[发明专利]降低液体透镜上温度引起的漂移效应的系统

说明书

公开了降低液体透镜上温度引起的漂移效应的系统以及方法。系统和方法降低了用于视觉系统中的液体透镜上的温度引起的漂移效应。反馈环接收来自温度传感器的温度值，并且基于所接收的温度值，基于液体透镜的所测得的温度与预定控制温度之间的差值来控制至加热元件的能量以将温度值维持在预定控制温度范围内以降低漂移效应。处理器还可控制施加至透镜或透镜致动器的偏置信号以控制温度变化以及相关联的引起的漂移效应。图像清晰度还可通过单独的一系列图像，或与控制液体透镜的温度以调节透镜的焦距结合来确定。

相关申请的交叉引用

不适用

关于联邦资助的研究或研发的声明

不适用

背景技术

本技术涉及用于透镜系统中的可调透镜，更具体地涉及用于降低视觉系统中所用的微流控或液体透镜上的温度引起的漂移效应的系统以及方法。

已经开发了用于多种不同应用的视觉系统。例如，已开发了用于读取置于包装或产品上的条形码和其它类型的符号以从中获得信息的机器视觉系统。已开发了用于检验制造的部件的特征/特性的其它机器视觉系统。

很多视觉系统包括用于获取待成像的符号或物品的图像的相机。处理器接收图像并且提取接着可被用于执行一个或多个视觉过程的信息。在很多应用中，相机传感器和待成像的符号或物品之间的距离可在不同用途之间变化。在这些情况下，为了获取有用的图像即可从中提取完成机器视觉过程所需的数据的图像，常常提供可调透镜和/或自动聚焦系统。在这些情况下，当激活系统以执行视觉过程时，透镜和自动聚焦系统自动地聚焦该透镜以使待成像的符号或物品的清晰图像被产生在相机传感器上。聚焦过程完成之后，待成像的符号或物品的清晰图像被获取并且经处理以完成视觉过程。

一类可用于机器视觉过程的可调透镜是液体透镜。液体透镜由一种或多种不同折射率的流体构成，并且通过控制液体的弯液面或表面可改变液体透镜。例如，在一种类型的液体透镜中，两种流体被包含在具有透明端盖的管中。第一种为导电的水溶液且第二种为不导电的油。管的内部涂覆有疏水材料，这导致水溶液形成半球形透镜，可通过在称为电润湿的过程中施加直流电压在涂覆层的两端以降低其拒水性来调节该半球形透镜。电润湿调节液体的表面张力，这改变了曲率半径并且调节了透镜的焦距。已知几种利用电润湿过程的液体透镜配置。

另一种类型的可调液体透镜利用电/机械致动器系统来诱导运动以调节透镜的焦点。例如，音圈类型可调透镜具有按压到用作容器的透明侧壁的透明膜上的环形音圈致动器。容器填充有透明液体。通过致动器施加的电流诱导该致动器施加力以将膜变形至凸形。此凸形用作透镜，并且可通过调节电流来调节该凸形。

液体透镜是极其通用的，其提供高度可变的焦距，并且有的无需活动的部件。然而，液体透镜本来就受到透镜中的液体的温度变化和老化所引起的焦距的不期望的变化(这里称为漂移)影响。例如，温度和老化可改变液体的折射率或介电常数，从而改变焦距。例如，当在固定的大距离处对小符号进行成像时，透镜的温度漂移将导致图像中的模糊并且降低读取性能。此不期望的漂移导致在第一温度处的液体透镜具有第一焦距，并且在第二温度处的同一液体透镜将具有不同于第一焦距的第二焦距。

对于使用通过致动器施加的电流来调节透镜的焦点的可调透镜，通过致动器施加的电流不仅加热了该致动器，而且透镜同样变热了。不期望地，这导致透镜的温度随着所施加的控制电流而变化。由于较大的光焦度需要较高的电流，所以透镜在使用时在大光焦度(近的物距)处将比在小光焦度(大的物距)处变得更热。

已经进行过各种尝试来补偿液体透镜漂移。这些尝试测量了在校准过程期间液体透镜的热性能，并且随后基于所测得的热性能通过调节液体透镜驱动器电压或电流在正常操作中补偿该透镜。这不仅需要对每个透镜进行耗时的校准过程，而且所测得的热性能是基于在校准期间的典型的漂移行为而进行的，其准确度有限。