光的波長對成像性能的影響

當光穿過介(jie)質(zhi)（玻璃、水(shui)、空氣等）時，不同(tong)的(de)(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)會(hui)以不同(tong)的(de)(de)(de)角度彎(wan)曲(qu)。這(zhe)通常是(shi)在陽光穿過棱(leng)鏡并產(chan)生彩虹效果(guo)時觀(guan)察到的(de)(de)(de)；較短的(de)(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)比較長(chang)(chang)的(de)(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)彎(wan)曲(qu)得更多。當試圖在成像(xiang)系(xi)統(tong)(tong)中解(jie)析細節和(he)(he)獲取信(xin)息時，同(tong)樣的(de)(de)(de)情形會(hui)產(chan)生問(wen)題。為了避免這(zhe)個問(wen)題，成像(xiang)和(he)(he)機(ji)器視覺系(xi)統(tong)(tong)通常使用單(dan)(dan)色(se)(se)照明，它(ta)只涉及單(dan)(dan)一波(bo)長(chang)(chang)或光譜的(de)(de)(de)窄(zhai)帶。單(dan)(dan)色(se)(se)照明，例如來(lai)自660nmLED，實(shi)際上消除了成像(xiang)系(xi)統(tong)(tong)中所(suo)謂的(de)(de)(de)色(se)(se)差。

波長的影響

單色(se)照明(ming)通過消除色(se)焦偏移(yi)和橫向(xiang)色(se)差(cha)來增(zeng)強對比度。很容易以(yi)LED照明(ming)、激光(guang)和通過使用過濾器的形式獲(huo)得。但是，不(bu)(bu)同波(bo)長在系(xi)統中可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)不(bu)(bu)同的MTF效應(ying)。衍射極限定義了(le)完美透(tou)鏡可(ke)以(yi)產(chan)生(sheng)的最小理(li)論光(guang)斑，例如艾里斑直徑與(yu)波(bo)長相關的定義。

下表展示了不同(tong)波長下針對(dui)不同(tong)孔徑所產生的(de)艾(ai)里斑直徑數據。

此(ci)數據說明，鏡(jing)頭(tou)在與短(duan)波長的(de)(de)光(guang)配(pei)(pei)合使用(yong)時(shi)，理論分辨率(lv)和性能會更好。在波長越短(duan)時(shi)，產(chan)生的(de)(de)光(guang)斑更小，可以(yi)適(shi)配(pei)(pei)于更小像元的(de)(de)傳感器。并且(qie)，可以(yi)利用(yong)f/#，來獲(huo)得更大(da)的(de)(de)景深。

下面(mian)兩(liang)張圖(tu)像(xiang)為同(tong)一(yi)相機拍攝的(de)同(tong)一(yi)視(shi)場(chang)，因此空間分辨率是相同(tong)的(de)，左圖(tu)和右圖(tu)使用的(de)照明分別在660nm和470nm時設置(zhi)。高分辨率鏡頭被設置(zhi)為具有較高的(de)f/#，以此來減少像(xiang)差對(dui)成(cheng)(cheng)像(xiang)的(de)影響(xiang)，這(zhe)使衍(yan)射(she)成(cheng)(cheng)為影響(xiang)成(cheng)(cheng)像(xiang)的(de)主(zhu)要原因。由圖(tu)可(ke)以對(dui)比看出，470nm波長下的(de)照明成(cheng)(cheng)像(xiang)，能夠提供(gong)一(yi)個較高的(de)對(dui)比度，和一(yi)個較高的(de)清晰程度。

對于(yu)普通(tong)鏡頭而言，使(shi)用(yong)相同(tong)的鏡頭在(zai)相同(tong)的工作距離(li)和(he)f/#下(xia)(xia)，使(shi)用(yong)白(bai)光(guang)(guang)(guang)和(he)使(shi)用(yong)470nm波(bo)長(chang)的光(guang)(guang)(guang)源進行照明會(hui)有不(bu)一(yi)樣的結果。在(zai)圖中，白(bai)光(guang)(guang)(guang)下(xia)(xia)的鏡頭的奈(nai)奎斯特極限(xian)下(xia)(xia)的所有性(xing)能(neng)均不(bu)高(gao)于(yu)50%；470nm光(guang)(guang)(guang)波(bo)長(chang)情況下(xia)(xia)，奈(nai)奎斯特極限(xian)下(xia)(xia)的所有性(xing)能(neng)均高(gao)于(yu)白(bai)光(guang)(guang)(guang)下(xia)(xia)的。此外，470nm下(xia)(xia)的系(xi)統中心(xin)的性(xing)能(neng)高(gao)于(yu)白(bai)光(guang)(guang)(guang)下(xia)(xia)的衍射極限(xian)。這一(yi)提升(sheng)得益于(yu)以下(xia)(xia)兩方(fang)面(mian)原因(yin)：1、使(shi)用(yong)單(dan)色光(guang)(guang)(guang)消除(chu)了系(xi)統中的色像差；2、470nm波(bo)長(chang)的光(guang)(guang)(guang)是(shi)用(yong)于(yu)可見范圍成像光(guang)(guang)(guang)線的最短波(bo)長(chang)之一(yi)。所以較(jiao)短的波(bo)長(chang)能(neng)夠實現較(jiao)高(gao)的分辨率。

雙翌光電科技（深圳）有限公司為所有要求工業自動化的行業提供系統和產品。客戶從雙翌得到的不僅僅是現成的方案，而是特別根據客戶行業的要求量身制做的視覺自動檢測技術、視覺定位、視覺對位、視覺測量等系統與產品范圍的方案。雙翌光電追求的不只是技術可行性的發展，而是符合客戶利益的理性發展。