Flüssig im Fokus
Modulare Kameras mit integrierter Flüssigsteuerung
Mit Flüssiglinsen ausgestattete Kameras fokussieren in Millisekunden. Mit den modularen Active-Focus (AF)-Kameras von IDS und den Flüssiglinsen-Objektiven von Edmund Optics lassen sich Kameraanwendungen mit variablen Objektabständen nun einfacher lösen.
Die uEye LE USB3.1 Gen 1 A (Active Focus) Board-Level-Kameras mit Flüssiglinsenobjektiv gibt es mit S-Mount und CS-/C-Mount. Kompatibel mit Hard- und Software sind alle Objektive, die auf einem Objektivsystem von Edmund Optics und einer Varioptic Flüssiglinse basieren. (Bild: Edmund Optics GmbH)
Die Corning Varioptic Flüssiglinsen basieren auf dem Prinzip der Elektrobenetzung, d.h. der Manipulation der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit durch ein elektrisches Feld. Die damit mögliche Verformung eines Wassertropfens kann funktional wie eine optische Linse genutzt werden. Diesem Prinzip folgend bestehen die Flüssiglinsen aus einer Zelle mit zwei unmischbaren Flüssigkeiten, deren unterschiedliche Brechungsindizes das Licht an der Grenzfläche ebenso brechen, wie es bei einer konventionellen Linse aus Glas der Fall ist. Mit Anlegen einer Spannung von bis zu 70V verändert sich das Verhältnis der Oberflächenspannung zwischen den Flüssigkeiten, wodurch der Krümmungsradius der sphärischen Grenzfläche gezielt steuerbar wird. Auf der Messe Vision stellte Edmund Optics eine auf den Corning Varioptic Flüssiglinsen basierende Serie von S-Mount (M12) Objektiven vor. Die Integration der Flüssiglinse an Stelle der Apertur ermöglicht ein kompaktes Objektiv-Design und eine kleine Blendenzahl von F/2.4 bei allen vier Brennweiten (6 bis 16mm). Da das Optikdesign auf die Flüssiglinsen abgestimmt ist, bietet die Produktserie eine hohe Bildqualität auf großen Sensorformaten von 1/2″ bzw. 1/1.8″. Das optomechanische Design unterstützt eine unkomplizierte Handhabung der Objektive. Diese werden bis zum mechanischen Anschlag eingeschraubt, die Fokussierung zwischen dem Mindestabstand und Unendlich erfolgt anschließend über die Flüssiglinse. Zusätzlich ist die hintere Linsengruppe abnehmbar, so dass der Anwender direkten Zugang zur Flüssiglinse hat. Dies ermöglicht die Drehung der Flüssiglinse um 180°, was den elektrischen Anschluss an die Kamera erleichtert.
Ideal für modulare Kamerakonzepte
Mit den uEye LE USB3.1 Gen 1 AF Modellen bietet IDS Imaging Development Systems Board-Level-Platinenkameras mit S-Mount oder CS-/C-Mount als fokussierbare Varianten an. Die Flüssiglinsensteuerung wird über ein zusätzliches Connector-Board realisiert, das mit den digitalen Ein- und Ausgängen der Kameraplatine verbunden ist, wodurch auch die I2C-Kommunikation mit dem Flüssiglinsentreiber möglich ist. Durch die vollständige Implementierung der Flüssiglinse in der uEye Software, kann der Fokus der Kamera bequem per Benutzeroberfläche bzw. über die Programmierschnittstelle justiert werden. Das modulare Kamerakonzept erlaubt sowohl seitens der Software als auch der Hardware eine Erweiterungsmöglichkeit für verschiedene Anwendungen. Der Anwender kann die benötigte Flüssiglinse selbst bestimmen und montieren. Kompatibel sind alle Objektive, die auf einer Corning Varioptic Flüssiglinse basieren.
Eine Corning Varioptic Flüssiglinse kommt auch in der IDS NXT Vegas Plattform zum Einsatz. Im komplett geschlossenen und nach IP65 geschützten Kameragehäuse ist eine Flüssiglinse die ideale optische Komponente, um dem Anwender per Software die Kontrolle über die Fokusebene des Embedded Vision Systems zu geben. Unterstützt durch einen Time-of-Flight-Sensor (ToF) zur Abstandsmessung fokussiert die integrierte Flüssiglinse automatisch in Millisekunden und liefert scharfe Bilder bei z.B. Vermessungsaufgaben, fahrerlosen Transportsystemen oder im Überwachungsbereich bei Personenkontrollen.
Fazit
Flüssiglinsen maximieren die Flexibilität von Kameraanwendungen, indem sie sowohl beim initialen Einrichten des Bildes, als auch mit schnellen Korrekturen der Fokussierung im laufenden Betrieb unterstützen. Gerade wenn Kameras an schwer zugänglichen Stellen eingesetzt werden, kann der Fokus bequem per Software nachjustiert werden. Mit den uEye LE USB3.1 Gen 1 Kameramodellen mit Active Focus und den Flüssiglinsenobjektiven von EO gibt es nun eine einfach zu integrierende Fokuslösung auf dem Markt, mit der konventionelle Anwendungen mit weniger Zeit und Kostenaufwand lösbar sind. Auf der anderen Seite können damit aber auch komplett neue Anwendungsfelder adressiert werden, die scharfe Aufnahmen auch bei variablen Objektabständen benötigen.
