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工业镜头主要参数将直接影响成像质量

工业镜头主要参数将直接影响成像质量

2022/4/9 16:05:08

机器视觉系统应用中,好的镜头就相当于人拥有好的眼睛,其作用是将光学图像聚焦在图像传感器的光敏面阵上。一个高质量的工业镜头,在分辨率、明锐度、景深等方面都有很好的体现,对各种图像的校正也比较好,但其价格也会相应的提高。

 

在选择工业相机的同时选择合适的镜头,你可能认为自己需要的是高分辨率的相机,但是却没有选择性价比高的镜头去搭配,最后可能在高分辨率相机上浪费钱。一个高性价比镜头,不仅体现在图像效果的层面上,也体现视觉项目的成本预算中。所以,如果我们掌握一些选择镜头的规律和经验,就可以使用同档次的镜头达到更好的效果。

 

不同类型的工业镜头,成像质量也各不相同;即使类型相同,其成像质量也有着很大的差异,主要是因为镜头材质、加工精度和镜片结构等因素造成的,所以也导致不同档次的镜头价格有着巨大的差异。

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行业中一般用光学传递函数OTF(Optical Transfer Function)来综合评价某个镜头成像质量的好与坏,光学传递函数,即光学系统传递的是亮度沿空间分布的信息,当它在传递被拍物图像数据信息时,被传递为各空间频率的正弦波信号,其调制度和位相在成实际像时的变化,均为空间频率的函数。

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像差则是影响图像质量的重要因素,常见的像差有:·球差:由主轴上某一物点向光学系统发出的单色圆锥形光束,经光学折射后,由同一物点散射的光束经过透镜后,不交在同一位置上,以至在主轴上的理想像平面处,形成一个漫射光斑,即此现象称为球差。 

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慧差:由位于主轴外的某一轴外物点,向光学系统发出的单色圆锥形光束,经该光学系列折射后,若在理想像平面处不能结成清晰点,而是结成拖着明亮尾巴的慧星形光斑,则此光学系统的成像误差称为慧差。 

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像散:由位于主轴外的某一轴外物点,向光学系统发出的斜射单色圆锥形光束,经该光学系列折射后,不能结成一个清晰像点,而只能结成一弥散光斑,则此光学系统的成像误差称为像散。 

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场曲:垂直于主轴的平面物体经光学系统所结成的清晰影像,若不在一垂直 于主轴的像平面内,而在一以主轴为对称的弯曲表面上,即最佳像面为一曲面,则此光学系统的 成像误差称为场曲。

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色差:由白色物体向光学系统发出一束白光,经光学系统折射后,各色光不能会聚于一点上,而形成一彩色像斑,称为色差。畸变:被拍平面内的主轴外直线,经光学系统成像后变为曲线,则此光学系统的成像误差称为畸变。

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评价镜头质量时还会从分辨率、明锐度和景深等实用参数判断:1、 分辨率:又称鉴别率、解像力,指镜头清晰分辨被摄景物纤维细节的能力,制约镜头分辨率的原因是光的衍射现象,即衍射光斑。2、 明锐度:也称对比度,是指图像中最亮和最暗的部分的对比度。3、 景深:调焦物平面前后的能形成相对清晰影像的实物纵深距离,也就是能获得相对清晰影像的景物空间深度范围,称为景深。4、 最大相对孔径与光圈系数:相对孔径,是指该镜头的入射光孔直径(D)与焦距(f)之比,即:相对孔径=D/ f 。相对孔径的倒数称为光圈系数。

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工业镜头质量的好坏,直接影响到图像质量的效果,最终影响到机器视觉系统的整体性能,镜头主要参数对成像质量的影响:1、焦距大小的影响焦距越小,景深越大;焦距越小,畸变越大;焦距越小,渐晕现象越严重,使像差边缘的照度降低。2、 光圈大小的影响光圈越大,图像亮度越高;光圈越大,景深越小;光圈越大,分辨率越高;光圈越大,球差和慧差越严重;光圈越大,渐晕现象越严重,光场照度越不均匀。3、图像中心与边缘的影响图像中心较边缘分辨率高;图像中心较边缘光场照度高;像图像中心较边缘畸变小;4、光波的影响在相同的相机及镜头参数条件下,视觉光源的光波波长越短,镜头的分辨力越高。所以在精密测量的视觉系统项目中,尽量采用短波长的单色光作为照明光源,对提高系统稳定性和图像精度有很大的作用。

审核编辑(
王静
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