Die Abstimmung zwischen Industrieobjektiven und Lichtquellen spielt bei der Entwicklung leistungsstarker Bildverarbeitungssysteme eine entscheidende Rolle. Um eine optimale Bildgebungsleistung zu erzielen, ist eine umfassende Abstimmung optischer Parameter, Umgebungsbedingungen und Erkennungsziele erforderlich. Im Folgenden werden einige wichtige Aspekte für eine effektive Abstimmung aufgeführt:
I. Ausgleich von Blende und Lichtquellenintensität
Die Blende (F-Zahl) beeinflusst maßgeblich die Lichtmenge, die in das System eintritt.
Eine kleine Blende (hohe Blendenzahl, z. B. F/16) reduziert die Lichtaufnahme und erfordert eine Kompensation durch eine Lichtquelle mit hoher Intensität. Der Hauptvorteil ist die größere Schärfentiefe, wodurch sich diese Technik für Anwendungen mit Objekten mit erheblichen Höhenunterschieden eignet.
Umgekehrt lässt eine große Blende (niedrige Blendenzahl, z. B. F/2,8) mehr Licht herein und eignet sich daher ideal für Umgebungen mit wenig Licht oder schnelle Bewegungsabläufe. Aufgrund der geringen Schärfentiefe muss jedoch unbedingt sichergestellt werden, dass das Ziel in der Fokusebene bleibt.
II. Optimale Blenden- und Lichtquellenkoordination
Objektive erreichen ihre beste Auflösung typischerweise bei mittleren Blendenöffnungen (etwa ein bis zwei Blendenstufen kleiner als die maximale Blendenöffnung). Bei dieser Einstellung sollte die Intensität der Lichtquelle entsprechend angepasst werden, um ein optimales Gleichgewicht zwischen Signal-Rausch-Verhältnis und optischer Aberrationskontrolle zu gewährleisten.
III. Synergie zwischen Schärfentiefe und Gleichmäßigkeit der Lichtquelle
Bei Verwendung einer kleinen Blende empfiehlt es sich, diese mit einer hochgleichmäßigen Oberflächenlichtquelle (z. B. einer diffusen Reflexionslichtquelle) zu kombinieren. Diese Kombination hilft, lokale Über- oder Unterbelichtung zu vermeiden und gewährleistet die Bildkonsistenz unter Bedingungen, die eine große Schärfentiefe erfordern.
Bei Verwendung einer großen Blende können punktförmige oder lineare Lichtquellen eingesetzt werden, um den Kantenkontrast zu verbessern. Um Streulichtinterferenzen zu minimieren, ist jedoch eine sorgfältige Einstellung des Lichtquellenwinkels erforderlich.
IV. Anpassung der Auflösung an die Wellenlänge der Lichtquelle
Für hochpräzise Detektionsaufgaben ist es wichtig, eine Lichtquelle auszuwählen, die auf die spektralen Reaktionseigenschaften der Linse abgestimmt ist. Beispielsweise sollten Linsen für sichtbares Licht mit weißen LED-Quellen kombiniert werden, während Infrarotlinsen mit Infrarot-Laserquellen kombiniert werden sollten.
Darüber hinaus sollte die ausgewählte Wellenlänge der Lichtquelle die Absorptionsbänder der Linsenbeschichtung vermeiden, um Energieverlust und chromatische Aberration zu vermeiden.
V. Belichtungsstrategien für dynamische Szenen
Bei Hochgeschwindigkeitserkennungsszenarien ist häufig die Kombination einer großen Blende mit kurzen Belichtungszeiten erforderlich. In solchen Fällen empfiehlt sich der Einsatz einer hochfrequenten gepulsten Lichtquelle (z. B. eines Blitzlichts), um Bewegungsunschärfe effektiv zu vermeiden.
Für Anwendungen, die lange Belichtungszeiten erfordern, sollte eine stabile Dauerlichtquelle verwendet werden und es sollten Maßnahmen wie Polarisationsfilter in Betracht gezogen werden, um Störungen durch Umgebungslicht zu unterdrücken und die Bildqualität zu verbessern.
Veröffentlichungszeit: 21. August 2025