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光学景深的定义,景深镜头有用吗

时间:2023-05-05 12:41:19 阅读:169232 作者:367

距离

景深一般是指设置镜头后,无需任何调节与被测量物的相对距离,即可清晰成像的物体侧的空间范围。

在机器视觉中,照相机芯片是光学系统的像平面,物体侧和像平面共轭的平面称为对准平面。 严格来说,除了定位平面上的点成为点像外,其他空间点还在像平面上成像为弥散斑。 然而,由于芯片分辨率有限,如果散斑小于一定限度,则认为成像点,即成像清晰。

因此,景深是指在像平面上得到鲜明像的物体侧空间的深度范围称为景深。 形成清晰图像的最远的物平面称为远景平面,其与对位平面的距离称为远景深度1; 能形成清晰像的最近的物体的平面叫近景平面,它和瞄准平面的距离叫近景深度2; 景

深度=远景深度近景深度。 如下图所示。

景深可以用以下公式计算。

随着近年来照相机芯片像素尺寸的缩小,将色散斑定为0.04mm远远大于芯片的分辨率。 另外,严格来说,根据像素大小的相机不同,允许的弥散斑的大小也不同,因此同一镜头的景深也有差异。 但习惯上,机器视觉行业的各镜片制造商仍然按弥散斑径=0.04mm计算景深。 因此,有经验的工程师会发现镜头实际测试的景深值目录中记载的景深理论值。

从上式可以看出,景深与镜头的有效Fno .成比例。 因此,在光圈可调节的镜头中,Fno .为1.4,即光圈开口最大时,景深最小。 如果将Fno .设定为8,即缩小光圈开口,则景深增大。 如下图所示

另外,由上式可知,镜头Fno .相同时,镜头的放大倍率越小,景深越大。

工作距离和物象距离

工作距离(WD )是指从镜头最下端的机械面到物体的距离。

物距(O/I )是指从物平面到照相机芯片的距离。

物象距离=离镜头主体的距离;法兰焦距。

其中常见的C口镜头和照相机,法兰距离为17.526mm。

在机器视觉行业,许多镜头是为了确保图像质量而设计的,工作距离通常是固定值

或者小范围。 远心镜头的行业标准工作距离为40mm、65mm、110mm。 因此,在实际项目中,为了在确保最佳光学性能的同时降低成本,为了使镜头的工作距离的选择不受机械空间的限制,在进行装置的机械设计之前,建议考虑视觉系统。 由于特殊的工作距离要求,很难选定,可能必须定制镜头。

由于线内项目中,各照相机厂商定义的法兰焦距不同(例如,即使是相同的M72*0.75接口,法兰焦距也为6.56mm、9.4mm、12mm、19.55mm等),此外因此,作为专业的机器视觉从业者,在与客户沟通时,必须准确判断客户描述的空间是工作距离还是物距。 沉稳的高跟鞋线扫描镜头同时显示WD和O/I,方便客户选择。

“图像圈”(image circle )是指入射光通过透镜后,在焦点平面上出现的圆形明亮清晰图像的宽度,也称为像面大小。 镜头的像圈由镜头的光学结构决定,设计完成后,相应的像圈就确定了。

在机器视觉中,受光元件是摄像头芯片,所以芯片尺寸是摄像目标面的大小。 由于镜头的图像圈是圆形的,照相机的目标面是矩形的,因此镜头和照相机组合时,镜头的图像圈的直径照相机目标面的对角

线的长度(如右图所示。 否则,照相机目标面的四个角会形成暗区域(如左图所示),影响图像质量。 这种现象称为渐变。

对于CMOSIS CMV2000芯片,对角线长度为12.8mm。 镜头的像圈为11mm (

镜头的最大兼容芯片尺寸为2/3 ' ),将该镜头与该芯片的照相机组合使用时,会发生渐晕。

沉稳的高跟鞋ML-MCHR系列镜头形象为12.8mm,该镜头适用于含cmv2000、2/3 '、1/2 '、1/1.8 '、1/2.5 '、1/3 '等芯片的相机

习惯上,对于用4/3 '以下的阵列照相机设计的镜头,通常表示为“最大兼容的照相机目标面”。

例如MML1-HR65最大兼容照相机目标面2/3 '。 在为更大目标面的区域相机或线阵相机设计的镜头的情况下,

通常,像ML-F80C-0205那样直接给出镜头的像圈,镜头像圈为82mm。

倍率在机器视觉行业中所提到的镜头光学倍率通常为在垂直轴上的放大倍率(即,图像与物体的大小的比),且计算方法如下。

可以看出光学倍率与选择的相机芯片和所需的视野相关。

例如,已知照相机芯片为2/3英寸(8.8mm*6.6mm ),

视野宽度为10mm* 8mm。

以长边计算,倍率=8.8mm/10mm=0.88x;

以短边计算,倍率=6.6mm/8mm=0.825x;

这里,小的放大率为0.825x,作为所选择的透镜的光学放大率。 否则,短边视野无法满足要求。 (如果设为0.88倍,则短边视野=6.6mm/0.88x=7.5mm8mm )。

在实际项目中,通常不需要同时计算长边和短边。 经验方法为:视野接近正方形或圆形时,取短边计算; 视野较长时,取长边进行计算。

另外,你可能听说过电子放大倍率和显示器放大倍率这两个名字

词。他们与光学放大倍率相关却不相同,但三者常被混淆,故在此说明。

电子放大倍率是指当相机上的图片显示在屏幕上时的图像放大倍数。如相机芯片是1/2英寸(对角线为8mm),显示屏是14英寸,则电子放大倍率= 14*25.4mm/ 8mm=44.45x.

显示器放大倍率是指通过镜头在显示器上呈现的物体的放大倍率。如已指镜头光学放大倍率为0.2x, 相机及显示器的电子放大倍率是44.5x, 则显示器放大倍率=光学放大倍率*电子放大倍率=0.2x*44.5x=8.89x。

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