在一套機器視覺系統中,人們一直比較注中工業相機、工業鏡頭及光源等重要的視覺器件,而小配件通常被忽視,雖然只是配角,但是卻起著重要作用。
在構建視覺系統當中,遇到某個方向空間不足時,會想到加一個轉角棱鏡。實際上,90°轉角反射棱鏡大概是最簡單的棱鏡類型了,棱鏡能在很多場合下使用,但在使用時我們也要注意幾個小問題。
經過一次反射后,成像方向相反,也就是和我們平常照鏡子一樣,左手變右手,我們也要注意對象物的成像和移動方向都是相反的。如果需要成相同方向的像,則可以使用五棱鏡(讓它反射兩次):
如果反射棱鏡轉了一個角度α,物體入射方向不變,那么反射光的方向比原來變化了2α的角度,也就是會有個角度放大的作用。 不知道大家是否還記得我們在初中時學過的反射的光路圖,如下:
比較重要的一點,成像經過反射鏡后,可能分辨率會降低,這將取決于反射鏡面的表面精度!
我們平時會看到不同的表面精度的鏡面,如1/2λ, 1/4λ, 1/10λ等等,表面精度也描述了該鏡面同一個理想平面之間的偏差(也就是說“究竟有多么平”)。通常這個不平整度都是非常小,以幾分之波長為單位來表示,數值越小,表面精度越高,對于成像清晰度的影響也就越小。
通常對于一些高倍的高分辨鏡頭,我們至少需要1/8λ級別甚至更高精度的反射鏡,這也是為什么,在搭配MML-HR系列高清遠心鏡頭時,我們更推薦MML-PL25HR系列的棱鏡:MML-PL25,表面精度1/4λ;MML-PL25HR,表面精度1/10λ。
我們來了解一下原理。實際在物理光學中,成像的本質是將一個理想的球面波從物方傳遞到像面,而像差的存在,使得傳遞到像面的球面波不再完美,這個不完美的程度我們叫“波前誤差”,也是用幾分之波長來表示。從這兒不難理解,如果本身一個高分辨率的鏡頭,成像波前誤差只有 1/8λ,而遇上了一個表面精度只有1λ的鏡面,那么反射出來的成像,也會被反射鏡帶壞,使得最終的成像質量下降。另外,鏡面反射后的圖像,同樣與NA(光圈)相關,如果NA較大,那么同樣對面精度要求更高。
所以可千萬不要因為“節約成本”,而使原本高分辨率的鏡頭無法發揮應有的作用!
當然,對于不同特殊波長的光源,如紫外,紅外等,需要的反射鏡種類也不同。不同的反射涂層,會針對不同波段的光有較高的反射率。而用于激光的反射鏡,其表面的損傷閾值(DamageThreshold,kW/cm2)也很重要,它也直接決定了可以用于多大功率的激光。
除了直角反射棱鏡,我們在其他應用還會遇到多種棱鏡的方式,比如,在遇到遠心鏡頭對靠近物點進行雙相機定位時,我們需要把兩只光路靠的很近:
或倒著放:
還可以利用多個棱鏡進行上下視野的同時觀測:
因此,幾個小小的棱鏡,可以使你的光學系統變得更加靈活。
其實,很多愛動手的小伙伴可能早在小學時,就構建過一套簡單而又不失實用的“棱鏡系統”:
以上內容來源于茉麗特。
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