相信工程師們?cè)谌粘５墓ぷ髦幸欢?tīng)到過(guò)【液態(tài)鏡頭】這個(gè)詞，也見(jiàn)過(guò)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(duì)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(guò)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(guò)圓柱形小洞時(shí)，根據(jù)透鏡距離拍攝物體的遠(yuǎn)近，畫(huà)面將進(jìn)入或脫離焦距范圍。圖像拍攝將電子自動(dòng)化完成，同時(shí)軟件可用于自動(dòng)化編輯任何未聚焦畫(huà)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(lái)實(shí)現(xiàn)。一種是以Varioptic為代表的雙液電潤(rùn)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(hào)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(rùn)濕原理：電潤(rùn)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(rùn)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(guò)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(lèi)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(dòng)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，焦距變小；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(kāi)，液體的曲率半徑變大，焦距變大。

液態(tài)對(duì)焦技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

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

2、無(wú)機(jī)械移動(dòng)部件：由于液態(tài)鏡頭的工作原理不依賴于機(jī)械移動(dòng)，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(wú)需復(fù)雜的機(jī)械部件，大大簡(jiǎn)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(duì)焦技術(shù)的應(yīng)用

在明治的AI圖像視覺(jué)產(chǎn)品視覺(jué)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(jí)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(duì)焦快速、準(zhǔn)確、清晰的優(yōu)勢(shì)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當(dāng)我們需要一會(huì)看遠(yuǎn)一會(huì)看近，鏡頭就必須得像眼睛一樣，能自動(dòng)變焦來(lái)確保視覺(jué)的清晰。

經(jīng)典的場(chǎng)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(dòng)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(dòng)變焦能力優(yōu)勢(shì)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(dòng)化中的機(jī)器視覺(jué)。特別是在工業(yè)自動(dòng)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(dòng)的物體進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)、識(shí)別或進(jìn)行其他視覺(jué)檢測(cè)任務(wù)。

在未來(lái)，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(dòng)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(dòng)工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)步與創(chuàng)新。