In Embedded Vision Projekten für professionelle Anwendungen werden gerne S-Mount-Objektive (auch M12-Objektive genannt) eingesetzt. Diese Objektiv-Bauform vereint eine kompakte Größe mit guter Abbildungsqualität bei günstigem Preis.
Häufig kann dabei ein Fixfokus-Objektiv eingesetzt werden. Dieses Objektiv wird einmalig bei der Produktion oder Montage auf eine feste Entfernung scharf gestellt und dann fixiert – daher der Name.
Das funktioniert hervorragend, wenn das aufzunehmende Objekt sich in einer festen Entfernung vor der Kamera befindet oder wenn die Schärfentiefe genügend groß ist, dass das Objekt im gewünschten Entfernungsbereich scharf abgebildet wird. Letzteres ist besonders bei großem Objektabstand und bei Weitwinkel-Objektiven gegeben.
Was tun, wenn ein Fixfokus-Objektiv nicht ausreicht, also die Schärfe in der Applikation nachgeführt werden muss? Hier ist der Einsatz von elektrisch verstellbaren S-Mount-Objektiven wie den Corning® Varioptic® Lenses eine elegante Lösung.
Bild1: phyCAM VM-020 mit Corning Varioptic Liquid-Lens
Das Grundprinzip einer Flüssiglinse nutzt den Effekt des Electrowetting. Dieser Effekt tritt auf, wenn man einen Tropfen einer nichtleitenden Flüssigkeit (z. B. ein Öltropfen) auf eine flache Oberfläche aus einem leitfähigen Material aufbringt, die mit einer isolierenden und hydrophoben Schicht bedeckt ist, und sowohl der Tropfen als auch die Oberfläche in eine leitfähige Flüssigkeit taucht.
Legt man nun eine Spannung zwischen dem leitfähigen Substrat und der leitfähigen Flüssigkeit an, lässt sich die Form des Flüssigkeitstropfens in Abhängigkeit der Spannung verändern (Bild 2).
0V
60V
90V
Bild 2: Formänderung eines Öltropfens durch Electrowetting (Quelle: Coming)
Corning® Varioptic® Liquid Lenses nutzen dieses Prinzip, um durch einen geeigneten Aufbau eine optische Linse zu erzeugen, deren Brechungsindex durch elektrische Spannung variierbar ist (Bild 3):
Divergente Linse
Flache Linse
Konvergente Linse
Bild 3: Aufbau einer Liquid Lens
Im Vergleich zu anderen Optionen der Fokussteuerung bietet diese Technologie viele Vorteile:
Für den Einsatz in Embedded Vision Projekten sind die Corning® Varioptic® Liquid Lenses in S-Mount-Objektive mit Brennweiten von f=2,6 mm bis f=15,8 mm erhältlich. Sie können wie herkömmliche Fixfokus-Objektive in den S-Mount-Halter der phyCAM Board Level Kameras von PHYTEC eingeschraubt werden und sind damit praktisch sofort einsatzfähig.
Bild 4: S-Mount Liquid Lens C-S-25H0-096 mit f=9,6 mm EFL