用光丈量：选型科普篇

来源： 财讯网


在测量、定位、检测项目中,视觉系统的镜头选配是非常关键的,是否能与相机匹配、能否拍全产品、其清晰度分辨率等一系列参数,而这些都取决于镜头选型。

那镜头选型我们需要注意哪些呢?

先科普一句话:所有的实像都是倒立的!只有实像才能呈现在光屏上!

所以,我们光学镜头的成像(实像)原理通过光学镜头后如下图所示:

[光学镜头成像]

光学成像过程,即镜头将物体发出的每一个光点汇聚后收集到像面的过程

在日常应用场景中,我们通常需要根据实际需求对成像的距离、大小、拍摄范围、聚焦物体的清晰度以及拍摄物体成像时的精密度等,都会有不同要求。

因此选型时就需要关注一些核心,今天我们跟大家聊一下各项参数与作用。

一、倍率

 

 

倍率β=像高/物高

【放大:像大于物】

当倍率大于1时,如2x、4x、6x......,则分别表示像是物的2倍大、4倍大、6倍大,用户可根据实际需求选择所需放大的倍率。

【缩小:像小于物】

当倍率小于1时,如0.8x、0.5x、0.1x......,则分别表示像是物的0.8倍大、0.5倍大、0.1倍大,用户可根据实际需求选择所需缩小的倍率。

二、工作距离

 

 

工作距离=镜头第一个工作面(机械边缘)到被测物体聚焦清晰点的距离,ps:远心镜头的工作距离是固定的。

影响工作距的因素一般有:

【后截距】在低倍率镜头,后截距的略微变化会带来工作距的巨大变化

【隔着玻璃观测】若镜头需隔着玻璃观测,实际工作距会变长。增加的工作距≈玻璃厚度*0.33。

【照明颜色】设计时尽量消除了色差,但是仍然有色差残留,当使用蓝色单色光成像时的最佳焦面位置与红色的仍然存在一定差异,在使用近红外或近紫外光时,其工作距离与设计值的偏差会更大。

三、视野范围

 

 

视野范围是指物方/像方实际大小/可被检测的大小与范围

物方视野:当镜头匹配其能够支持的最大相机时,能够成像的最大物方视野

像方视野:镜头能够支持的最大相机(以对角线长度标注)

若以相机尺寸计算物方视野,计算公式为:视野长=相机芯片长/倍率;视野宽=相机芯片宽/倍率

当镜头与大于其标称视野的相机匹配时,会出现黑角、暗角、角上像质不良等现象

四、景深

 

 

景深是在被摄物体聚焦清楚后,物体前后一定距离内的周边影像仍然清晰的范围

光圈越大,景深越小;光圈越小、景深越大。

焦距越长,景深越小;焦距越短,景深越大。

距离拍摄体越近,景深越小;距离拍摄体越远时,景深越大。

五、畸变

 

 

是光学系统在对视野范围内的不同位置的放大倍率差异

当视野边缘的放大倍率小于视野中心时,会产生桶形失真,光学系统的放大倍率随着视野的增大而减小;枕形失真正好相反。

在测量系统中,光学系统的畸变是测量结果的重要误差源之一

六、分辨率

 

 

镜头记录物体细节的能力,以每毫米里面能够分辨黑白线对的数量为计量单位:“线对/毫米”(lp/mm)分辨率越高成像越清晰。

镜头对这种明暗间隔的线条进行成像时,随着线宽越来越细,黑白的线条对比度也越来越差。

七、对比度

 

 

光学系统成像效果的一种常用的评价和检测方式,通俗来说对比度高就是黑白分明

对比度是光学系统成像效果的一种常用的评价和检测方式

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