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瞬間捕手–液態變焦鏡頭

銀髮族居家照護是一個亟待開發的研究領域,大家都希望能有自動化、安全的照護系統,協助人們過著質優無虞的晚年生活。
 
 
 

全世界逐漸進入銀髮族為主的社會,居家照護是一個亟待開發的研究領域。大家都希望能有自動化、安全的照護系統,協助人們過著質優無虞的晚年生活。

 

清華大學奈米工程與微系統研究所的葉哲良教授,與同事一起研究居家照護的安全感測器,藉由仿生的概念,整合不同的技術,希望發展出會飛行又有視覺的主動感測器。因此他們展開「波特蜂–具仿生視覺與飛行應變力之微型安全感測器」的計畫,相信很多人第1次念「波特蜂」3 個字的時候,都會有種似曾相識卻又無以名之的疑惑。這到底是甚麼呢?

 

這是有典故的。原來葉教授取安全防護的英文「protection」的音譯,再加上「bee」的意譯。當時哈利波特正紅,葉教授等人深知這項工程的困難性,認為如果真能克服,也有點魔法的意味。在徵詢新聞界的朋友時,於大家集體腦力激盪之下便創造出這個名詞。

 

他們把這樣一個具有魔法的飛行發明分成兩部分,一個是視覺感測,另外一個是飛行移動。因此這個計畫就分為兩大部分:其一是研究液體透鏡,目前這一部分的開發相當成功;另外一部分是仿昆蟲的拍撲,至今還未達到成熟的階段。本文的介紹就以液體透鏡為主。

 

一般的靜態視覺感測都不是大問題,動態則需要快速變焦的系統才有助於清楚成像,葉教授的主要貢獻就在於變焦鏡頭的研發。液體變焦透鏡原理與人類眼睛的水晶體類似,然而水晶體是靠著4根肌肉的鬆緊調節控制曲率,使我們能看清楚不同距離的物體;葉教授研發出來的變焦鏡頭則是用靜電力(精確地說是介電力),模仿那4條肌肉來控制透鏡的曲率。

 

這技術是由葉教授實驗室領先研發出來的,做法是把液珠與等比重但不同折射率、不同介電係數的液體同時密封在氣密腔體內,再藉由介電力去驅動表面的曲率改變。需要等比重的原因,是降低重力影響。葉教授設計出的裝置,從近拍到遠距的對焦時間相當快速,不到 1 秒就可完成,而且耗電量相當低。

 

葉教授回想最早為什麼會從事變焦鏡頭的研究,是他自己也難以釐清的奇怪機緣。當初和他一起研究的學生在嘗試射頻實驗時,發現油珠在特殊的電場下會移動,這個技術在當時還得了些獎,但是這在原本預期的領域中並沒有太多的用處,只算發現個新奇好玩的現象。後來葉教授與學生們想到葉面上露珠有放大的效果,或許能在光學方面有些應用,與業界朋友討論思考後,便決定投入液態變焦鏡頭的研究。

 

這個技術目前正進行商品化的工作,期待近期內能完成可靠度測試。此外,今年開始與日本兩所一流大學合作研究,將結合雙方技術發展新世代的感測與投影技術。

 
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