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工业镜头的各大名词解释

作 者:康耐德智能 关注:173 发表时间:2019-09-12 08:51:47 来源:网络资源

[工业镜头]尺寸和重量

使用工业镜头的时候,我们要考虑到镜头的大小尺寸能否在我们使用的空间的正常工作,一是:是否能完成正常的安装,二是:镜头的工作距离是否满足。还需考虑到镜头的重量是否是机构可以承受的,如果镜头是需要运动的,会不会影响到机构的运动性能导致成像不理想。


成像系统的基本参数

工业镜头选择中还需考虑镜头的各种技术性能。虽然它们是独立的要求,但它们又是相互关联的,并且可以改变其中一个,通常会影响其它性能,那么我们从成像系统的基本参数开始:视场,工作距离,分辨率,景深和传感器尺寸。



视场(FOV):相机传感器可以拍摄到的被检测物体的范围。它可能是大多数系统中更为直接的参数。FOV又会受到很多的因素影响,如相机的工作距离,相机的传感器尺寸,这里我们更应该提出一个中间参数,相机的视角。


工作距离(WD):从镜头前部到被成像物体的距离。作为一个独立的参数,WD本身通常不会被影响。与FOV平衡时会产生冲突。为了实现所有其他性能参数(包括成本)的合理平衡,应使用至少为所需FOV两倍的目标WD。但是,显着大于FOV(10倍或更高)的WD也会在性能,尺寸和成本规格方面产生问题。



分辨率:成像系统可以区分的小对象特征尺寸。查看细节的能力与在该细节级别产生的对比度直接相关。物体细节的空间频率与对比度之间的关系称为调制传递函数(MTF)。随着像素变小,镜头再现分辨率和对比度的能力降低。这是物理的镜头的限制。


如果使用较小像素的相机来成像时,又需要高的分辨率,那么可能在成本和景深上就要有所牺牲。如果使用具有更大像素的更大传感器是更好的系统级解决方案。这里的权衡是具有较大像素的传感器可能具有较高的成本和可能较大的相机占用面积。另外,如上所述,短WD(工作距离)的宽视场将降低镜头的分辨能力。后,低水平的失真对大多数系统都是有益的。失真的改善往往会损害分辨率,反之亦然。在宽角度FOV 系统中,分辨率和失真之间的折衷选择就非常重要了。


景深(DOF):可以保持可接受焦点的大物体深度。DOF描述了在保持所需的水平同时可以进出理想焦点的移动量。与分辨率一样,DOF也具有与之相关的物理限制。提高DOF需要改变系统以降低分辨率,并且提高分辨率会降低DOF。重要的是,同时能实现很好的DOF和高水平的分辨率的镜头是不容易的,价格就会很高,尤其是在使用较小的像素时。移动到更大的像素是缓解分辨率和DOF的冲突的优选方法之一。



传感器尺寸:相机传感器能成像区域的尺寸,通常在水平尺寸中指定。传感器尺寸有助于确定获得所需FOV所需的镜头放大倍数。传感器上一个像素的尺寸是像素大小。如前所述,具有较小像素的系统将难以产生更高水平的对比度。虽然具有更大像素的更大传感器确实提高了系统性能,但它们通常更昂贵。尽早确定所需的传感器对于选择镜头有着重要的帮助。


工业镜头失真:失真的简单定义是成像到传感器上的物体信息的错位。具有较大视野的镜头通常会表现出更大的失真。如前所述,在失真和分辨率之间往往存在折衷。为了在保持高分辨率的同时小化失真,镜头的结构就复杂很多。例如镜头会有更多光学元件或更复杂的光学玻璃结构(例如异形非球面镜片)。然而,高水平的失真控制也会影响整个视场的照明均匀度,称为相对照度(RI)。这被视为在可视化具有均匀亮度的物体时传感器上的亮度水平的变化。这会在系统中产生不良影响,特别是在进行关键测量或密集软件分析的系统中。照明平整度和RI(相对照度)应该在开发过程的早期讨论完成。如果要修改,可能要重新制定光学系统。在许多镜头中,有两种主要类型的失真:负桶形失真,其中视场中的点看起来太靠近中心; 和正枕形失真,图像点远离中心。桶形和枕形是指矩形场在受到两种变形类型时所采用的形状,具有高水平失真校正的镜头通常在FOV上包含负和正失真。



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