粒子质量变大,一些粒子质量减轻,还有一些粒子则完全失去质量,形成我们
唐诗填空  请把以下三首唐诗的一句填到格子中,便可完成这个蜂窝状的填空游戏。  提示:  红格:崔护《题都城南庄》  绿格:杜甫《丽人行》  蓝格:白居易《长恨歌》  英文迷宫  这恐怕是迷宫世界最简单的迷宫了,因为从起点到终点只有一条路,但必须遵守特定的规则:每次只能前进或后退4步或7步,并且在到达终点之前,如果顺序将经过的字母一一记下来,还能串出一句格言吗?  数字排排坐  请将数字12345
灶台生灵感柳暗花明正当吴健雄感到山窮水尽之际,一个傍晚,她的女研究生玛丽荷见当天实验做不完,就带了一个小烧杯和一些硝酸铈镁回家。在烹调晚餐时,玛丽荷将盛有这些晶体的烧杯也留在炉子上,溶液受热后,更多的硝酸铈镁就溶解其中,她再加入更多的硝酸铈镁,直至溶液饱和。没想到第二天早晨,一块大约25毫米的透明大晶体突然长出来了,玛丽荷把它带到了实验室。吴健雄简直不敢相信自已的眼睛,同时促发了她的灵感:立即使用
当你在为iPad没有3G上网功能而烦恼时,当你在为Macbook Air没有网线接口而困惑时,当你出差时发现只有一个3G上网卡或者酒店里只有一个有线网口,而你的笔记本电脑、Wi-Fi手机、iPod 、iTouch、iPad都想上网时,你该怎么办?最近,TP-LINK推出了全新利器——150M迷你型3G无线路由器TL-WR703N,它能帮助你轻松将3G网络转为Wi-Fi信号,使没有3G功能的iPa
“迟到”人间卅七载 早就相识阳光中第二天清晨,拉姆塞就接到了一位化学教授梅尔斯的来信,说:“早在1888-1890年间,美国地质学家希莱布兰德就把钇铀矿放在硫酸中加热,结果冒出许多气泡。这种气体既不能自燃,也不能助燃。究竟是氮气还是氩气?不妨鉴定一下。”拉姆塞立即派人找遍了伦敦的化学药品商店,才买到了一克钇铀矿,并进行重复实验。果然收集到了几立方厘米的气体。他和助手特莱凡斯又用了整整4天的工夫,把
暗物质粒子平均每分钟撞击一次人体根据几项暗物质探测项目获得的数据,平均大约1分钟就会有暗物质粒子击中人体。暗物质不同于常规物质,它们完全不可见。科学家们之所以能知道它们的存在,是因为它们会对宇宙中的星系和星系团产生引力作用。科学家们估算认为这种神秘的暗物质占到了整个宇宙中所有“物质”总量的80%。到目前为止,尚没有任何人能够确定地指出暗物质的组成粒子究竟是什么。正如其名字所暗示的那样,这种粒子对常
《变形金刚》系列中的擎天柱大战威震天的变形战场面已经令人叹为观止时,孩之宝(Hasbro)公司根据其玩具改编的又一大作《超级战舰》再次让我们大开眼界,而今年6月29日,另一部根据孩之宝公司动漫改编的科幻动作片《特种部队2:复仇》也将在北美上映!2009年,由斯蒂芬·索莫斯执导的《特种部队:眼镜蛇的崛起》以爽快华丽的现代战争风格搭配近未来科幻路线,给观众留下了深刻印象,在内地取得了过亿的票房,这次的
编者按:2012年4月7日下午,2005年诺贝尔医学奖获得者巴里·马歇尔现身浙江省科技馆,出席果壳网与省科技馆共同主办的“菠萝科学奖”系列活动之一的科学论坛。本刊记者亲临现场,感受科学大师的睿智人生……  这个世界如果没有他,那么国际医学界还将长期处于消化性溃疡发病机理的悖论当中!这个世界如果没有他,那么数以万计的消化性溃疡患者还将长期陷入这种令人痛苦的慢性疾病的煎熬中!他就是造福千万人的2005