相信工程師們在日常的工作中一定聽到過【液態(tài)鏡頭】這個(gè)詞，也見過手機(jī)廠商發(fā)布的以液態(tài)鏡頭為產(chǎn)品亮點(diǎn)的產(chǎn)品，那么你清楚什么是液態(tài)鏡頭嗎？在工業(yè)生產(chǎn)中，液態(tài)鏡頭到底有多實(shí)用？本期小明就給大家科普一下~

什么是液態(tài)對焦技術(shù)？

基于仿生學(xué)的原理，液態(tài)鏡頭的工作原理是當(dāng)光線穿過水滴時(shí)，該裝置將轉(zhuǎn)換成為一個(gè)微型照相機(jī)透鏡，當(dāng)水滴往返穿過圓柱形小洞時(shí)，根據(jù)透鏡距離拍攝物體的遠(yuǎn)近，畫面將進(jìn)入或脫離焦距范圍。圖像拍攝將電子自動化完成，同時(shí)軟件可用于自動化編輯任何未聚焦畫面，從而使操作者獲得清晰的圖像。

目前商業(yè)化量產(chǎn)的液態(tài)鏡頭，主要有兩種技術(shù)路線來實(shí)現(xiàn)。一種是以Varioptic為代表的雙液電潤濕法透鏡，另外一種是以O(shè)ptotune為代表的液體填充式透鏡。

雙液體透鏡：由兩種液體組成，由于兩種液體存在折射率差，因此交界面就可以發(fā)生折射，如果我們可以用外部控制信號改變分界面的曲率，那么這個(gè)液態(tài)透鏡就實(shí)現(xiàn)了光學(xué)參數(shù)的改變。

電潤濕原理：電潤濕效應(yīng)最早在1876年由加布里爾·李普曼（Gabriel Lippmann）發(fā)現(xiàn)，電潤濕效應(yīng)施加于兩種非混合流體，一種導(dǎo)電的溶液和一種不導(dǎo)電的油，且兩者具有不同的折射率，以及相同的密度。由于流體不混合，它們形成像透鏡一樣光滑且彎曲的分界面。我們通過向?qū)щ娙芤菏┘与妷憾淖儍煞N液體表面相互作用的方式，從而改變分界面的曲率半徑。

分界面形狀隨著電壓變化

液體填充式透鏡結(jié)構(gòu)類似于人眼的晶狀體結(jié)構(gòu)。具有高折射率的光學(xué)液體被密封在由柔性聚合物制成的彈性薄膜中，利用電磁驅(qū)動壓緊或松弛分布于側(cè)邊的環(huán)形膜層區(qū)，由于密封液體積不變，壓緊時(shí)液體從側(cè)邊擠壓到中心通光孔中，液體的曲率半徑變小，焦距變??；反之松弛側(cè)邊環(huán)形區(qū)域膜層時(shí)，通光孔中的光學(xué)液體擴(kuò)散開，液體的曲率半徑變大，焦距變大。

液態(tài)對焦技術(shù)的優(yōu)勢

1、快速變焦：液態(tài)鏡頭可以在毫秒級的時(shí)間內(nèi)改變焦距，這對于需要快速自動對焦的應(yīng)用非常有用。

2、無機(jī)械移動部件：由于液態(tài)鏡頭的工作原理不依賴于機(jī)械移動，因此它們更耐用，不易受到機(jī)械磨損。

3、小型化和集成化：液態(tài)鏡頭可以做得非常小，并且容易與其他光學(xué)或電子設(shè)備集成。

4、可靠性和耐用性高：液體變焦鏡頭無需復(fù)雜的機(jī)械部件，大大簡化了光學(xué)成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這不僅降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和制造成本，還提高了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。

液態(tài)對焦技術(shù)的應(yīng)用

在明治的AI圖像視覺產(chǎn)品視覺傳感器VDS系列；智能讀碼器RCD-AI100-S系列、RCD-AI500搭載了液態(tài)鏡頭，實(shí)現(xiàn)了單次毫秒級變焦速度。相比傳統(tǒng)機(jī)械鏡頭采樣速度得到近百倍的提升，具有對焦快速、準(zhǔn)確、清晰的優(yōu)勢

簡單來說，當(dāng)我們需要一會看遠(yuǎn)一會看近，鏡頭就必須得像眼睛一樣，能自動變焦來確保視覺的清晰。

經(jīng)典的場景在于：

當(dāng)讀取不同尺寸箱子上的條碼或讀取因隨傳送帶移動而導(dǎo)致焦距變化的工件。特別是碰到快速且多次變焦的情況，液態(tài)鏡頭的自動變焦能力優(yōu)勢就非常突出了

目前，液態(tài)透鏡已經(jīng)廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)攝像頭、內(nèi)窺鏡、顯微鏡、安防監(jiān)控以及工業(yè)自動化中的機(jī)器視覺。特別是在工業(yè)自動化領(lǐng)域，液態(tài)透鏡的快速變焦能力使其非常適合用于處理流水線上快速移動的物體進(jìn)行質(zhì)量檢測、識別或進(jìn)行其他視覺檢測任務(wù)。

在未來，隨著智能制造技術(shù)的不斷發(fā)展，液體變焦鏡頭有望在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。它不僅將推動光學(xué)成像技術(shù)的革新，還將為智能制造裝備的發(fā)展注入新的活力，共同推動工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)步與創(chuàng)新。