Перейти до вмісту
Наукові вісті КПІ
ISSN 2617-5509 · e‑ISSN 2663-7472 Відкритий доступ · CC BY 4.0
Т. 142 · № 1 · 2026 бер 30, 2026 статті

ВАРІОЛІНЗИ, ЯК НЕРУХОМІ ЕЛЕМЕНТИ ZOOM-ОПТИЧНИХ СИСТЕМ

ІЧ
Ігор Г. Чиж Відповідальний КПІ ім. Ігоря Сікорського, Київ,, Україна Україна
Опублікованобер 30, 2026
PDF
НВКПІ 1 ТОМ 142 · 1
ТОМ 142 · № 1 · 2026 Переглянути випуск

Анотація

Проблематика. Модернізація та структурне удосконалення зум-оптичних систем шляхом застосування в них нерухомих електрично чи механічно керованих варіолінз. Мета дослідження. Огляд та аналіз досягнень в галузі розробок і удосконалень адаптивних варіолінз із зовнішньо керованою оптичною силою, призначених для використання в зум-оптичних системах в якості нерухомих компонентів. Діагностика причин, що можуть призводити до нестабільності положення кардинальних точок оптичної системи варіолінз. Методика реалізації. Аналіз фізичних основ дії сучасних зовнішньо керованих варіолінз з розглядом умов, що забезпечують зміну оптичної сили варіолінз. Використання загальних положень теорії оптичних систем для оцінки впливу зміни геометричної форми і положення поверхні розділу робочих оптичних середовищ варіолінз на значення їх оптичної сили. Аналіз і систематизація даних, представлених на сайтах виробників та у відкритих інформаційних джерелах і публікаціях розробників варіолінз, що стосуються властивостей конструкції їх реальних моделей. Результати дослідження. Аналітичний огляд процесів, що обумовлюють зміну оптичної сили мембранних та електрозмочуванних варіолінз, показав, що варіації значень їх оптичної сили забезпечуються як змінами радіусу кривизни поверхні, що розділяє робочі оптичні середовища, так і зміною положення вказаної поверхні вздовж оптичної осі. Наслідком цього є зсув вздовж оптичної осі варіолінзи кардинальних (головних і вузлових) точок варіолінз і відповідний зсув їх точок фокусів. Висновки. В розглянутих мембранних і електрозмочуванних варіолінзах зміна геометричних форм простору, який заповнюють робочі оптичні середовища, впливає не тільки на оптичну силу, але і на положення кардинальних точок варіолінз. Тому в зум-оптичних системах варіолінзи не можна вважати нерухомими оптичними компонентами, хоча положення їх корпусів в конструкції систем фактично є фіксованими. Фактор зсуву кардинальних точок варіолінз потребує детального подальшого дослідження і визначення функціональної залежності між вказаним зсувом і значеннями оптичної сили варіолінзи. Практичне використання результатів цих досліджень дозволить вдосконалити алгоритм параметричного синтезу зум-оптичних систем з вбудованими в них варіолінзами, а також дозволить мати теоретичне підґрунтя для більш точного програмування рівня керуючих електричних сигналів, які подаються від мікроконтролерів на варіолінзи. Це сприятиме запобіганню при функціонуванні зум-оптичних систем шкідливих осьових зсувів сформованих ними зображень (дефокусування зображень) і порушення абераційної корекції системи.

Ключові слова

#мембранні варіолінзи #електрозмочуванні варіолінзи #кардинальні точки варіолінз #суви кардинальних точок варіолінз

Посилання

  1. Hongwen Ren, Shin-Tson Wu «Introduction to Adaptive Lenses» A JOHN WILEY & SONS, INC., PUBLICATION, 2012, 274 p.. Retrieved from: https://doi.org/10.1002/9781118270080
  2. Yutao Huang, Lihui Wang, Shuangjiang Huang, Longfei Fan, and Tao Chen «42 mm large aperture variable-focus lens based on the liquid-membrane-liquid structure» Optics Express, 2024, Vol 32, pp. 44706-44720. Retrieved from: https://doi.org/10.1364/OE.539941
  3. Shibiao Li, Lin Liu, Haoyue Xing, Zhaohui Li,Yang Cheng «Adaptive Varifocal Lenses Based on Dielectric Elastomer Actuator» Photonics 2025, 12(3), 227. Retrieved from: https://doi.org/10.3390/photonics12030227
  4. Lei Li, Chao Liu, Hongwen Ren, and Qiong-Hua Wang «Adaptive liquid iris based on electrowetting » Optics Letters 2013 Vol. 38, pp. 2336-2338. Retrieved from: https://doi.org/10.1364/OL.38.002336
  5. B. M. Wright, Improvements in or relating to variable focus lenses, English patent 1,209,234 (1968). Retrieved from: https://patents.google.com/patent/US3598479A/en
  6. N. Sugiura, S. Morita «Variable-focus liquid-filled optics lens» Appl. Opt. 32, pp. 4181–4186 (1993). Retrieved from: https://doi.org/10.1364/AO.32.004181
  7. D.-Y. Zhang, V. Lien, Y. Berdichevsky, J. Choi, and Y.-H. Lo «Fluidic adaptive lens with high focal length tenability» Appl. Phys. Lett . 82 pp. 3171–3172 (2003). Retrieved from: https://doi.org/10.1063/1.1573337
  8. D.-Y. Zhang, N. Justis, Y.-H. Lo «Fluid adaptive lens of transformable lens type» Appl. Phys. Lett . 84, pp.4194–4196 (2004). Retrieved from: https://doi.org/10.1063/1.1756679
  9. L. Pang, U. Levy, K. Campbell, A. Groisman, and Y. Fainman «Set of two orthogonal adaptive cylindrical lenses in a monolith elastomer device» Opt. Express 13, pp. 9003–9013 (2005). Retrieved from: https://doi.org/10.1364/OPEX.13.009003
  10. S. Calixto1, Francisco J. Sґanchez-Marin1, M. E. Sґanchez-Morales « Pressure measurements through image analysis» Opt. Express 17, pp.17996–18002 (2009). Retrieved from: https://doi.org/10.1364/OE.17.017996
  11. H. Ren, D. Fox, P. A. Anderson, B. Wu, S. T. Wu «Tunable-focus liquid lens controlled using a servo motor» Opt. Express 14, pp.8031–8036 (2006). Retrieved from: https://doi.org/10.1364/OE.14.008031
  12. H. Oku, K. Hashimoto, M. Ishikawa «Variable-focus lens with 1-kHz bandwidth» Opt. Express 12, pp. 2138–2149 (2004). Retrieved from: https://doi.org/10.1364/OPEX.12.002138
  13. H. Ren, S. T. Wu, «Variable-focus liquid lens» Opt. Express 15, pp.5931–5936 (2007). Retrieved from: https://doi.org/10.1364/OE.15.005931
  14. F. Schneider, J. Draheim, C. Muller, U. Wallrabe «Optimization of an adaptive PDMS-membrane lens with an integrated actuator» Sensors and Actuators A: Physical 154, pp.316–321 (2009). Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.sna.2008.07.006
  15. S. Xu, H. Ren, Y. J. Lin, M. G. Jim Moharam, S. T. Wu, N. Tabiryan « Adaptive liquid lens actuated by photo-polymer» Opt. Express 17, pp.17590–17595 (2009). Retrieved from: https://doi.org/10.1364/OE.17.017590
  16. C. S. Liu, P. D. Lin «Miniaturized auto-focusing VCM actuator with zero holding Current» Opt. Express 17, pp`.9754–9763 (2009). Retrieved from: https://doi.org/10.1364/OE.17.009754
  17. C. S. Liu, P. D. Lin, P. H. Lin, S. S. Ke, Y. H. Chang, J. B. Horng « Design and characterization of miniature auto-focusing VCM actuator for cell phone camera applications» IEEE Trans. Magnetics, 45, pp.155–159 (2009). Retrieved from: https://doi.org/10.1109/TMAG.2008.2006564
  18. Tunable lenses – Optotune. Retrieved from: https://www.optotune.com/tunable-lenses
  19. T. Young «An essay on the cohesion of fluids» Philos. Trans. R. Soc. London, 95, 65р. (1805).
  20. B. Berge «Electrocapillaritґe et mouillage de films isolants par leau» C. R. Acad. Sci. Paris 317, pp.157–163 (1993).
  21. M. Vallet, B. Berge, L. Vovelle «Electrowetting of water and aqueous solutions on poly (ethylene terephthalate) insulating films» Polymer 37, pp.2465–2470 (1996). Retrieved from: https://doi.org/10.1016/0032-3861(96)85360-2
  22. J. Lee, H. Moon, J. Fowler, T. Schoellhammer, C. J. Kim «Electrowetting and electrowetting on dielectric for microscale liquid handling» Sensors Actuators A, 95, pp.259–268 (2002). Retrieved from: https://doi.org/10.1016/S0924-4247(01)00734-8
  23. L. Y. Yeo , H. C. Chang «Static and spontaneous electrowetting» Modern Phys. Lett. B 19, pp. 549–569 (2005). Retrieved from: https://doi.org/10.1142/S0217984905008542
  24. C. Quilliet and B. Berge, Electrowetting: A recent outbreak, Current Opinion in Colloid Interface Sci . 6, pp.34–39 (2001). Retrieved from: https://doi.org/10.1016/S1359-0294(00)00085-6
  25. B. Berge and J. Peseux, Variable focal lens controlled by an external voltage: An application of electrowetting, Eur. Phys. J. E 3, pp.159–163 (2000).
  26. Corning® Varioptic® Lenses Market-leading adjustable lens solutions for industrial applications. Retrieved from: https://www.corning.com/media/worldwide/ Innovation/documents/FINAL%20for%20Print_CorningVariopticLenses_productbrochure_Oct.18.18.pdf
  27. Catalog «Edmund Optics» Corning® Varioptic® Variable Focus Liquid Lenses. Retrieved from: https://www.edmundoptics.com/f/corning-varioptic-variable-focus-liquid-lenses/15042/ ?srsltid=AfmBOoqovbVCvEoajBZwHECPSpcjOmraoyjgZC 3fkJ3-TXYUQum7xLV-
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

МЕТОДИКА ФОРМУВАННЯ ІНФОРМАТИВНОГО ПРОСТОРУ ОЗНАК ТЕХНІЧНИХ ІНДИКАТОРІВ ФІНАНСОВИХ ПРОЦЕСІВ НА ОСНОВІ НЕЙРОМЕРЕЖЕВИХ МОДЕЛЕЙ

Роман Тертичний, Денис Чупрін, Петро Бідюк

Проблематика. Фінансові часові ряди характеризуються нелінійністю, нестаціонарністю та високим рівнем шуму, що суттєво ускладнює їх моделювання та прогнозування.…

#методика формування інформативного простору ознак #технічні індикатори #волатильність Паркінсона #нейронні мережі
10.20535/kpisn.2026.3.359610

МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЦІЛІСНОСТІ ОБРОБКИ ТА ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ У ПРОМИСЛОВИХ СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦІЇ

Ярослав Корпань, Євген Федоров, Ольга Нечипоренко

Проблематика. Сучасні промислові системи контролю характеризуються високим рівнем інтеграції інформаційних і фізичних процесів та використанням розподілених…

#промислові системи автоматизації #SCADA-системи #цілісність даних #кібербезпека ICS
10.20535/kpisn.2026.3.361520

МЕТОДИКА ПАРАМЕТРИЧНОГО СИНТЕЗУ ЗУМ-АФОКАЛЬНИХ СИСТЕМ НА ОСНОВІ НЕРУХОМИХ ВАРІОЛІНЗ

Ігор Г. Чиж

Проблематика Зум-оптичні системи, в яких використовуються механічно нерухомі електрично керовані варіолінзи, не можуть вважатися такими, що мають нерухомі оптичні…

#зум-афокальні системи #головні точки варіолінз #синтез зум-афокальних систем #стабільна афокальність зум-системи
10.20535/kpisn.2026.3.351645

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Схожі статті

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.