Эта инструкция расскажет вам, как создать свой собственный объектив с регулируемым фокусным расстоянием, используя простые компоненты. Эта линза сможет изменять форму и, следовательно, фокусное расстояние, в зависимости от количества жидкости внутри нее. У него также будет мягкая поверхность, на которую мы можем надавить, чтобы исказить все, что мы видим через линзу!
Предупреждение: мне потребовалось несколько попыток сделать линзу, которая не протекала. Я надеюсь, что это руководство сработает с первого раза, но если нет, задайте вопрос в комментариях! Кроме того, фотографии в этом руководстве сделаны в течение нескольких разных попыток, поэтому могут не совсем точно соответствовать тому, что получится у вас. Наконец, в этом руководстве используется лазерная резка и сварка акриловым растворителем, поэтому всегда соблюдайте соответствующие меры безопасности при работе с опасными или неизвестными веществами и инструментами!
Шаг 1: Справочная информация
Прежде чем мы начнем, позвольте нам сначала немного рассказать об оптике!
Свет меняет свое направление, проходя через разные среды (явление, называемое преломлением). В линзах мы тщательно контролируем угол, под которым свет проходит из одной среды (воздуха) в другую (стекло или пластик, из которого состоит линза) и обратно, чтобы сфокусировать или иным образом видоизменить свет. Большинство объективов камер состоят из ряда отдельных элементов, которые работают совместно для коррекции различных типов аберраций (оптических ошибок) и создания плоского сфокусированного изображения на плоскости изображения (датчик камеры). Но если все элементы объектива имеют фиксированный размер и форму, как объективы камеры фокусируют или масштабируют изображение? Когда объектив камеры меняет масштаб или фокус, он перемещает отдельные элементы объектива (или группы элементов) вперед и назад по отношению друг к другу внутри объектива.
Шаг 2: Подбор материалов
В этом руководстве мы собираемся создать только один элемент объектива, но в отличие от элементов в типичном объективе камеры, наш сможет изменять форму (что приведет к изменению его оптических свойств). Это потому, что одна сторона нашей линзы будет иметь прозрачную силиконовую мембрану, которая будет менять форму в зависимости от количества жидкости внутри линзы. Другая сторона нашей линзы будет плоской. Наша линза сможет изменять форму от плоско-вогнутой линзы (одна сторона плоская, одна сторона вогнутая) до плосковыпуклой линзы (одна сторона плоская, одна сторона выпуклая) линзы и всего, что между ними!
Ниже приведены материалы и инструменты, необходимые для этого проекта:
Материалы :
- Прозрачный акрил толщиной 3.175 мм;
- Шприц и трубка;
- Силиконовый герметик;
- Акриловый растворитель (в качестве альтернативы: вы можете использовать акриловый клей);
- Прозрачный силиконовый лист;
- Пропиленгликоль;
- Крепежные винты и гайки;
Шаг 3: Подбор инструментов
Инструменты:
- Лазерный резак * ;
- Наждачная бумага (подойдет любая зернистость);
- Зажимы для удержания деталей во время склеивания их вместе.
* Примечание: для этого проекта не обязательно использовать лазерный резак, и я знаю, что доступ к нему может быть затруднен! Тем не менее, данное описание предназначено для лазерного резака, потому что я использовал именно его. Если вы найдете другой способ сделать жидкую линзу, расскажите о нём в комментариях (а еще лучше, напишите свою инструкцию!)
Шаг 4: Проектирование / подготовка файла для лазерного резака
Некоторые размеры, которые вы захотите проверить и, возможно, скорректировать для вашей конкретной сборки, включают:
Размер отверстия для трубки: он должен быть примерно таким же, как диаметр трубки, которой вы располагаете. Оставшееся пространство мы заполним силиконовым герметиком.
Размер отверстий для болтов: отверстия для крепежных болтов должны соответствовать имеющимся у вас болтам. Я бы не стал располагать их рядом с краями или уплотнительным кольцом.
Уплотнительное кольцо: в этой конструкции акриловое уплотнительное кольцо вырезается из того же куска акрила, который образует канавку для уплотнительного кольца. Чтобы обеспечить достаточный зазор для прохождения силиконового листа вокруг уплотнительного кольца, я добавил дополнительные прорези внутри и снаружи уплотнительного кольца. Это означает, что уплотнительное кольцо и канавка образованы 4 концентрическими кругами в конструкции. Возможно, потребуется разрезать несколько уплотнительных колец и отрегулировать их толщину, пока вы не найдете подходящее, но не протекающее!
Шаг 5: Лазерная резка акриловых деталей
Вырежьте детали из листа акрила, используя настройки для конкретной машины, которую вы используете!
Шаг 6: Припаяйте нижнюю половину линзы растворителем
Удалите бумагу со слоев №1-3 и положите их поверх другого, убедившись, что их отверстия для болтов совпадают (для этого вы можете использовать сами болты). В хорошо проветриваемом помещении тщательно спаяйте или склейте слои растворителем, следя за тем, чтобы растворитель не попал на открытый центр слоя №1.
Шаг 7: Установите трубку в нижнюю половину
Далее мы установим трубку, которая изменяет количество жидкости внутри линзы.
- Зашкурьте конец трубки и внутреннюю часть акрилового канала, где она будет сидеть, используя наждачную бумагу, чтобы у силиконового герметика была поверхность, к которой он может прилипнуть;
- Нанесите достаточное количество силиконового герметика;
- Будьте осторожны, чтобы не замазать конец трубки.
Шаг 8: Продолжайте сборку со слоем # 4
Добавьте слой № 4 поверх нижней половины и припаяйте растворителем. Убедитесь, что в районе трубки нет зазоров. Возможно, вам понадобится использовать зажимы, чтобы обеспечить хорошее уплотнение. На этом этапе трубка должна быть установлена на своем месте.
Шаг 9: Продолжите сборку со слоем # 5 (слой уплотнительного кольца)
Слой 5 состоит из трех частей: внешней части, уплотнительного кольца и самой внутренней части. Приклейте внешнюю и внутреннюю части к слою 4. Пока оставьте уплотнительное кольцо в стороне.
После того, как клей высохнет, хорошо отшлифуйте все детали вокруг канавки для уплотнительного кольца и само уплотнительное кольцо, чтобы избежать острых краев, которые могут порезать силиконовый лист.
Шаг 10: Добавьте слой силиконового герметика на дно канавки под уплотнительное кольцо
Одна из первых вещей, чему меня научил этот проект, — это то, что очень сложно сделать вещи воздухо- или водонепроницаемыми. «Жизнь всегда пробивает себе дорогу», и пропиленгликоль тоже! Добавление капель силиконового герметика на дно канавки для уплотнительного кольца, определенно помогает удерживать пропиленгликоль на месте, внутри линзы!
Шаг 11: Продолжайте сборку с помощью силиконового листа и слоя №6
Честно предупреждаю, что это один из самых сложных шагов в этой инструкции, так что перед этим этапом лучше устроить себе перерыв...
На этом этапе мы пытаемся закрепить силиконовый лист на верхней части линзы и соединить все вместе с помощью крепежных болтов и гаек. Это должно выглядеть примерно так:
- Удерживайте силиконовый лист относительно туго над верхней частью линзы;
- Попросите друга сдавить уплотнительное кольцо вместе со слоем №6;
- Установите зажимы по периметру, чтобы удерживать всё вместе;
- Один за другим, замените зажимы — на болты, убедившись, что силиконовый лист все еще прижимается уплотнительным кольцом.
Шаг 12: Проверка на протечки!
Если вам удалось пройти предыдущий шаг, не разорвав силиконовый лист, поздравляем! Теперь проверьте герметичность, подув в трубку. На видео из линзы выходит воздух: когда я дую, силиконовый лист раздувается, но когда я перестаю дуть, воздух откуда то выходит наружу. :( Надеюсь, ваша конструкция на этом этапе будет держать свою форму!
Шаг 13: Заполняем!
На этом этапе, если ваша линза герметична, вы можете заполнить ее пропиленгликолем и использовать.
Для этого:
- Наполните шприц пропиленгликолем;
- Присоедините шланг к линзе;
- Постепенно добавляйте немного пропиленгликоля и, одновременно, удаляйте воздух из линзы;
- Не переполняйте линзу!
Шаг 14: Пробуем в работе
На данный момент у вас должна быть рабочая линза с регулируемым фокусным расстоянием! Очень круто! Что дальше?
Что ж, есть много проектов, в которых можно было бы использовать такие линзы. Вы можете использовать его перед проектором или камерой для необычных эффектов, или использовать его как увеличительное стекло, или час за часом прижимать пальцы к его липкому совершенству (просто посмотрите на эти ногти!). Это зависит от вас. В приведенном выше видео есть примеры того, как я тестировал / играл со своим объективом.
Пожалуйста, дайте мне знать в комментариях, как у вас получается, нашли ли вы способ улучшить этот процесс или обнаружили ещё какой то способ использования этого объектива.
Шаг 15: Дальнейшие исследования
Надеюсь, этот объектив — только начало новых оптических проектов. Этот проект во многом был вдохновлен некоторыми проектами, приведенными ниже:
Практический опыт с жидкими линзами
Линзы, изготовленные с применением ЧПУ / 3D печати.
Прим. переводчика:Все современные устройства находится в бесконечной гонке в поисках всё большей и большей компактности своих компонентов. Благодаря этому происходит и ускорение научно-технического прогресса, и постоянное уменьшение электронных компонентов, а также механических систем.
Оптика тоже не осталась в стороне от действия этих тенденций. Если на предыдущем этапе, для уменьшения оптических систем использовались плоские линзы Френеля, то на современном этапе наука вплотную подошла к использованию линз с изменяемыми свойствами.
Ещё в 1995 году один из французских физиков предложил использовать жидкие линзы для применения их в фотоаппаратах:
И буквально в марте этого года вышла новость о том, что фирма Xiaomi собирается внедрять подобные линзы в своих смартфонах будущих поколений:
Облачные серверы от Маклауд быстрые и безопасные.
Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!
Комментариев нет:
Отправить комментарий