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工業(yè)鏡頭的相對(duì)照度

  • 來(lái)源:光虎

首先我們先來(lái)區(qū)分兩個(gè)概念:鏡頭的照度和相對(duì)照度。
鏡頭的照度表示在鏡頭的光軸上,也就是成像中心的明亮度,它取決于F值(即光圈值)。
鏡頭的相對(duì)照度是指像平面上各視場(chǎng)位置的照度與中心視場(chǎng)的照度之比,即周邊視場(chǎng)受鏡頭漸暈及余弦四次方定律影響,與中心相比明亮度減少的現(xiàn)象。
今天我們主要來(lái)介紹影響工業(yè)鏡頭相對(duì)照度的主要因素:

1.余弦四次方定律

 與鏡頭光軸平行的入射光,聚集在成像中心處成像,假設(shè)該軸上像點(diǎn)照度為E0’,與光軸不平行的斜光線,與光軸形成物方視場(chǎng)角ω,此時(shí)的像面照度Eω’為:
         Eω’= E0’cos4ω
即斜光線成像的亮度與這個(gè)斜角的余弦四次方成正比。從公式可以得出,與成像中心相比,越靠近邊緣,像面照度越小,故會(huì)出現(xiàn)中心亮邊緣暗的情況,這是客觀原理決定的,它和畸變一樣,只能減小確無(wú)法消除。

圖片

像平面的相對(duì)照度取決于物方視場(chǎng)角,在有限共軛的系統(tǒng)中,可以采取入瞳面遠(yuǎn)離物面的設(shè)計(jì)提高相對(duì)照度;對(duì)于無(wú)限共軛系統(tǒng)(遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)),物方視場(chǎng)一般在設(shè)計(jì)時(shí)給定一個(gè)固定值,故相對(duì)照度也基本上是固定的。這也是遠(yuǎn)心鏡頭的相對(duì)照度比一般FA鏡頭要好的主要原因。

2.漸暈

漸暈簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是部分軸外物點(diǎn)發(fā)出的成像光束被攔截的現(xiàn)象。漸暈在一定程度上可以改善軸外物點(diǎn)成像質(zhì)量,但是會(huì)削弱對(duì)應(yīng)點(diǎn)的照度。

下面我們從幾個(gè)圖中直觀的來(lái)了解漸暈對(duì)相對(duì)照度的影響:

 


圖片




由此可見(jiàn),鏡頭加漸暈只減少了邊緣光線的角度(ω’邊緣<ω邊緣),而中心光線的角度不變(ω’主光線=ω主光線)。所以鏡頭邊緣照度變小、而中心照度不變,故相對(duì)照度降低。

由漸暈可以推斷出加大F數(shù),將邊緣光線角度和中心光線角度同時(shí)減小,則鏡頭邊緣照度和中心照度同時(shí)減小,此時(shí)可增加相對(duì)照度。但增加F數(shù)提高相對(duì)照度的方法我們一般情況下很少使用,雖然保證了相對(duì)照度,但鏡頭的中心照度卻降低了,使得整個(gè)鏡頭的畫(huà)面亮度變得很暗。

 

從上述相對(duì)照度的影響因素來(lái)看,若想得到一個(gè)照度相對(duì)均勻的圖像,您可以選擇小視場(chǎng)工業(yè)鏡頭,若您對(duì)均勻度有更高的要求,那遠(yuǎn)心鏡頭將會(huì)是您的不二選擇。


【來(lái)源:光虎光學(xué)內(nèi)部培訓(xùn)資料】

光虎光學(xué)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)由德國(guó)設(shè)計(jì)的工業(yè)鏡頭
以高精度雙遠(yuǎn)心鏡頭為核心,涵蓋高性能FA定焦鏡頭、變倍鏡頭等產(chǎn)品。
可實(shí)現(xiàn)為客戶(hù)定制化研發(fā)生產(chǎn)。光虎光學(xué)還代理歐美日機(jī)器視覺(jué)全系列產(chǎn)品。
如面陣與線掃工業(yè)相機(jī)、智能相機(jī)、3D相機(jī)、紅外與紫外相機(jī)、光源、圖像采集卡、機(jī)器視覺(jué)軟件及其他周邊產(chǎn)品。



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