Philips ontwikkelt vloeibare lenzen voor digitale camera's

Onze nationale trots Philips heeft een nieuw type lens ontwikkeld waarvan de werking gebaseerd is op de werking van de lens in onze ogen. Bij normale lenzen moet de afstand tussen de lens en de sensor worden verkleind of vergroot om te focussen, maar deze lens neemt net als een oog een andere vorm aan om te focussen. De lens is erg klein en is daarmee geschikt om gebruikt te worden in mobiele telefoons, webcams en andere applicaties waarin er weinig plaats is voor een mechanische autofocus.

De lens zelf is niet veel anders dan een kleine cilinder met een diameter van 3mm en een lengte van 2,2mm. Hierin zitten twee verschillende vloeistoffen die elkaar afstoten. De binnenkant van de cilinder en van een van de deksels is voorzien van een coating die water afstoot. Hierdoor is de scheiding tussen de twee vloeistoffen niet meer recht, maar bol. Doordat beide vloeistoffen een andere brekingsindex hebben, gaat de cilinder zich gedragen als een lens. Door een spanning over de coating aan te brengen, stoot deze de vloeistoffen meer of minder af. Hiermee kan dus de bolling van de gevormde lens worden gecontroleerd.

De lens kan voorwerpen op een afstand van 5cm tot het oneindige scherp weergeven. De snelheid waarmee de lens tussen de twee uitersten kan schakelen is minder dan 10ms. De lens zou ook weinig energie verbruiken, waardoor hij ideaal is voor draagbare toepassingen. De lens zou makkelijk in grote getallen te produceren zijn en is schokbestendig. Het lijkt er dus op dat de tijd van fixed-focus camera's binnenkort voorbij is. Wie de lens met eigen ogen wil zien, wordt uitgenodigd om naar de CeBIT in Hannover te komen waar hij zal worden tentoongesteld.

Reacties (116)

[djexplo]

Dit is een uitvinding waar natuurlijk alle camera fabrikanten op zaten te wachten. Geen gedoe meer met motortjes en slijpen van lenzen, maar een simpel blokje.

Het idee van deze techniek is al heel oud, in telescopen wordt namelijk ook kwik gebruikt om een bolvormige spiegel te vormen, waarmee men traploos kan inzoomen.

[Verwijderd]

Een jaar ofzo geleden ook gezien dat een engelsman lenzen met vloeistof erin had uitgevonden. De sterkte van de lens wordt door de druk in vloeistof versteld. Deze lenzen wilde hij in brillen voor de derde wereld gaan gebruiken, omdat ze makkelijk aan iemands sterkte aan te passen zijn.

[RetepV]

De grap is natuurlijk dat het niet om de vloeistof gaat, maar dat de brandpuntsafstand on-the-fly met een electrisch stroompje te veranderen is.

En natuurlijk dat ze goedkoper te maken zijn dan conventionele lenzen, want er hoeft niks geslepen te worden. Er hoeft zelfs amper een calibratie uitgevoerd te worden, want de hoeveelheid vloeistof kan heel goed geregeld worden.

[nhimf]

Het idee is zeker oud, ik gok al een paar honder miljoen jaar

Zoals het verhaal zegt, is het gebasseerd op de werking van onze ogen. Dus ik denk ook dat de kwaliteit goed _kan_ zijn.

Wat ik mij alleen afvraag is hoe lan zo'n lens meegaat, want normale (glazen) lenzen kan je tot in de oneindigheid bewaren, mits je ze natuurlijk normaal behandeld.
Ik kan me goed voorstellen dat dit soort lenzen zullen slijten.

[Verwijderd]

Als de afdichting for ever is, dan zal ze zeeeer lang meegaan

anders een minuutje in de woestijn, en je water is de lucht in

[wimwest]

Dat is iets te snel door de bocht. Zo'n lens heeft geen parabolisch oppervlak maar een rond oppervlak zodat je altijd extra lenzen ervoor of erachter nodig hebt om het beeld goed te krijgen. Zowiezo zitter er meestal meer dan twee lenzen in een mobieletelefooncamera.

[Verwijderd]

Oei, ik ben benieuwd wat meneer Pentax z'n reactie hierop zal zijn...

edit:
Ter verduidelijking: Op de uitvinding van de vloeibare lens dus...

[Verwijderd]

Pentax gaat geen vloeibare lenzen maken. Deze truuk werkt namelijk alleen met hele kleine lensjes. Je kan er nooit echt goeie, scherpe en lichtsterke vloeistoflenzen mee maken. Op grotere schaal zijn die vloeistoffen daar niet 'stevig' genoeg voor en gaan vervormd worden door zwaartekracht e.d.

[RetepV]

Ik vraag het me af. Met deze lenzen kun je binnen 10ms de brandpuntsafstand van 5cm naar oneindig (naja) zetten. Je zou dus zeggen dat je steviger vloeistoffen zou kunnen gebruiken. Met een beetje onderzoek zullen ze die ook wel vinden, en dan ben je al snel bij professionele lenzen.

Wat is de doorsnee van de lens bij een professionele lens? Toch ook niet veel meer dan een millimeter of 10?

[Verwijderd]

Ik denk dat er niet voldoende licht doorheen gaat voor een telescoop, die dingen zijn geloof ik daarom juist zo breed.

Wel een erg leuke vinding trouwens, het is vast een stuk minder kwetsbaar en krasgevoelig dan gewone lenzen.

Straks mag je met je fotottoestel naar de oogarts... hij heeft last van bijziendheid

[Tootoo]

En wat raadt ie aan? Een bril of dat ie lenzen mag gaan dragen

[Verwijderd]

Ik denk niet dat dit ook maar iets veranderd aan de krasgevoeligheid, de vloeistof moet toch ergens in zitten hetzij glas of kunstof en dat kan natuurlijk weer krassen....

[Verwijderd]

Cool!

Heel interessante techniek. Spijtig dat er niets over de kleur en licht kwaliteit gezegd wordt.

Als deze techniek op grotere schaal toepaspaar is, dan zouden de compact cam's ook nog kleiner kunnen worden...

De aller leukste toepassing lijkt me dan een waterdichte cam, die kan dan ook minder plomp uitgevoerd worden doordat er geen afdingen enz moeten zijn die de bewegende delen goed waterdicht houden.

[Verwijderd]

Als dit systeem weinig chromatische aberaties vertoond zal de kleurkwaliteit grotendeel bepaald worden door de chip in het beeldvlak van de lens, zoals met de huidige camera's. Als je met lichtkwaliteit beeldkwaliteit bedoeld dan geloof ik niet dat daar al veel van te voren over te zeggen is.

Ik vind het systeem wel heel gaaf bedacht moet ik zeggen! Go philips!!

[TD-er]

Ik denk dat die chromatische- en sferische aberraties best wel mee zullen vallen.
Je hebt hier namelijk in feite 2 lenzen al na elkaar staan, doordat je door 2 verschillende materialen heen moet.
Met 1 lens krijg je gegarandeerd die aberraties, maar met 2 is dat vrij redelijk te corrigeren.

en het idee van die vloeistof lensen is niet echt nieuw. ASML kwam er laatst toch ook al mee voor hun chip-belichting-machines.

[Verwijderd]

Niet helemaal waar. Je hebt maar 1 grensvlak tussen de 2 materialen en 2 aan de buitenkant ipv 2 grensvlakken tussen 2 lenzen en 2 aan de buitenkant. Dus in totaal 3 grensvlakken ipv de normale 4. De vergelijking met een dubbele lens gaat dus niet meer op. Verder is er maar 1 realtime oppervlak te beinvloeden en een corrigerende werking is dus ook minder mogelijk omdat je volgens mij meer beperkt bent in je lensvorm. Dat moet dan permanent opgevangen worden in de buitenste grensvlakken zodat je gemiddeld de minste vervormingen hebt. Dit zijn nieuwe problemen. Echter het klinkt allemaal niet als onoverkombare problemen en misschien heb je gelijk als je zegt dat het allemaal wel zal meevallen. De toekomst zal het aantonen.

[TD-er]

de brekingsindex is bepaald van stof naar vacuum.
wanneer je 2 lenzen achter elkaar zet, krijg je dus een overgang van stof 1 naar lucht en weer naar stof2
Wanneer de afstand tussen de materie 0 is (zoals ook al het geval is van glas naar lucht, dat is feitelijk de overgang van glas, naar vacuum, naar lucht) heb je dus de overgang van stof1 naar stof2 en bij verschillende brekingsindexen heb je feitelijk toch het effect van 2 lenzen, alleen staan ze heel dicht op elkaar.

kijk hier maar, iets naar beneden scrollen naar "Achromatic doublet"

[Verwijderd]

Ik bedoel met lichtkwaliteit eerder licht kwantiteit...

hoe meer licht je door krijgt, hoe beter

[Verwijderd]

"hoe meer licht je door krijgt, hoe beter."

Uiteraard, Ik verwacht alleen niet dat dat relevant zal zijn. Wat denk ik wel nieuwe problemen zijn is het gewijzigde spectrum aan aberaties die we kunnen verwachten voor dit systeem. Voor de eerste generatie foto camera's had je problemen zoals onscherp beeld aan de zijkanten van de foto, donkere hoeken vaak veroorzaakt door ondertussen in kaart gebrachte en gecontroleerde aberaties. De huidige wetenschap zal ons zeker nieuwe problemen doen voorspellen ik vraag me alleen af of het magnetische veld het brekingsvlak van de vloeistoffen zo kan vormen dat we beeld krijgen wat zo aberatie vrij is als met huidige camera's, of dat daar eerst nog een paar jaar overheen zal gaan.

[YellowCube]

Leuk om te zien dat de mens zichzelf soms zo geniaal vind, maar uiteindelijk alleen maar dingen kopieert die de natuur al miljoenen jaren heeft (denk ook aan radar).
Desalniettemin een erg leuke ontwikkeling, alleen vraag ik me af of je dit soort lenzen ook kunt gebruiken in situaties waar je heel veel detail wilt hebben.

[Verwijderd]

de kunst zit hem niet in het copieren mijn inziens,
maar in het economisch/technisch haalbaar te maken...

[GraasGast]

De natuur heeft al miljoenen jaren radar? leg eens uit

[Verwijderd]

ik denk dat hij doelt op de Sonar...
Wat op het zelfde princiepe gebaseerd is

[Dual Infinity]

Bijna dan..
Geluid is wat anders dan elektromagnetische straling.
Het lijkt zeikerig, maar een zintuig om elektromagnetische pulsen uit te zenden en vervolgens uit de echo's daarvan posities te bepalen bestaat volgens mij niet (correct me if I'm wrong).

[MaxxBass]

vleermuis..

[bras]

Vleermuizen, dolfijnen etc...

[dubbel] volgende keer toch verder l;ezen als neus lang is

[Snikker]

Vleermuizen bedoeld hij denk ik...

[Verwijderd]

je slaat de plank een beetje mis.. de mens vindt zichzelf niet geniaal in de zin van "wow ! dit verzin je niet !", maar wel in de zin van "wow, we kunnen het kunstmatig produceren !"

mensen zijn zich er heel goed van bewust dat de natuur ons op duizenden vlakken nog steeds een grote stap voor is.

[Verwijderd]

...hmmm... over een paar jaar geen bril c.q. lenzen meer nodig maar een batterijtje??

[Verwijderd]

Nou, als je dit goed klein kunt maken en de stuurspanning die nodig is af kunt leiden van de zenuwen die normaal je ooglens aansturen, dan zou het in theorie wel eens mogelijk kunnen zijn om zo'n ding te implanteren ter vervanging van je eigen ooglens...

[Verwijderd]

Ik denk niet dat dit systeem bij de mens gebruikt zal worden. Kunststof lenzen worden al langer chirurgisch geïmplanteerd (bv. wanneer de eigen lens teveel is vertroebeld door staar). Volgens mij (correct me if I'm wrong) worden deze, net als een gewone ooglens, automatisch vervormd door de spieren die zich er rondom heen bevinden. Hierdoor hoef je de stuurspanning van de oogzenuw helemaal niet over te dragen.

[Verwijderd]

Mr_Rizzz bedoelde inderdaad de lens ter vervanging van een bril waarbij er geen glazen meer geslepen hoeven te worden te worden... wat overigens als grapje bedoeld was.... want wie gaat er nu met een aquarium voor zijn gezicht lopen...

BTW... een kunstlens wordt niet "vervormd" door de oogspieren... dat is een vaste brandpunt afstand. Je hebt dan ook geen accomodatie meer (=scherpstellen) daarvoor heb je een bril (ehmmmmm... vloeistof lenzen ) nodig.

Heb ik van mijn vrouw geleerd... werkt op oogheelkunde... ik ben maar een simpele IT'er

[Verwijderd]

Waarschijnlijk doelde Mr_Rizzz meer op zo'n vloeistoflens voor mensen die bijziend of verziend zijn. Daarbij is het scherpstelbereik van de eigen ooglens niet groot genoeg meer. (Of dat de spieren te zwak zijn of dat de lens zich niet ver genoeg laat vervormen weet ik eerlijk gezegd ook niet).

In een dergelijke situatie zou een vloeistoflens wellicht ooit een oplossing kunnen worden. Door de signalen van de zenuwen af te takken zou je dan weer het volledige scherptebereik terug kunnen krijgen. En misschien dat je jaren later dan door middel van een soort hercalibratie zelfs nog kunt compenseren om de zaak scherp te houden

[LordMithril]

Dit is zeker wel mooi
Als de prijs nu ook nog lager is dan de normale lenzen is het helemaal leuk in fototoestellen en telefoons

vraag me alleen af hoe transparant het is, anders word het mischien ook wel leuk voor telescopen enzo

[Molybdenum]

telescopen????

dude, dat is een hele andere toepassing, daar wordt over het algemeen met grote spiegels gewerkt.

[Countess]

maar ook met lezen
de enige reden dat ze speigels gebruiken ipv lenzen is omdat zulke grote lezen niet praties zijn.
de spiegels vangen het licht op en foces het en leiden het daarnaa naar veel kleinere lenzen.
hoewel je zeker ook alleen met lenzen kan werken (zo werken de meeste huis tuin en keuken telescopen ook dus) zijn ze in die groters te groot te zwaar en te moeilijk te maken.

deze lens zou iets van die problemen oplossen maar ik geloof niet dat een vloeibare lens van die grote niet vervormed door zwarte kracht (of zelfs maar door de trilling van een langs komende auto)

[Verwijderd]

Er zijn bij mijn weten twee belangrijke redenen om spiegeltelescopen te prefereren boven lenzenkijkers (als ik me het college astronomische waarneemtechnieken goed herinner. Ja, PSIkho heeft in een vorig leven sterrenkunde gestudeerd ):

1. Mechanische stabiliteit
2. Lenzen zitten letterlijk "in de weg", dwz lenzen kunnen allerlei beeldfouten veroorzaken waar spiegels geen last van hebben:

- chromatische aberratie: licht van verschillende kleuren wordt niet op dezelfde manier afgebogen

- absorptie: er komt geen 100% van het licht door een lens heen. Bijv. UV licht gaat helemaal niet door glas heen.

Bovendien lijkt me niet dat Philips op korte termijn dit soort lenzen met een diameter van een meter ofzo kan fabriceren.

Overigens worden lenzenkijkers voor specialistische doeleinden wel gebruikt in de sterrenkunde, bijvoorbeeld voor exacte plaatsbepaling van sterren; daar zijn lenzenkijkers beter dan spiegels geschikt voor.

Wat me trouwens wel een goede toepassing voor deze nieuwe lenzen in de astronomie lijkt is "adaptive optics": het zodanig vervormen van spiegels dat de invloeden van atmosferische storingen (turbulentie -> veroorzaakt "twinkeling" van sterren) ongedaan gemaakt worden. Daar worden tot nu toe mechanische systemen voor gebruikt. Zie bijv. http://cfao.ucolick.org/ao/

[Kurgan]

@nixan: Spiegels weerkaatsen idd niet 100%, maar ze weerkaatsen ALLE golflengten in meer of mindere mate. De meeste spiegels hebben een reflectie van minimaal rond de 80%, en met speciale coatings tot 99%. Lenzen kunnen een dergelijke transmissie ook wel halen, maar niet voor een even groot golflengtebereik. Verder moet bij een lens alle optische massa perfect zijn, en bij een spiegel alleen het oppervlak. Bovendien heb je bij een spiegel maar één oppervlak om te slijpen en bij een lens twee. Verder heb je aan één spiegel voldoende, terwijl een telescoop met een enkele lens zo goed als onbruikbaar is. De meeste telescopen zijn doublets en bij de beste (apochromatische) modellen zelfs triplets. Ter vergelijking: spiegeltelescoop met opening 150mm kost rond de 500 euro, een triplet apo van dezelfde grootte kost minimaal 8000... Daarom hebben de meeste amateurs een spiegeltelescoop.

[Verwijderd]

de meeste telescopen staan nog immer op de aarde, waar inderdaad, de auto's ook nog steeds rijden

[Verwijderd]

- absorptie: er komt geen 100% van het licht door een lens heen. Bijv. UV licht gaat helemaal niet door glas heen

Ik heb geen sterrenkundige studie nodig, om te kunnen vertellen, dat spiegels ook niet 100% van het binnenvallende licht weerkaatsen.

[Verwijderd]

Die rimpeling kun je beperken door de lens zo dun mogelijk te maken.

[Verwijderd]

deze lens zou iets van die problemen oplossen maar ik geloof niet dat een vloeibare lens van die grote niet vervormed door zwarte kracht (of zelfs maar door de trilling van een langs komende auto)
haha een auto in de ruimte

Maar als er van die grote lenzen gemaakt worden gaat het toch zowiezo rimpelen trillen of vervormen door warmte stromen van de zon? of kapot door ruimte stof dat met weet-ik-hoeveel km/u langs komt razen

[Verwijderd]

Ho, ho ... niet te snel.

Ik ken telescopen die gebruik maken van een lens waar ze kwik doorheen laten lopen. Dit was een keer op discovery. Verder maken de Amerikanen van een soort speciale spiegel gebruik voor het richten van een laserstraal, aangezien er vertekening ontstaat door de dampkring. Misschien is het een vergelijkbare techniek.

[Verwijderd]

ik denk dat dat kwik eerder is om de lens te koelen, dan om er de brandpuntsaftand mee te wijzigen. kan jij door kwik zien? wel ik niet

[Verwijderd]

Het gaat hier om een holle spiegel en dan kan het wel.

Zie:
http://www.govertschilling.nl/artikelen/archief/2003/0304/030405a_vk.h tm

[Tonio]

ik had ook een keer ergens gezien (was iig niet op discovey, want dat hebben we neit ) dat ze ook iets hadden bedacht om spiegels van telscopen door kwik te vervangen. dat ging als volgt: in een grote ronde 'bak' deed men de kwik en vervolgens lieten ze deze bak langzaam rondraaien waardoor je een holle spiegel kreeg (centrifugale kracht) dat is alles wat ik me ervan kan herinneren dus als je meer wilt weten moet je maar ff googlen

[ritsjoena]

Het kwik wordt niet als lens of koeling gebruikt, maar als spiegel en dat kan kwik goed.

[Verwijderd]

Als ik me niet vergis is er in het verleden een telescoop gebouwd met een vloeibare lens. (Een enorme bak kwik van een paar duizend liter dat rustig op een draaitafeltje rond werd gedraaid. Op die manier werd precies de juiste bol-vorm verkregen. Klein nadeeltje was dat kwik beetje giftig is...

[Oeps.. ik ben niet de eerste die dit zegt blijkbaar...]

[RetepV]

Jongens, kwik laat echt geen licht door hoor. Het is een *spiegel*, dus geen lens.

[MacD]

Fluid lenses worden al toegepast in telescopen. Dit, icm lasers, is zeer noodzakelijk om de storing van de atmosfeer tegen te gaan. De lasers meten de verstoringen, de fluid lenses zorgen voor de juiste correcties.

[KatirZan]

De prijs zal in het begin natuurlijk duurder zijn, omdat het een nieuwe techniek is, maar hoe je het ook kan bekijken is dat de lens makkelijker te maken is, daardoor reduceert natuurlijk de productiekosten.

De lens is ook zo klein, dat je het in elk apparaat wel kwijt kan, 2 keer zo groot als een speldenknop, dat is best weg te werken in mobiele apparatuur

[Verwijderd]

De prijs zal ook in het begin lager moeten zijn. Want anders zal een telefoonfabrikant dit nooit toepassen en kiezen ze gewoon voor de mechanische oplossing.

Maar mijn inschatting is dat een druppeltje water en een druppeltje olie in een kunstof buisje goedkoper zal zijn dan twee geslepen lensjes en een elektromotortje.

[tibi]

van mij hoeft de prijs niet lager te zijn. is natuurlijk wel fijn. maar het heeft al veel voordelen.
bij mijn camera bijv zou ik minder baterijen nodig hebben
minder camera (geen motor)
het bouwen zal goedkoper worden

vraag ik me wel af of het draaien van je camere (zwaartekracht) effect heeft op de vloeistoffen in de lens.

[Verwijderd]

De olie en het 'water' zijn zodanig gekozen dat hun massa precies gelijk is. Zwaartekracht heeft dan geen invloed (en schudden ook niet) want ze blijven precies op elkaar 'drijven' / 'zinken'.

[GX]

Er staat letterlijk in dat de lens schokbestendig is, dus ik denk dat je hem best ook ondersteboven kan houden zonder problemen..

[_XipHiaS_]

Antonie v Leeuwenhoek moderne versie?

[Verwijderd]

Volgens mij beschreef Frank Herbert in de SF-roman Dune al over dit soort lenzen. Hij had het over olielenzen. Als je namelijk druk zet om een membraan zoals het oppervlak van een vloeistof krijg je een mooie parabolische lens (spiegel). En dat is precies wat je nodig hebt voor een lens.

[Verwijderd]

als dit idd het geval is, dan wil ik nog wel eens zien dat philips idd het patent gaat krijgen. het idee ligt namelijk al een aardige tijd auteursrechtelijk vast.

[Verwijderd]

In de posting hierboven wordt beschreven 'druk op een membraan'. De lens van Philips heeft geen membraan, en ook geen druk. Het is gewoon het scheidingsoppervlak tussen olie en water (zoals je thuis ook voorzichtig zonnebloem-olie op water kunt gieten) de bolheid van de lens wordt niet bepaald door de druk, maar door de oppervlaktespanning van de kunststof omhulzing te varienen.

Totaal ander werkingsprincipe dus.

[Major 7]

Klopt, daar moest ik ook meteen aan denken.
Welliswaar niet helemaal precies hetzelfde, maar toch...
Het zou wel wat zijn als dit priciepe ook voor grote lenzen te gebruiken zou zijn, dan kan er meer licht naar binnen.

[Aham brahmasmi]

... waarvan de werking gebaseerd is op de werking van de lens in onze ogen.

Als ik me niet vergis dan wordt de menselijke (en dierlijke) ooglens geaccommodeerd (boller of platter gemaakt om te focussen) door middel van spiertjes en niet door er een variabele spanning op aan te brengen. Dus de vergelijking gaat maar maar beperkt op.

Er worden idd ook vloeibare spiegels met kwik gemaakt, maar dat werkt met een roterend bad oid(hoe meer toeren hoe concaver/holler de spiegel) en heeft dus wel bewegende delen, en dit vloeistoflensje van Philips niet.

Wel een mooie prestatie.

[fpepping]

je zegt het heel goed de vergelijking gaat deels op daarom is het ook op de "werking" van het oog gebaseerd. en dat is dus niet een kopie van het oog. deze lens werk toch nog het zelfde als oog om te focussen, de spieren om zijn hier alleen vervangen door electroden die de bolling of platting regelen

[Verwijderd]

http://www.govertschilling.nl/artikelen/archief/2003/0304/030405a_vk.h tm

[Tjeerd]

Om de lens nog wat beter te kunnen bekijken, zie hier een groot plaatje:

www.extra.research.philips.com/natlab/download/pictures/fluidfocus_01_ h.jpg

[Verwijderd]

Die linker mag ook wel eens z'n nagels laten verzorgen zeg

Vraag me trouwens af wat de brandpuntsafstand van deze lensjes is. Als ze daar nog iets aan zouden kunnen doen zou je nog een zoomlens kunnen maken die 10 keer zoomt op een mobiele camera

[Ursamajor]

Misschien is dit ook handig voor de laser industrie, voor het focussen van een beam op een meerlaagse disk ofzo!

Ben alleen benieuwd in welke temperatuur hij werkt, misschien issie al bevroren bij 0 graden en spat ie uit elkaar als je m in de zon laat liggen!!??