Flüssiglinsen passen den Fokus schnell an Objekte an, die sich in unterschiedlichen Arbeitsabständen
befi nden. Flüssiglinsen sind kleine, mechanisch oder elektrisch gesteuerte Zellen, die eine optische Flüssigkeit
enthalten. Wenn ein Strom oder eine Spannung an eine Flüssiglinsenzelle angelegt wird, ändert sich
die Form der Zelle. Diese Änderung tritt innerhalb von Millisekunden ein und bewirkt eine Verschiebung
der optischen Leistung und damit der Brennweite und des Arbeitsabstandes. Verschiedene Hersteller
haben Flüssiglinsen entwickelt, die mit leicht unterschiedlichen Verfahren arbeiten: Elektrobenetzung,
stromgetriebenes Polymer oder piezoelektrische Schallwellen. Flüssiglinsen sind eine ideale Lösung für
Bildgebungsanwendungen, die eine schnelle Fokussierung, hohen Durchsatz, Tiefenschärfe und Anpassung
an den Arbeitsabstand erfordern.
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ANWENDUNGSHINWEIS
Flüssiglinsen in Bildverarbeitungssystemen
Einsatz von Flüssiglinsen
Produkte mit Flüssiglinsen
Electrostatic Pressure
Window
OFF
Water Oil Optical Axis
Window
Metal Metal
Insulation
Electrostatic Pressure
Window
ON
Oil Optical Axis
Window
Metal Metal
Insulation
Membrane
Actuator with Voice Coil
Container
Fluid
Wie funktioniert eine Flüssiglinse?
Corning® Varioptic® Flüssiglinsen mit variablem Fokus fokussieren mit einem Verfahren namens Elektrobenetzung,
d.h. dem Anlegen von elektrischen Feldern, um die Benetzungseigenschaften und damit Form
und Krümmung einer Flüssigkeit zu beeinfl ussen. Die Flüssiglinsenzelle enthält zwei nicht mischbare Flüssigkeiten:
ein nicht leitfähiges Öl und eine Wasserlösung, die durch eine Grenzfl äche getrennt sind. Das Anlegen
einer Spannung an der Grenzfl äche zwischen den beiden Flüssigkeiten ändert die Krümmung und damit die
Brennweite der Linse innerhalb von zehn Millisekunden. Das Anlegen einer höheren Spannung erhöht die
Gesamtkrümmung und die optische Brechkraft der Flüssiglinse. Die kapazitiven Eigenschaften der Flüssiglinsen
mit variablem Fokus ermöglichen einen stabilen Betrieb in Hochtemperaturumgebungen, sobald ein
thermisches Gleichgewicht erreicht ist. Darüber hinaus haben die beiden Flüssigkeiten innerhalb der Linse
die gleiche Dichte, wodurch das System unempfi ndlich gegen Vibrationen und Stöße ist.
Optotune fokussierbare Linsen bestehen aus einem Element, das mit einer optischen Flüssigkeit gefüllt
und mit einer dünnen, elastischen Polymer-Membran abgedichtet ist. Eine durch Strom gesteuerte Schwingspule
übt Druck auf die Membarn aus, wodurch sich die Krümmung der Membran und damit die Brechkraft
der Linse ändert. Aufgrund ihrer Stromabhängigkeit arbeiten elektrisch fokussierbare Linsen mit niedrigen
Betriebsspannungen und fokussieren innerhalb von Millisekunden. Diese Linsen ändern die Polarisation
nicht, haben eine hohe Laserzerstörschwelle und weisen nur minimale Aberrationen auf.
Die Anpassungsfähigkeit, Geschwindigkeit und Vielseitigkeit von Flüssiglinsen machen sie ideal für eine Vielzahl
von Bildverarbeitungs-, Life-Science- und Mess- und Inspektionsanwendungen. Aufgrund ihres traditionellen
mechanischen Aufbaus haben konventionelle Bildverarbeitungsobjektive Schwierigkeiten, scharfe und
genaue Bilder in Anwendungen mit hoher Geschwindigkeit oder Präzision aufzunehmen, wenn eine schnelle
Refokussierung erforderlich ist.
Biowissenschaften: Flüssiglinsen verbessern und vereinfachen den Prozess der Fokussierung ("Z-Stacking")
in mikroskopischen Bildgebungsanwendungen. Eine Fokussierung (Z-Stacking) ist oft für Objektive
mit hoher Vergrößerung erforderlich, weil diese nur eine begrenzte Schärfentiefe haben. Eine Flüssiglinse
kann schnell und präzise auf verschiedene Objektebenen fokussieren und beschleunigt so den Prozess der
Fokussierung. Flüssiglinsen können problemlos in Tubuslinsen oder im unendlich korrigierten Lichtweg in
Mikroskopen integriert werden.
Industrielle Bildverarbeitung: Die Assemblierung von Großserien erfordert schnelle, exakte und präzise
Messungen, um einen hohen Durchsatz zu gewährleisten. Die Integration einer Flüssiglinse in ein Prüfsystem
ist eine kompakte und wirtschaftliche Lösung, wenn es erforderlich ist schnell auf verschiedene Arbeitsabstände
zu fokussieren. Flüssiglinsen sind eine ideale Lösung für die Barcode-Inspektion, Paketsortierung,
Qualitätskontrolle und schnelle Automatisierung.
Unbemannte Luftfahrzeuge: Durch den Einsatz einer Flüssiglinse bei einem unbemannten Luftfahrzeug-
Bildgebungssystem wird die Bildschärfe über verschiedene Höhen hinweg schnell beibehalten. Flüssiglinsen
sind besonders vorteilhaft bei der Inspektion und Kontrolle in der Landwirtschaft, bei geografi schen Informations
und Überwachungssystemen.
Messung und dreidimensionales Rendering: In Verbindung mit einem Abstandssensor und einer Kamera
kann eine Flüssiglinse schnell verschiedene Ebenen eines 3D-Objekts abbilden. Die Bilder werden dann in
einer Software zusammengefügt, um eine genaue dreidimensionale Darstellung zu erhalten.
Wie am Beispiel eines typischen Prüfsystems zu sehen ist,
werden Objekte verschiedener Höhen, die auf einem sich
schnell bewegenden Transportband vorbeilaufen, abgebildet.
Ein Standard-Objektiv erfordert eine mechanische Nachfokussierung
pro Objekt, was zu einer Verzögerung führt,
die den hohen Durchsatz begrenzen kann. Eine Flüssiglinse,
die frei von mechanischer Verschiebung ist, überwindet
diese Einschränkungen in Bezug auf Geschwindigkeit und
Tiefenschärfe, indem sie innerhalb von Millisekunden auf
unterschiedliche Höhen fokussiert.
Corning® Varioptic®
fokussierbare Flüssiglinsen
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TECHSPEC® M12-Bildverarbeitungsobjektive
mit Flüssiglinse
Seite 339
TECHSPEC®
Cx-Flüssiglinsen-Serie
Seite 325
Autofokus-Flüssiglinsenkameras
PixeLINK® USB 3.0
Seite 394
Optotune
fokussierbare Linsen
Seite 65
Pixelink® USB 3.0 Autofokus-
Platinenkamera mit Flüssiglinse
Webseite
TECHSPEC® MercuryTL™ telezentrische
Objektive mit Flüssiglinse
Seite 349
IDS uEye LE USB 3.1 AF
Autofokus-Platinenkamera mit
Flüssiglinse
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