瞬時對焦！液態鏡頭是個什么黑科技？

相信工程師們在日常的工作中一定聽到過【液態鏡頭】這個詞，也見過手機廠商發布的以液態鏡頭為產品亮點的產品，那么你清楚什么是液態鏡頭嗎？在工業生產中，液態鏡頭到底有多實用？本期小明就給大家科普一下~

什么是液態對焦技術？

基于仿生學的原理，液態鏡頭的工作原理是當光線穿過水滴時，該裝置將轉換成為一個微型照相機透鏡，當水滴往返穿過圓柱形小洞時，根據透鏡距離拍攝物體的遠近，畫面將進入或脫離焦距范圍。圖像拍攝將電子自動化完成，同時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。

目前商業化量產的液態鏡頭，主要有兩種技術路線來實現。一種是以Varioptic為代表的雙液電潤濕法透鏡，另外一種是以Optotune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，那么這個液態透鏡就實現了光學參數的改變。

電潤濕原理：電潤濕效應最早在1876年由加布里爾·李普曼（Gabriel Lippmann）發現，電潤濕效應施加于兩種非混合流體，一種導電的溶液和一種不導電的油，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。我們通過向導電溶液施加電壓而改變兩種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

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

液態對焦技術的優勢

1、快速變焦：液態鏡頭可以在毫秒級的時間內改變焦距，這對于需要快速自動對焦的應用非常有用。

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

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

4、可靠性和耐用性高：液體變焦鏡頭無需復雜的機械部件，大大簡化了光學成像系統結構，這不僅降低了系統的復雜性和制造成本，還提高了系統的可靠性和耐用性。

液態對焦技術的應用

在明治的AI圖像視覺產品視覺傳感器VDS系列；智能讀碼器RCD-AI100-S系列、RCD-AI500搭載了液態鏡頭，實現了單次毫秒級變焦速度。相比傳統機械鏡頭采樣速度得到近百倍的提升，具有對焦快速、準確、清晰的優勢

簡單來說，當我們需要一會看遠一會看近，鏡頭就必須得像眼睛一樣，能自動變焦來確保視覺的清晰。

經典的場景在于：

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

目前，液態透鏡已經廣泛應用于智能手機攝像頭、內窺鏡、顯微鏡、安防監控以及工業自動化中的機器視覺。特別是在工業自動化領域，液態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行質量檢測、識別或進行其他視覺檢測任務。

在未來，隨著智能制造技術的不斷發展，液體變焦鏡頭有望在更多領域得到應用。它不僅將推動光學成像技術的革新，還將為智能制造裝備的發展注入新的活力，共同推動工業領域的進步與創新。