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影像自动对焦:真正决定对焦精度的因素

点击次数:更新时间:2020-08-28 09:49:17

自动对焦精度是光学测量中最常被误解的话题之一,而且有充分的理由是它确实非常复杂。在这篇文章中,我们将看看影像自动对焦是如何工作的,以及是什么决定了它的准确性。好的焦距对于光学测量是至关重要的。因为测量的是一个零件的图像,而不是零件本身,所以好的焦距对于好的结果是至关重要的。

首先,让我们看看光学聚焦是如何工作的。要理解焦点,先从我们都很熟悉的光学系统开始——人的眼睛。眼睛是一种多用途的光学系统,可以使物体在远距离保持良好的聚焦。远处的路标在100码或更远的地方就能很好地聚焦。当我们近距离拿报纸时,报纸就能聚焦,但不要太近——通常是10英寸远。在这两种情况下,图像的清晰度是物体离镜头有多远的函数。一个对象在一定范围内的任何地方都在焦距范围。这个范围就是我们的光学“景深”。“有一件事是眼睛不能做的,那就是测量尺寸。当谈到测量时,“合适焦距”是指光学产生精确尺寸图像的距离。这个距离称为物体共轭距离,或者更常见的焦距。就像眼睛一样,光学测量系统的焦距实际上是一个范围,因为图像会在多个位置看起来处于良好的焦距。这个范围是光学景深(DOF),通常被有意地缩小以确保精确聚焦。景深是由光学设计的数值孔径(N.A.)决定的。

景深是由光学设计的数值孔径(N.A.)决定的,QVI®SNAP™和CC-V测量系统采用低N.A.设计,以实现较长的景深,从而最小化对焦需求。其他光学设计,例如上面的相机,使用高N.A.来创建一个相对浅的DOF,这样只有感兴趣的零件特征在焦距上。共焦显微镜是超高N.A.的一个例子,在光学测量系统中,大的景深是围绕测量系统于典型测量应用而设计的。景深、工作距离、放大范围与零件尺寸、特征尺寸匹配,便于测量。放大倍数和景深并不是成正比的,但是一般来说,放大倍数越高,景深越短,这就是为什么我们建议使用系统上可用的最高放大倍数进行聚焦。

许多变焦镜头系统,包括用于StarLite™和SprintMVP™系统的QVI®zoom 65系统,都提供背镜管、替代镜头和附加镜头的选择。这些元素的选择会影响景深。对于Zoom 65系统,根据光学设置的不同,其最高放大率的景深范围大约在50至100微米之间。