Телецентрический объектив - Telecentric lens
Телецентрическая линза представляет собой соединение объектива , который имеет свой вход или выход ученик на бесконечности; в предыдущем случае это дает орфографическое представление предмета. Это означает, что главные лучи (наклонные лучи , проходящие через центр диафрагмы ) параллельны оптической оси спереди или сзади системы, соответственно. Самый простой способ сделать объектив телецентрическим - установить диафрагму в одной из точек фокусировки объектива .
Входной зрачок на бесконечности делает объектив объектно-пространственным телецентрическим . Такие линзы используются в системах машинного зрения , поскольку увеличение изображения не зависит от расстояния до объекта или его положения в поле зрения.
Выходной зрачок на бесконечности делает телецентрическим пространство изображения объектива . Такие линзы используются с датчиками изображения, которые не допускают широкого диапазона углов падения. Например, сборка призмы цветного светоделителя с тремя ПЗС- матрицами лучше всего работает с телецентрическим объективом, а многие цифровые датчики изображения имеют минимум цветовых перекрестных помех и проблем с затенением при использовании с телецентрическими объективами.
Если оба зрачка находятся на бесконечности, объектив двойной телецентрический (или бителецентрический ).
Объективно-космические телецентрические линзы
Нетелецентрические линзы демонстрируют различное увеличение для объектов, находящихся на разном расстоянии от линзы. Большинство линз энтоцентрические - более удаленные объекты имеют меньшее увеличение. Для перицентрических линз более удаленные объекты имеют большее увеличение. Изменение увеличения в зависимости от расстояния вызывает несколько проблем для машинного зрения и других приложений:
- Видимый размер объектов меняется с расстоянием от камеры .
- Некоторые функции или объекты могут быть скрыты объектами, расположенными ближе к объективу.
- Видимая форма объектов зависит от расстояния от центра поля зрения (FOV). Объекты, появляющиеся близко к краям, рассматриваются под углом, в то время как объекты, расположенные рядом с центром поля зрения, просматриваются спереди (круги возле центра поля зрения становятся яйцевидными при перемещении к периферии).
С другой стороны, телецентрические линзы обеспечивают ортогональную проекцию , обеспечивая одинаковое увеличение на всех расстояниях. Объект, расположенный слишком близко или слишком далеко от объектива, может оставаться не в фокусе , но полученное размытое изображение будет иметь тот же размер, что и правильно сфокусированное изображение.
Поскольку их изображения имеют постоянное увеличение и геометрию, телецентрические линзы используются для метрологических приложений, когда система машинного зрения должна определять точный размер объектов независимо от их положения в пределах поля зрения, и даже когда на их расстояние влияют некоторые неизвестные вариации. Эти линзы также обычно используются в оптической литографии для формирования узоров в полупроводниковых кристаллах.
Объективно-космические телецентрические линзы имеют входной зрачок бесконечно далеко позади линзы; то есть, если смотреть в переднюю часть объектива, изображение диафрагмы находится очень далеко.
Телецентрические линзы обычно больше, тяжелее и дороже, чем обычные линзы с аналогичным фокусным расстоянием и числом f . Частично это связано с дополнительными компонентами, необходимыми для достижения телецентричности, а частично потому, что объект или элементы объектива изображения объекта или телецентрического объектива пространства изображений должны быть по крайней мере такими же большими, как самый большой объект, который нужно сфотографировать, или изображение, которое нужно сформировать. По состоянию на 2006 год эти линзы могут стоить от сотен до тысяч долларов США или евро , в зависимости от качества. Из-за предполагаемого применения телецентрические линзы часто имеют более высокое разрешение и пропускают больше света, чем обычные фотографические линзы.
Чтобы оптимизировать телецентрический эффект, эти линзы часто используются в сочетании с телецентрическими (или «коллимированными») осветителями, которые производят параллельный световой поток, часто от светодиодных источников.
Телецентрические линзы для пространства изображений
Телецентрический объектив пространственного изображения (или стороны изображения) создает изображения одинакового размера независимо от расстояния между объективом и пленкой или датчиком изображения . Это позволяет фокусировать объектив на разные расстояния без изменения размера изображения. Телецентрические линзы с пространством изображений имеют выходной зрачок бесконечно далеко перед линзой; то есть, если смотреть в заднюю часть объектива, изображение диафрагмы находится очень далеко.
На пленку или датчик изображения все основные лучи от этих линз попадают "прямо" или под нулевым углом падения. Это свойство сводит к минимуму любую зависимость датчика от угла падения или любого узла призмы светоделителя за объективом, например призмы цветоделения в камере с тремя ПЗС . Многие объективы, которые были специально оптимизированы для цифровых зеркальных фотоаппаратов, имеют почти телецентрический вид со стороны изображения, чтобы избежать виньетирования и цветовых перекрестных помех, которые возникают в цифровых датчиках изображения на основе матрицы цветных фильтров при наклонно падающих лучах. Система « Четыре трети» использует этот подход.
Поскольку лучевые конусы, приближающиеся к поверхности детектора, имеют одинаковый угол падения и угловую протяженность повсюду в плоскости изображения, изображение освещается равномерно. Эта функция обычно используется в фотографии и очень полезна для радиометрических и цветовых измерений , когда требуется, чтобы освещенность была одинаковой независимо от положения поля.
Двойные телецентрические линзы имеют более точное увеличение, чем телецентрические линзы со стороны объекта, поскольку положение точки пересечения основного луча на детекторе не изменяется. Это свойство позволяет точно измерять объекты независимо от их положения.
Рекомендации
- ^ «Телецентрические линзы: основная информация и принципы работы» . Опто Инжиниринг . Проверено 14 октября 2008 года .
Внешние ссылки
- Техническое описание телецентрического эффекта от Edmund Optics , производителя телецентрических линз
- Учебное пособие по телецентрическим линзам от Opto Engineering , производителя телецентрических линз
- Еще одна хорошая пояснительная страница Дональда Симанека
- Курс по гауссовой оптике телецентрических систем от Schneider Kreuznach Оптические методы измерения с телецентрическими линзами