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浅谈光学镜头的原理及应用

  光学镜头对于机器视觉行业的人而言应该非常熟悉,因为镜头是机器视觉检测系统中必不可少的组成部分。对于镜头的原理,我们也应该进行一些了解,在我们的一些镜头中也可能存在一些观察的图像畸形的问题。我们一起来了解一下。

  在机器视觉系统中,光学镜头相当于人的眼睛,其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器(相机)的光敏面阵上。视觉系统处理的所有图像信息均通过镜头得到,镜头的质量直接影响到视觉系统的整体性能。一旦信息在成像系统有严重损失,在后面的环节中试图恢复是非常睏难的。选择工业镜头、设计成像光路是视觉系统的关键技术之一。

  光学镜头的种类繁多,从焦距上分类,可以分为短焦距、中焦距、长焦距和变焦距镜头;从视场的大小分类,可以分为广角、标准、远摄镜头;从结构上分类,还可以分为固定光圈定焦镜头、手动光圈定焦镜头,自动光圈定焦镜头,手动变焦镜头、自动光圈电动变焦镜头、电动三可变镜头(光圈、焦距、聚焦这三者均可)等类型。

  光学镜头成像或多或少会存在畸变。较大的畸变会给视觉系统带来很大睏扰,在成像设计时应对此有详细的攷虑,包括选用畸变小的镜头,有效视场只取畸变较小的中心视场等。镜头另一个特性是其光谱特性,主要受镜头镀膜的干涉特性和材料的吸收特性影响。要求尽量做到镜头高分辨率的光线应与炤明波长、CCD器件接受波长相匹配,并使光学镜头对该波长的光线透过率尽可能提高。在成像系统中选用适当的滤光片可以达到一些特殊的效果。另外,成像光路的设计还需要重视各种杂散光的影响。

  镜头也是电视监控中必不可少的部件,镜头与CCD 工业相机配合,可以将远距离目标成像在工业相机的 CCD 靶面上,再通过它将光学成像系统所形成的光学图像转变成视频/数字信号。

   瑞丽光学的高品质机器视觉镜头,光学镜头结构,采用超低失真设计,低畸变率,具有多种光学校正方式,大限度的减少像差的发生,使其在空间频率数高的频带处也可维持较高的MTF值,对比度清晰度高,镜头坚固的机械设计,调节后的锁定装置,非常适合工厂自动化、机器视觉、智能检测、图像处理等对画质要求非常高的场合,能配搭各类工业相机使用,广乏应用于医行业、印刷检测、液晶屏检测、玻璃检测、太阳能检测、锂电池检测、电路板检测等诸多领域、高精测量、检测、识别等工业机器视觉和图像处理系统中。



机器视觉镜头特性及选择


  机器视觉镜头需要选择合适的才可以让效果达到佳,如何观察图像质量好坏呢?可以从分辨率、对比度、景深、失真及投影误差这几个参数来看。瑞丽光学今天就给大家介绍一下机器视觉镜头的主要特性及选择。

  在镜头设计中有许多重要的特性,包括镜头分辨率、镜头畸变和光照均匀性等,直接影响机器视觉系统性能。

  机器视觉系统中使用的摄像机、镜头和照明都对图像的整体质量做出了重要贡献。过去几年CMOS图像传感器技术的快速发展为镜头制造商带来了重大挑战。越来越高的传感器分辨率意味着现在有许多传感器具有更小的像素,需要更高分辨率的镜头。另一方面,为获得更高的灵敏度而保持较大像素大小的高分辨率传感器通常采用较大的格式,因此需要较大格式的高分辨率镜头。此外,许多需要非常长焦距镜头的应用,如监视、运动、航空摄影和主题公园游乐设施上的摄影,正日益纳入机器视觉的范畴,需要加以解决。在镜头设计中包括镜头分辨率、空间失真和通过镜头的照明均匀性对镜头的性能产生重要影响。

  了解镜头性能-调制传递函数(MTF)

  理想的镜头可以产生与物体美匹配的图像,包括其所有细节和亮度变化。在实践中,这是完全可能的,因为镜头充当低通滤波器。考虑到所有像差,镜头的图像质量可以通过其调制传递函数定量地描述。

MTF由透镜再现具有不同间距(线对/空间频率/ mm)的线(网格)的能力来定义。可以区分的线对/

mm越多,镜头的分辨率越好。每个空间频率的MTF图显示了由镜头引起的对比度损失。通常以相对良好的对比度转移诸如粗糙间隔线的大结构。较小的结构,例如细间隔的线,以低对比度传输。任何给定频率或细节的衰减量按MTF分类,这表示镜头的传输效率。对于任何镜头,镜头光学结构,都有一个调制为零的点。此限制通常称为分辨率限制,通常以每毫米线对数(lp

/ mm)引用,或者以小线尺寸(以μm为单位)引用一些微距镜头,这也相当于镜头所需的小像素尺寸。适当。

MTF从镜头的中心轴向边缘移动恶化,如果整个图像需要标称分辨率,这是一个重要的考虑因素。由于像散,MTF也可以根据镜头上某点的线条方向而变化,并且也是测量时的光圈设置的函数,因此在比较镜头性能时必须小心。由于必须选择透镜以使分辨率与图像传感器的像素尺寸相匹配,因此像素越小,透镜所需的分辨率越高。

  提示:在保持传感器尺寸以降低成本的同时提高传感器分辨率需要具有更高MTF的镜头来分辨这些更小的像素。应该始终考虑系统成本,因为较低成本的较小像素尺寸需要更高分辨率的镜头。





    放大镜镜片的功效有很多,对于年龄相对较小的儿童而言,放大镜镜片的材质应该如何选择?选择PC片或是Trivex材料的高清镜片可能更好一点。

  这些材质的放大镜镜片不仅重量轻,且抗冲击性更好,光学镜头公司,安全性系数更高。PC镜片的价格相对便宜。平时可以按自身的条件进行选择,尽量不要选择玻璃镜片,玻璃镜片通常比较容易破碎,误伤了手或者是眼睛就不好了。

  放大镜镜片有很多的功能及用途,其中中老年朋友尤爱放大镜,光学透镜有一些放大镜是专门针对中老年朋友而开发的,特点就在于使用方便,可以随身携带,扩大视野,质地一般都很轻,没有任何的负重的感觉,光学镜头,且视觉感观效果非常清晰:

  运用了高透光的放大光学型亚克力镜片,长时间配戴,也不会使眼睛有疲劳的负担。更可贵的是还能常更换各种型号的镜片,可以支持六倍的放大。读书及看报都显得十分轻松。

  无色光学玻璃

  对光学常数有特定要求,具有可见区高透过、无选择吸收着色等特点。按阿光学镜片贝数大小分为冕类和火石类玻璃,各类又按折射率高低分为若干种,并按折射率大小依次排列。多用作望远镜、显微镜、照相机等的透镜、棱镜、反射镜等。

  防辐照光学玻璃

  对高能辐照有较大的吸收能力,有高铅玻璃和CaO-B2O2系统玻璃,前者可防止γ射线和X射线辐照,后者可吸收慢中子和热中子,主要用于核工业、医学领域等作为屏蔽和窥视窗口材料。

  耐辐照光学玻璃

  在一定的γ射线、X射线辐照下,可见区聚焦镜透过率变化较少,品种和牌号与无色光学玻璃相同,用于制造高能辐照下的光学仪器和窥视窗口。

  有色光学玻璃

  又称滤光玻璃。对紫外、可见、红外区特定波长有选择吸收和透过性能,按光谱特性分为选择性吸收型、截止型和中性灰3类;按着色机理分为离子着色、金属胶体着色和硫硒化物着色3类,主要用于制造滤光器。

  紫外和红外光学玻璃

  在紫外或红外波段具有特定的光学常数和高透过率,用作紫外、红外光学仪器或非球面镜用作窗口材料。

  光学石英玻璃

  以二氧化硅为主要成分,具有耐高温、膨胀系数低、机械强度高、化学性能好等

  特点,用于制造对各种波段透过有特殊要求的棱镜、透镜、窗口和反射镜等。

  此外,还有用于大规模集成电路制造的光掩膜板、液晶显示器面板、影像光盘盘基薄板玻璃;光沿着磁力线方向通过玻璃时偏振面发生旋转的磁光玻璃;光按一定方向通过传输超声波的玻璃时,发生光的衍射、反射、汇聚或光频移的声光玻璃等。



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