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来源:光虎光电科技(天津)有限公司
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发布时间:2025-06-11 04:59:07
在工业视觉系统中,工业镜头作为核心组件,其性能直接关乎成像质量与系统检测精度。杂散光,作为影响工业镜头成像品质的关键因素,正日益受到行业的广泛关注。
光线入射至镜片表面时,基于菲涅尔反射原理,部分光线会在界面处发生反射。即便镜片表面经过抛光处理,仍难以避免这一现象。在工业镜头复杂的多镜片结构中,这些反射光线经多次反射后,部分会偏离主光路,以杂散光形式抵达像平面。
光学系统中的镜筒、遮光罩、垫圈等机械部件,在强光源照射下,会成为杂散光的另一源头。一方面,这些部件表面并非理想的黑体,会对光线产生反射;另一方面,若其表面存在粗糙度、划痕等缺陷,光线还会发生散射。例如,当视场外的强光照射到镜筒内壁时,光线经多次反射与散射后,会有部分进入成像区域,在像面上形成不均匀的光斑或光晕,干扰正常成像。
光学元件内部的微小气泡、杂质、应力不均匀以及表面粗糙度过大等问题,均会导致光线传播过程中发生散射,产生杂散光。例如,光学玻璃熔炼过程中若混入杂质,光线在穿过该区域时,就会因杂质的散射作用偏离原有传播方向,进而对成像质量造成负面影响。
从光学系统设计层面来看,若光阑位置设置不当、镜片间距不合理、镜片倾斜角度偏差等,都可能致使光线偏离既定传播路径,形成杂散光。在装配环节,若各光学元件的相对位置精度控制不佳,存在装配误差,同样会引发杂散光问题。若镜片装配过程中若存在倾斜,光线在镜片间的反射与折射情况将变得复杂,从而增加杂散光产生的几率。
杂散光在像平面上形成均匀或不均匀的背景光,使图像亮区与暗区的光强差异减小,对比度降低。这会导致图像中原本清晰的边缘变得模糊,细节信息丢失,例如在工业零件表面缺陷检测中,低对比度的图像可能使微小裂纹、划痕等缺陷难以被准确识别。
当强光源存在时,杂散光经多次反射与散射后,可能在像平面上形成光斑或鬼影。光斑会掩盖图像局部区域的有效信息,而鬼影则表现为与真实物体相似但位置、强度异常的虚像,严重干扰对真实物体的观察与测量。
在工业测量应用中,如尺寸测量、形状检测等,杂散光导致的成像质量下降会直接转化为测量误差,降低测量精度与系统的稳定性。在细小零件的尺寸测量中,杂散光引起的图像边缘模糊会使测量得到的零件尺寸与真实值存在偏差,影响产品质量控制。
借助 Zemax、Code V 等专业光学设计软件,可对工业镜头光学系统进行建模,通过光线追迹算法模拟光线传播路径,分析杂散光产生的源头与传播轨迹。例如,在设计阶段利用软件模拟不同镜片表面处理、机械结构设计对杂散光的影响,为优化设计提供依据。
搭建专门的杂散光测试系统,通过在特定光源条件下对工业镜头成像进行检测,测量杂散光的强度、分布等参数。例如,采用积分球作为均匀光源,结合高灵敏度探测器,测量镜头输出的杂散光功率,进而计算杂光系数,评估镜头杂散光阻抑性能。
工业镜头杂散光问题是影响工业视觉系统性能的关键因素。通过深入剖析杂散光的产生根源,充分认识其对成像的不良影响,运用先进的分析与测量方法,采取有效的阻抑策略,能够显著提升工业镜头的成像质量与性能,为工业视觉系统在检测、制造等领域的广泛应用提供坚实保障。随着光学技术的不断进步,对工业镜头杂散光问题的研究与解决将持续深入,推动工业视觉系统向更高精度、更可靠性方向发展。