光学工业镜头,作为光学成像系统的“眼睛”,其成像质量直接决定了图像或视频的清澈度、色彩还原度及细节阐发等。当评估或校准成像系统的机能或图像质量时,一个客观的评价指标是很沉要的。图像的质量能够由分歧的指标来界说,尤其是分辨率、调造传递函数、畸变、色差等。要想使用这些指标,先要知路它们每一项代表什么,会怎么影响镜头的机能。
分辨率是衡量镜头分辨物体细节的能力,是镜头成像质量的首要指标。分辨率代表一个光学系统在某个维度最幼可能分辨的尺寸,以人眼为例(人眼能够以为是一个相机加一个变焦镜头),无环境影响的健康人眼角分辨率约为1角分(1/60度),也就是在一米距离下可能分清的是非间距约为0.29mm。那么我们能够说,0.29mm就是此时眼睛的分辨率。而分辨率常用的单元是线对数(lp/mm)0.29mm也就是:1/(0.29*2)=1.7lp/mm
线对通常以其频率来描述:适合给定单元长度的线数。因而,该频率通常用“lp/ mm”(一毫米内能分清的是非线对数)暗示。
图中横坐标是空间频率,纵坐标是MTF值。由于现实成像中总有像差存在,成像的对比度总是降落的,作为对比度衰减因子的MTF也总是幼于1的。像面上任何地位的MTF值都是空间频率的函数。通常地,空间频率越高,MTF值越低,意味着高频信息对比度衰减更快。例如图中80 lp/mm的空间频率对应的MTF=0.52,意即对于中心视场来说,空间频率为80 lp/mm的信号成像对比度要降落约莫一半(相对于现实指标来说)。
监控利用重要供人眼观察,系统的MTF>0.22即可满足人眼观察的要求,因而对镜头来说,MTF>0.3即可满足要求。
3、焦距
焦距指镜头光学后主点到焦点的距离,是镜头的沉要机能指标。镜头焦距的长短决定着拍摄的成像大幼,视场角大幼,景深大幼和画面的透视强弱等。
4、畸变
镜头成像时可能产生的几何变形,畸变能够看作是像面上分歧部门的放大率不一致引起的,是一种放大率像差。蕴含桶形畸变(负畸变)和枕形畸变(正畸变);浼觳庥兄谄拦谰低范酝枷褡刺谋U娑。
梦想成像中,物像应该是齐全类似的,就是成像没有带来部门变形,但是现实成像中,往往有所变形;涞牟从诰低返墓庋Ы峁,成像个性使然。
通常情况下,监控类利用不承担高精度丈量工作,因而对畸变可容忍度较高。但畸变过大会影响观察成效,因而畸变率节造在5%~10%以内通D芄宦憔蟛棵偶嗫匦枰。
理论上色差在影像中央及边缘都能够产生,不外由于边缘的光程较长,因而色差也就出格显著。由于短波长的折射率较高,因而紫色对色差也出格敏感。
6、场曲
在一个平展的影像平面上,影像的清澈度从中央向表产生变动,聚焦形成弧型,就叫场曲。场曲导致视场边缘相对中心清澈度降落,也即MTF降落。
场曲最直观的阐发就是图像中心部门可能是清澈的,而边缘部门则变得吞吐。调整焦点时很难找到一个让整幅画面都处于最佳清澈度的地位。
7、像散
像散使得轴表物点的像造成在空间相距肯定距离的、相互垂直的两条短焦线,而在其它截面上形成椭圆或圆形弥散斑。
像散最直接的影响就是造成图像整体或部门区域的清澈度降低。除了影响清澈度表,还可能导致图像出现拉伸或压缩等状态上的变动。
8、相对照度
在成像平面上视场角中心点与全视场角的照度比值。通过比力分歧地位上的相对照度值,能够相识光学镜头在整个视场领域内光线散布的均匀水平。这对于确保图像质量的一致性极度沉要。
若是某个区域的相对照度显著低于其他区域,则可能意味着存在设计或造作上的问题,好比镜片传染、涂层不均等,这些问题会影响最终成像成效。
9、主光线角度
主光线在光学上的界说为一束通过入瞳中心的离轴光线,而主光线与探测器法线方向的夹角即为镜头主光线角度。
在镜头设计和机能评估中,CRA 是一个极度沉要的参数,它对于理解图像质量、色彩再现性以及分歧组件之间若何最佳匹配等方面至关沉要。
分辨率是衡量镜头分辨物体细节的能力,是镜头成像质量的首要指标。分辨率代表一个光学系统在某个维度最幼可能分辨的尺寸,以人眼为例(人眼能够以为是一个相机加一个变焦镜头),无环境影响的健康人眼角分辨率约为1角分(1/60度),也就是在一米距离下可能分清的是非间距约为0.29mm。那么我们能够说,0.29mm就是此时眼睛的分辨率。而分辨率常用的单元是线对数(lp/mm)0.29mm也就是:1/(0.29*2)=1.7lp/mm
线对通常以其频率来描述:适合给定单元长度的线数。因而,该频率通常用“lp/ mm”(一毫米内能分清的是非线对数)暗示。
MTF是衡量图像质量的最沉要参数之一。MTF是对镜头成像的清澈水平(蕴含分辨率和锐度两个成分)的定量描述,综合的反映了镜头的成像能力。
高清监控相机探测器尺寸通常为1/2”—2/3”,像元尺寸为4.5~5.5μm,对应空间频率为110lp/mm~90lp/mm。如下图所示,为某个镜头中心视场的MTF曲线。
图中横坐标是空间频率,纵坐标是MTF值。由于现实成像中总有像差存在,成像的对比度总是降落的,作为对比度衰减因子的MTF也总是幼于1的。像面上任何地位的MTF值都是空间频率的函数。通常地,空间频率越高,MTF值越低,意味着高频信息对比度衰减更快。例如图中80 lp/mm的空间频率对应的MTF=0.52,意即对于中心视场来说,空间频率为80 lp/mm的信号成像对比度要降落约莫一半(相对于现实指标来说)。
监控利用重要供人眼观察,系统的MTF>0.22即可满足人眼观察的要求,因而对镜头来说,MTF>0.3即可满足要求。
3、焦距
焦距指镜头光学后主点到焦点的距离,是镜头的沉要机能指标。镜头焦距的长短决定着拍摄的成像大幼,视场角大幼,景深大幼和画面的透视强弱等。
4、畸变
镜头成像时可能产生的几何变形,畸变能够看作是像面上分歧部门的放大率不一致引起的,是一种放大率像差。蕴含桶形畸变(负畸变)和枕形畸变(正畸变);浼觳庥兄谄拦谰低范酝枷褡刺谋U娑。
梦想成像中,物像应该是齐全类似的,就是成像没有带来部门变形,但是现实成像中,往往有所变形;涞牟从诰低返墓庋Ы峁,成像个性使然。
通常情况下,监控类利用不承担高精度丈量工作,因而对畸变可容忍度较高。但畸变过大会影响观察成效,因而畸变率节造在5%~10%以内通D芄宦憔蟛棵偶嗫匦枰。
5、色差
由于镜头对分歧波长光线的折射水平分歧,导致成像时出现色差。色差检测是评估镜头色彩还原正确性的关键。
理论上色差在影像中央及边缘都能够产生,不外由于边缘的光程较长,因而色差也就出格显著。由于短波长的折射率较高,因而紫色对色差也出格敏感。
6、场曲
在一个平展的影像平面上,影像的清澈度从中央向表产生变动,聚焦形成弧型,就叫场曲。场曲导致视场边缘相对中心清澈度降落,也即MTF降落。
场曲最直观的阐发就是图像中心部门可能是清澈的,而边缘部门则变得吞吐。调整焦点时很难找到一个让整幅画面都处于最佳清澈度的地位。
7、像散
像散使得轴表物点的像造成在空间相距肯定距离的、相互垂直的两条短焦线,而在其它截面上形成椭圆或圆形弥散斑。
像散最直接的影响就是造成图像整体或部门区域的清澈度降低。除了影响清澈度表,还可能导致图像出现拉伸或压缩等状态上的变动。
8、相对照度
在成像平面上视场角中心点与全视场角的照度比值。通过比力分歧地位上的相对照度值,能够相识光学镜头在整个视场领域内光线散布的均匀水平。这对于确保图像质量的一致性极度沉要。
若是某个区域的相对照度显著低于其他区域,则可能意味着存在设计或造作上的问题,好比镜片传染、涂层不均等,这些问题会影响最终成像成效。
9、主光线角度
主光线在光学上的界说为一束通过入瞳中心的离轴光线,而主光线与探测器法线方向的夹角即为镜头主光线角度。
在镜头设计和机能评估中,CRA 是一个极度沉要的参数,它对于理解图像质量、色彩再现性以及分歧组件之间若何最佳匹配等方面至关沉要。

